跨越采空区公路路基注浆技术应用

跨越采空区公路路基注浆技术应用

温照煕

山西省公路局晋中分局山西晋中031100

摘要：本文分析了跨越采空区公路修建现状，探讨了跨越采空区公路路基注浆的施工特点，结合实际案例提出了路基注浆关键技术，剖析了跨越采空区在高速公路基础稳定性和路基安全性，以期待为行业发展有所裨益和参考。

关键词：采空区；公路建设；路基注浆；技术分析

1引言

随着自然环境或各种人类活动的加剧，人类工程形成了各种破坏性影响，以煤炭工业为代表的行业，在工程建设和后续恢复的过程中面临很多问题。采矿将导致地面沉降和地面沉降，地裂缝，地下水资源枯竭，地下水污染等等。在所有地质环境灾害中，特别是全省高速公路建设中煤矿采空区的破坏程度和风险也是最明显的。十多年来，经过处理的高速公路下方采空区，超过百分之九十五是煤矿开采区。基于以上因素，对煤矿采空区道路扩展程度的深入系统分析变得尤为重要。鉴于此，对采空区公路路基灌浆技术的研究具有一定的理论意义，对区域煤炭资源开发和采空区上部空间利用具有一定的参考价值。

2跨越采空区公路修建现状

截至目前，国家继续加大对人民生活基础设施的投入，特别是不间断的重建和扩建内地现有或老化的基础设施。基于以上原因，我国资源型城市的基础设施建设和产业发展继续面临新的技术难关。由于煤炭资源原料供应现状的显着优势，迫切需要在采空区以上建设大量的大型钢铁，电力，冶炼，建材等工厂和仓库设备。基础设施建设部门迫切需要在煤矿采空区之上建造或重建大量高速公路和铁路，隧道和桥梁，民用建筑和其他涉及民生的基础设施。随着时间的推移，上述不稳定的结构在长期载荷或地震力的作用下存在一定的安全隐患。任何时候，都可能造成地面沉降等地质灾害，导致路基不平整，路面不平整，路面开裂等问题。严重扰乱高速公路的安全运行，很容易对国家和人民的生命财产造成巨大的不可挽回的损害，并随之产生恶劣的社会影响。基于上述问题和要求，分析研究高采空区下采空区“活化”路基和煤层采空区的路基稳定性，确保采空区上方路桥的安全具有十分重要的意义。

安全通过采空区的公路设施建设目前采用以下两种方法：①架设桥梁跨越采空区：处理方法对底切采空区有一定的要求，但工程造价较高，实际工程实际使用较少；②对采空区进行治理：完全填充地下采空区或在地下采空区注入支护，以减少采空区上部公路建设和运营造成的沉降。第二种方法由于其安全性高，工程造价相对较低，常用于国内外高速公路地下采空区。由于其不同的加固原理，这种方法可分为支撑加固法和填充加固法。目前，国内外普遍采用灌浆方法来加固不稳定的老采空区。

3跨越采空区公路路基注浆关键技术探讨

3.1采空区公路路线的工程特点

一般地，高速公路通过的采空区往往已经持续了五六年的时间，原有的采空区已经非常不稳定。然而，由于孔的孔径有限，不适合使用诸如废蛭石的大直径材料。此外，由于采空区上方的采矿区域引起的分离层，裂缝等是残余沉降的一部分。如果采用浆液胶结充填采空区及其上的一部分覆岩可以提高覆盖层的强度，增加其抗变形能力。一些学者在采空区，进行了粉煤灰灌浆试验。试验结果表明，注浆可以使裂隙岩体的性质提高百分之三十到百分之五十。根据其他学者的数值模拟成果可以知道：通常，石灰岩层上方的岩体受到采矿引起的小的拉伸变形，因此只有石灰岩层下方的岩体被灌浆。

3.2选择恰当采空区公路路线的策略

采矿区采空区路线选择的首要考虑因素是符合城市经济发展的总体规划目标。一方面，矿区沿线有许多采矿企业，一旦发生事故，有时损失是巨大的。另一方面，由于沿线煤矿的不断开采，新近形成的采空区和老采空区，不仅难以进行公路建设工程地质调查，还加大了采空区管理设计和施工的难度。而且，这将大大增加项目建设成本，并增加道路建设的风险。因此，为了应对煤炭开采的经济效益与采空区处理成本之间的经济和技术平衡，应权衡各种措施的优缺点，以确定合理的禁煤或者开采范围。其次，选线路段应对现有干线，尤其是矿区专用铁路，公路及未来路网规划的现状进行详细调查，并协调与铁路有关部门的关系。在净宽度，辅助管道，隐蔽结构，线路两侧建筑物的安全距离及其规划计划方面，要满足国家有关部门的要求。并确保已有路线的安全性及稳定性。

3.3路基注浆的实际案例研究

结合作者的长期工程经验，对山西一个采空区进行了案例研究，如图1所示。结合实际采空区的埋深，洞尺，工程和水文地质条件，通过综合比较确定注浆填筑方法。注浆和填充加固意味着具有流动性，填充和凝胶化的混合浆料通过压力灌浆管从地面钻孔到采空区的采空区连接到灌浆孔。将浆料在一定比例压力作用下注入采空区的岩土体内，浆液凝固形成的石体与原始岩土和裂缝粘结，形成稳定，高强度，良好的防水性能，的上覆岩土结构，从而稳定地基，保证路基的安全稳定。根据“公路设计和采空区建设技术规则”（JTG-TD31-2011），项目施工建设完成后的地基和地面参数参数应满足：倾斜值i≤3.4mm/m、水平变形值ε≤2.3mm/m、曲率值k≤0.19mm/m2。

式中：Q为注浆总量（m3）；A为浆液损失系数，取1.3；ΔV为采空区剩余空洞体积（m3）；?为浆液充填率，取86%；C为浆液结石率，取81%。

计算结果表明：灌浆后岩层变形速度明显减慢，表面最终沉降量为1.372m，灌浆后沉降量仅为121mm。采空区注浆可使采空区的运动快速稳定，采空区的稳定时间仅为未注浆稳定时间的17％。并且相比在无灌浆处理的情况下，覆盖层的残余变形大大减小，灌浆后的残余变形仅为未注浆残余沉降的1%。这表明采空区的灌浆处理达到了稳定采空区的目的，大大减少了采空区的残余变形。处理后的变形量在公路路基的允许范围内。

4结语

综上所述，通过本文的研究和实例分析，在采空区进行路基灌浆的方法，可以有效控制采空区围岩变形，具有施工简单，实用性强，成本低的优点。也就是说，这是一种有效的方法，但目前对灌浆质量的评价仍然不够完善。随着灌浆技术的不断发展，相信在未来的公路设施施工处理过程的效果会越来越好，当然，为了使得技术能够有普适性，需要控制器越来越高的建设施工成本并应加强对采空区地基变形的监测。只有这样，跨越采空区公路路基注浆技术才能得到更为广泛的应用。

参考文献

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