桃叶坡采空区治理方案

中铁二十四局集团阳左高速ZB1合同段桃叶坡采空区治理实施性施工方案

第一章总体施工组织及规划

1.1 编制依据

1.1.1 国家、交通部及地方有关标准、规范和要求。

1.1.2 《注浆技术规程》。

1.1.3 《公路环境保护设计规范》。

1.1.4 阳泉至左权高速公路桃叶坡采空区治理设计图纸及其他设计文件、资料。

1.1.5 《高速公路采空区（空洞）勘察设计与施工治理手册》。

1.1.6 现场踏勘调查了解的有关情况和相关资料及信息。

1.1.7 类似工程施工经验及我单位综合施工能力。

1.2 工程概况

1.2.1 工程范围

本段线路沿线煤系地层出露起讫里程为K8+990?K10+350，累计长度 1400m。其中K8+990?K9+410段为花沟大桥；K9+411?K10+350段为桃叶坡路基段。

花沟大桥位于平定县桃叶坡村，中心里程桩号为K9+201.000，全长420m，结构型式为14X30m预应力砼连续箱梁。为跨越季节性冲沟而设置，桥梁行走标高在857.0?858.6m 之间。

据钻探揭露采空区煤系地层起讫里程约为K8+990?K10+350，长度总计 1400m。路线采空主要分布在花沟大桥K9+155?K9+411段、K9+411?K9+851、 K10+170?K10+350路基段，长度约为905.0m，在K9+155?K9+411煤系地层均有出露，主要开采太原组15#煤层形成的采空区。为桃叶坡煤矿及私挖乱采所致，桃叶坡煤矿属村办煤矿，于1980年建成，于2006年关闭。平均开采厚度4m。开采方式多采用房柱式，回采率约为30%，开采时间久远，后期主要对该矿当年留有的村庄保安煤柱及残煤进行了复采，对拟建高速公路K9+155?K9+517.4段桥梁有严重影响。经勘察，基本查明了煤矿采空区分布。由于采空区对拟建公路的稳定性有较大的影响，拟对采空区进行处治。

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第 2 页 根据物探矿界范围、开采状况及勘察表明，矿界范围内对线路产生影响采空 区段落主要为四处，具体分别为K9+155?K9+484.9、K9+484.9?K9+668.5、 K9+668.5?K9+847.5、K10+170?K10+350 段，总长 905.0m 。

1.2.2 地质条件 根据地质调绘与区域地质资料，区内地层主要由石炭系上统太原组，中统本溪组新生界第四系松散堆积物组成。现由新至老的地层叙述如下：

（1）第四系上更新统（Q 2αl+pi ）

主要以粉土，粉质粘土为主。分布在K9+671?K10+253路基段范围内，埋深 6.8m ?24.5m ，平均 15.6m 。

（2）石炭系上统太原组（C 3t ）

主要为采空区内地层，岩性主要为砂岩、石灰岩、砂质泥岩、泥岩、15#煤层构成；与下伏本溪组呈整合接触。主要分布在K9+155?K9+851段，K9+155到花沟大里程桥台K9+441段均有12#煤层出露。下伏约40m ?45m 可见15#煤层。

下部为山西式铁矿（或硫铁矿）和G 层铝土矿，上部为铝土质页岩、炭质页岩夹薄煤层和不稳定薄层灰岩。厚度为9.0?23m ，平行不整合于下伏奥陶系峰峰组之上。主要岩性为深灰色砂质泥岩、泥岩及铝质泥岩、铝土岩组成。

（3）石炭系中统本溪组（C 2b ）

主要分布在K9+851?K10+170路基段，岩性主要以砂质页岩、铝质泥岩，铁铝岩为主。含三层石灰岩，其中前两层不稳定，容易缺失，钻探均无揭露，第三层香炉石灰岩个别钻孔有所揭露。

1.2.3地形地貌

拟建桥址区地貌单元属碳酸盐裸露为主的中低山区，冲沟发育，桥梁跨越沟，沟内无常流水，沟底最低标高约825.9m ，桥台标高857?858.6m 。沟底标高 825.9m ，最大相对高差32.7m 。路基段地势起伏不大，穿越村庄。

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1.2.4 采空区治理范围剩余空洞体积

序 号 起点 终点 影响长度（m ） 埋深 （m ） 影响宽度（m ） 采厚 （m ）

回采率 （％） 剩余孔隙率

（％）

剩余空洞体积（m3） 1 K9+155 K9+484.9 362.4 35 86.9 3 30 35 9920.2 2

K9+484.9 K9+668. 5 183.6

23

88.8

3

30

35

4226.6

3 K9+668. 5 K9+847. 5 179 25 107.1

4 30 3

5 6548.2 4 K10+170

K10+350

180

17.3

72

3 30

35

4082.4

5

合计

24777.4

1.2.5主要工程量估算

（1）帷幕孔89个，注浆孔114个，钻孔总数203个，按平均埋深27.8m 计，钻孔总进尺5639m 。（钻孔总进尺根据平均值计算，实际完成注浆孔孔深可能与设计孔深有一定出入，工程计量以实际完成注浆孔孔深为准。）

（2）注浆量21341.7m 3。（水：13872.1吨；水泥：4994吨；粉煤灰：11652.6吨；速凝剂：99.9吨；碎石：106.7m 3。）

（3）浇筑注浆管：水泥浆浇筑体积19.9m 3，注浆管长度2352m 。

1.3 总体施工组织布置及规划

1.3.1 施工组织机构

根据项目部的要求成立采空区治理专业施工队，设立工程技术组、后勤材机组、试验安质组、综合办公室。确保按期、优质、安全完成本工程施工任务。

1.3.2 施工准备工作

（1）技术准备

在施工之前用全站仪进行线路导线复测，根据设计文件提供的孔位坐标进行孔位放样，并设立明显标记加以保护直至完工。熟悉施工图纸、施工规范、检验标准。施工用水、水泥、粉煤灰、碎石、速凝剂、注浆管、压力表等送检、标定。

（2）现场准备

中铁二十四局集团阳左高速ZB1合同段桃叶坡采空区治理实施性施工方案施工现场要求达到“三通一平”，即水通、电通、道路通和场地平整。

为了保证施工用水，在浆站修建容量不小于100m3的蓄水池一个，施工两台水车不间断运输。

就近选择动力电源不小于120KW的输电电路至施工现场。

施工便道现场修建两条。

拟在K9+600处红线外设浆站一处。

1.3.3 工期安排

本工程计划开工日期2012年5月10日，计划交工日期2012年7月10日，计划工期2个月。

1.3.4 劳动力组织、施工机械设备及主要材料供应

（1）本工程作业班组分为两组，钻孔组负责成孔、封孔，劳动力安排12～16人；注浆组负责灌注，劳动力安排16～20人。

（2）机械设备

采空区主要机械设备表

序号设备名称规格型号单位数量备注

1 钻机XY-150/180 台8

2 泥浆泵BW-250/600 台 4

3 拌和机15m3/h 台 6

4 挖掘机90型台 1

5 装载机ZL50 台 1

6 装载机ZL20 台 1

7 水车10吨辆 2

8 注浆管m 2500

9 测斜仪台 1

10 全站仪莱卡台 1

11 对讲机对 5

12 试模组12

13 现场试验仪器套 1

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中铁二十四局集团阳左高速ZB1合同段桃叶坡采空区治理实施性施工方案（3）主要材料：施工用水采用桃叶坡村用水，符合《混凝土拌合用水标准》，使用泵吸，水车运输至蓄水池；水泥选择合格的32.5级矿渣硅酸盐水泥；粉煤灰选用附近热电厂的产品，通过取样做烧失试验，烧失量不超过12%，粉煤灰不应有结块现象，不含其它硬质杂物，符合注浆工程要求，采用汽车运输；速凝剂选用一般的水玻璃，其模数为2.4～3.4，浓度50Be以上。

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中铁二十四局集团阳左高速ZB1合同段桃叶坡采空区治理实施性施工方案第二章主要项目的施工方案、施工方法和技术措施

2.1 治理方案

本采空区采用全填充压力注浆法治理。钻孔总进尺5639m，总注浆量21341.7m3。

2.1.1钻孔布设

灌浆孔采用均匀布置方法。分帷幕孔和注浆孔。帷幕孔为场区边缘孔，孔距15m；注浆孔布设在场区内，梅花形布置，孔距20m。

2.1.2 钻孔结构与技术要求

（1）注浆孔和帷幕孔均应进入完整基岩4m-6m处变径，终孔孔径不小于91mm。

（2）取芯孔的数量应为注浆孔、帷幕孔总数的3?5％。采空区部位岩芯采取率不应小于30％；其它部位岩芯采取率不应小于70％。

（3）钻孔深度为地表至采空区底板以下1m。

（4）注浆孔口管选用φ50mm钢管，注浆管长度为地面之上0.5m至完整基岩下0.5m处。

（5）充填率：桥梁工程充填率≥90%，路基工程充填率≥75%。

2.1.3 止浆

宜采用似法兰盘简易止浆法或止浆塞、套管等方法止浆，似法兰盘简易止浆法见图浇筑孔口管示意图。当在钻孔过程中易塌孔、缩径堵孔的钻孔，或在注浆过程中需投放骨料时，采用套管止浆。

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2.1.4 配合比设计

根据设计文件和施工经验，注浆浆液为水泥粉煤灰，其水固比为1:1.0～1:1.4（浆液的浓度由稀到浓）。水泥占固相的30%，粉煤灰占固相的70%；帷幕孔根据具体情况，采用较稠的浆液或在浆液中掺加水泥重量的2%的速凝剂，使注入采空区的浆液尽快凝固，以形成帷幕，防止浆液流失。

浆液配合比表

水固比

材料重量配合比

结石率（%） 充填率（%）

抗压强度（MPa ） 水

水泥 粉煤灰 7天 28天 1:1 10 3 7 80 75 0.4 0.81 1:1.1 9.09 3 7 80 0.55 1.02 1:1.2 8.33 3 7 80 0.78 1.10 1:1.3 7.69 3 7 80 0.93 2.8 1:1.4

7.14

3

7

80

1.23

2.91

2.2 主要施工工艺及技术要求

2.2.1 工艺流程：

施工注浆孔——建立注浆站——注浆系统试运行并对注浆管路做耐压试验——钻孔冲洗与压水试验——制浆注浆——观测与记录——注浆过程和结束后压水——关孔口阀，拆

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洗孔外注浆管及设备等——打开孔口阀，提取止浆塞或再次注浆——封孔——分析检查注浆效果

2.2.2 采空区注浆一般施工工艺流程表

说明：1、本工程孔位布置见后附《注浆孔布置图》。2、防止钻孔偏斜的措施见本章2.2.2节《注浆孔钻进防斜与纠偏措施表》。3、本工程注浆孔开孔直径130mm、进入完整基岩4～6m处变径。

注浆孔布置图

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