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山西阳泉西环高速公路采空区治理工程

来源:未知 时间:2017-04-28 15:32 热度:

一、项目背景及治理工作目的、意义
    阳泉西环高速公路是阳泉市“两横一纵一循环”高速路网重要组成部分;山西太阳高速公路(太原—阳泉)的重要组成部分;国家高速公路网G5京昆高速、G20青银高速的重要连接线。主线全长22.503公里,桥隧比49.37%,设计时速80公里,双向4车道。
    本工程内的煤矿采空区,对路线的安全稳定都有影响,涉及的工程类型有桥梁、隧道和路基。
二、项目概况
    线路经过的煤矿区主要有:盂县南娄镇兴发煤矿(K0+000~K0+724)、秀水联营煤矿(K0+724~K1+055)、众诚煤矿(K1+055~K1+378)、下南煤矿(K1+378~K1+672)、上南庄煤矿(K1+672~K3+244.5)。

     影响拟建公路路基稳定性的主要工程地质问题主要为煤矿采空区。本标段起讫桩号为K1+100~K2+400煤矿采空区治理工程,标段范围主要为9#和15#煤层采空区,9#煤层平均厚2m,矿井回采率为15%;15#煤层平均厚6m,平均埋深134m,矿井回采率为30%。工程设计注浆孔327个,总进尺48000余米,总注浆量约114000m³。

三、治理方法
    本项目区的采空区分布地段地形相对较平缓,交通条件较好;分布的采空区主要为石炭系太原组9#煤和15#煤两层采空区。采空区主要是在2000年前开采形成的,多数已坍塌或冒落;区内岩层产状相对较平缓,一般在5~10;采用全充填压力注浆法治理技术上可行,经济上也比较合理。
    注浆浆液为水泥粉煤灰浆液,其水固比为1:1.0~1:1.4。一般路基段水泥占固相的15%,粉煤灰占固相的85%;桥梁段水泥占固相的30%,粉煤灰占固相的70%。帷幕孔根据具体情况,使用较稠的浆液或在浆液中掺加水泥重量2%的速凝剂,以尽快凝固形成帷幕。






       孔位在河道中的钻孔,由于河道中分布较厚的第四系卵砾层,成孔困难。在施工中我们采用下Φ127mm套管护壁及跟管钻进措施,钻进施工完成后下好注浆管,采取一边下封孔材料,一边拔套管的方法,保证了成孔效率和封孔质量,既保证了工程质量,又提高了施工效率、节约施工成本。
 
 
四、治理效果
    根据设计要求,本标段内的检查钻孔7个,合计1042.88m,均无掉钻现象。岩芯统计与分析、孔内压水试验、孔内波速测试、点荷载试验等检测结果均符合要求,检测结论合格。
    理论和实践证明,采空区通过注浆治理后,地表倾斜值、曲率值和水平变形值满足建筑物地表容许变形值,具有良好的治理效果。
五、施工安全与环境保护
    坚持安全生产一票否决制,视安全生产重于泰山。建立完善的安全管理体系,责任到人,细化到每个班组每个工序。施工现场条件复杂,沟壑、树林、陡坡等地段严加管理,防止安全事故的发生。尊重当地人民的风俗习惯,遵守地方政府的有关规定,加强对职工的管理教育,与当地政府携手共建文明工地。
    切实做好水土保持和植被保护工作,施工中的弃碴应统筹规划考虑,并按地方环保部门的法律法规执行,为营造山川秀美的环境做出贡献。加强山区护林防火宣传工作。禁止施工人员随地丢弃烟头,严禁带火入林。
六、项目的社会和经济效益
    本线路下伏有煤矿采空区,对路线的安全稳定都有影响,涉及的工程类型有桥梁、隧道和路基。
研究结果表明,煤矿采空区冒落塌陷破坏性表现在以下几个方面:
    1、造成拟建公路路基下沉,若在竖直方向上产生拉伸变形将引起路基本身松弛,还有可能在不同土质界面上产生脱层,这将影响路基的承载力,加大地表的倾斜和拉伸变形,对路基的稳定性产生影响。
    2、冒落塌陷的不连续性与无规律沉降,引起路基随不连续与无规律下沉,使得路面的原有坡度出现无规律变化。如果地表倾斜方向和路线坡度方向一致,线路坡度将增大;反之线路坡度将减小或形成反坡。线路坡度的增减,将使移动盆地内各段路线的运行阻力有所增减,长久运行,路面会再次产生深陷。
    3、路基在下沉的同时,必然伴有水平方向的位移。垂直于线路方向的横向移动将改变路基原有的方向;沿路基纵向的水平变形,会使路基受到拉伸和压缩。上述两种移动的不均匀性,会使高速公路坡度发生变化、竖曲线形态的变化和线路方向的改变等。
    4、地表不均匀下沉,引起线路坡度改变时,必将导致路线在竖直方向上的弯曲,改变原有设计的曲率半径,对拟建公路及路基运行都会造成危害,严重时造成行车事故。
    5、采空区塌陷冒落引起隧道围岩的破坏,松动圈的加大,严重影响隧道安全。
    6、采空区塌陷冒落引起桥墩(台)发生位移,对桩基产生负摩阻力,尤其房柱式开采,其引发变形为非连续变形,对桥梁危害更大。
    采空区处治在山西省目前常用的方法是全充填压力注浆法。即在地表打孔,通过注浆泵、注浆管,将水泥、粉煤灰浆注入采空区和上覆岩体裂隙中。浆液经过固化、胶结形成结石体,对其上覆岩层形成支撑作用,阻止上覆岩层进一步冒落,保证上部建筑物安全稳定。条件许可时,配合井下空巷回填、砌碹、阻浆墙等工程效果更好。
 



 





 

 

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