隧道下方采空區(qū)充填施工工法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隧道下方采空區(qū)充填施工工法，其特征是：對于已經(jīng)開挖的隧道進行仰拱施工，澆筑仰拱混凝土，完成仰拱養(yǎng)護，形成隧道中封閉的仰拱；利用鉆機在仰拱中向隧道底鉆孔形成采空區(qū)注漿孔；通過采空區(qū)注漿孔向隧道下方采空區(qū)灌注細砂，直至采空區(qū)中無空洞；通過采空區(qū)注漿孔向隧道下方采空區(qū)灌注水泥粉煤灰漿，控制水泥粉煤灰漿的注漿壓力在2.0～4.0MPa，并維持5～10分鐘；采用混凝土封閉注漿孔即完成。本發(fā)明可以有效提高采空區(qū)的填充質(zhì)量，且有著較高的經(jīng)濟、社會、環(huán)保、節(jié)能等效益。
【專利說明】隧道下方采空區(qū)充填施工工法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道施工【技術(shù)領域】，尤其是隧道下方采空區(qū)充填施工工法，適用于高速公路、城市道路以及鐵路隧道下方煤層和金屬礦采空區(qū)的充填密實施工，可推廣應用于巖溶地區(qū)的地基加固處理。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，鐵路和公路的建設日益增多，在選線時由于初勘資料不足或者地理位置的需要，致使隧道可能從采空區(qū)上方穿過，特別是我國一些富煤地區(qū)淺部大多有小煤窯采空區(qū)存在。隧道下方采空區(qū)如處理不當，尤其是鐵路和高速公路，荷載大、運行速度快，隧道建成后可能出現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)破壞，隧道輪廓侵入界限，路面、路基下沉，造成線路縱向不平，側(cè)溝排水不暢，一旦發(fā)生這些危害，將危及形成安全，影響鐵路和公路的征程運行，同時使隧道的養(yǎng)護工作和維修都十分困難。目前處理這類采空區(qū)的方法有兩種:第一種是全開挖法，即把采空挖開，采用填料進行直接回填。此方法破壞了圍巖的整體性，對圍巖的應力變化很難控制，存在很大的安全隱患，且此方法工程量巨大。第二種是進行挖孔或鉆孔使采空區(qū)和外界貫通后灌注混凝土。此法雖能最大限度的保證圍巖的完整性，但是采用混凝土回填，經(jīng)濟性、環(huán)保性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，本發(fā)明提供一種施工程序簡便、施工成本低、工期短、效率高的隧道下方采空區(qū)充填施工工法，以期最大限度地保證圍巖的完整性、并能很好地控制充填效果。
[0004]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明隧道下方采空區(qū)充填施工工法的特點是按如下過程進行施工:
[0006]a、對于已經(jīng)開挖的隧道進行仰拱施工，澆筑仰拱混凝土，完成仰拱養(yǎng)護，形成隧道中封閉的仰拱；
[0007]b、將履帶鉆機在隧道中就位，利用鉆機在仰拱中向隧道底鉆孔形成采空區(qū)注漿孔；
[0008]C、通過采空區(qū)注漿孔向隧道下方采空區(qū)灌注細砂，直至采空區(qū)中無空洞；
[0009]d、通過采空區(qū)注漿孔向隧道下方采空區(qū)灌注水泥粉煤灰漿，控制水泥粉煤灰漿的注漿壓力在2.0?4.0MPa,并維持5?10分鐘；
[0010]e、采用混凝土封閉注漿孔即完成。
[0011]本發(fā)明隧道下方采空區(qū)充填施工工法的特點也在于:
[0012]在所述步驟a中，澆筑仰拱混凝土時，在采空區(qū)注漿孔的鉆孔位置預埋Φ 150_的鉆孔導向鋼管。
[0013]在所述步驟b中，對于采空區(qū)注漿孔采用泥漿護壁，鉆孔完成后，安裝Φ89的無縫鋼管作為導管，防止塌孔，所述無縫鋼管的對接接頭采用內(nèi)絲扣連接。[0014]所述步驟c中的向隧道下方采空區(qū)灌注細砂，是采用EHS-6346型高壓鼓風機吹砂進行密實，并同時用探棒探測采空區(qū)是否有空洞，如有則繼續(xù)灌注細砂，直至無空洞。
[0015]所述步驟d中的水泥粉煤灰漿按重量份的配比為:水:水泥:粉煤灰為
0.8: 0.05: 0.95ο
[0016]本發(fā)明是采用履帶鉆機在隧道內(nèi)向下方采空區(qū)鉆孔，然后向孔內(nèi)灌注細砂，利用細砂的流動性將采空區(qū)內(nèi)的孔隙充填密實，再向孔內(nèi)注水泥粉煤灰漿，將細砂與周圍塌落圍巖凝結(jié)在一起，形成整體。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0017]1、本發(fā)明采用導管進行采空區(qū)的灌砂和灌漿，對圍巖整體性影響小，保證了其整體強度。
[0018]2、本發(fā)明采用先灌砂充填密實然后再注漿凝固成一體的方法，可大大降低水泥的用量，節(jié)約成本，同時借助細砂的流動性可以保證采空區(qū)充填密實性。
[0019]3、本發(fā)明注漿材料采用水泥和粉煤灰復配，可降低采用純水泥漿的成本。
[0020]4、本發(fā)明注漿時采用壓力控制，而非注漿量控制，保證了注漿效果。
[0021]5、本發(fā)明采空區(qū)充填密實效果好、施工效率高，可操作性強，能滿足工程建設快速、安全、優(yōu)質(zhì)的各項指標要求。
[0022]6、本發(fā)明方法可推廣應用于地層中存在空洞的處理中，包括巖溶、地裂縫等，具有較好的推廣應用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明方法流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明施工斷面示意圖。
[0025]圖中標號:1施工隧道；2仰拱；3鉆孔導向鋼管；4無縫鋼管；5填充區(qū)；6弱膨脹混凝土；7采空區(qū)。
【具體實施方式】
[0026]參見圖1、圖2，本實施例中隧道下方采空區(qū)充填施工工法按如下過程進行:
[0027]1、對于施工隧道1，在存在有采空區(qū)7的施工段，對于已經(jīng)開挖的隧道I進行仰拱2的施工，澆筑仰拱混凝土，完成仰拱養(yǎng)護，形成隧道中封閉的仰拱。考慮到履帶鉆機對基礎平整度要求較高以及仰拱封閉對隧道安全性有利，因此隧道下方采空區(qū)鉆孔是在仰拱混凝土澆筑完成后進行。為了提高鉆孔效率，仰拱混凝土澆筑時，在采空區(qū)注漿孔的位置預埋Φ 150mm的鉆孔導向鋼管3，防止鉆孔時遇到隧道底工字鋼及仰拱鋼筋。
[0028]2、將履帶鉆機在隧道中就位，利用鉆機在仰拱中向隧道底板鉆孔形成采空區(qū)注漿孔6;
[0029]待仰拱混凝土澆筑完成并達到養(yǎng)護期后，將履帶式鉆機就位，然后再進行鉆孔施工。鉆機采用XDL-1200履帶式鉆機?？紤]到采空區(qū)放頂松散易塌孔堵孔，現(xiàn)場對于采空區(qū)注漿孔6采用泥漿進行護壁，以增加穩(wěn)定性，泥漿是采用塑性指數(shù)在10?17的黏性土和水拌合，控制其比重為1.1?1.3。鉆孔完成后，安裝Φ89無縫鋼管4作為導管，在需要使用多根無縫鋼管時，在相鄰的無縫鋼管的接頭部位采取內(nèi)絲扣連接，防止塌孔。
[0030]3、通過采空區(qū)注漿孔向隧道下方采空區(qū)灌注細砂，直至采空區(qū)中無空洞；[0031]為了提高效率，向隧道下方采空區(qū)灌注細砂，是采用EHS-6364型高壓鼓風機吹砂并進行密實，并同時用探棒探測采空區(qū)是否有空洞，如有則繼續(xù)灌注細砂，直至無空洞。灌注的砂子采用細砂，可以提高充填密實度。
[0032]4、通過采空區(qū)注漿孔向隧道下方采空區(qū)灌注水泥粉煤灰漿，控制水泥粉煤灰漿的注漿壓力在2.0?4.0MPa,并維持5?10分鐘；水泥粉煤灰漿按重量份的配比為:水:水泥:粉煤灰為0.8: 0.05: 0.95 ;采用2TGZ60/210注漿泵進行注漿，以注漿壓力作為注漿結(jié)束的控制標準。形成砂及水泥粉煤灰漿的填充區(qū)5。
[0033]5、采用混凝土封閉注漿孔即完成，采用混凝土封閉注漿孔所用混凝土為弱膨脹混凝土6，具體可以是較之仰拱混凝土高一個級別，且自應力在0.2?0.7MPa的補償收縮混凝土。
[0034]本發(fā)明方法在某隧道施工中的應用實例:
[0035]某隧道為雙線分離隧道右線長820m，左線長837m，右線里程號K1+285?K1+360以及左線里程號ZK1+292?ZK1+367為某煤礦已形成的老采空區(qū)，高50m，寬7m，橫穿整個隧道，距隧道底板約30m，該采空區(qū)經(jīng)人工放頂塌落后已充填，但密實程度不知，如不處理可能引起隧道較大的后期沉降。為此采用本發(fā)明工法順利完成了采空區(qū)的充填密實，經(jīng)現(xiàn)場檢查結(jié)果可知，采空區(qū)充填效果良好，且到目前為止還未發(fā)生明顯的沉降，同時通過采用細砂來代替水泥漿，大大降低了施工成本，也加快了施工進度，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道下方采空區(qū)充填施工工法，其特征是按如下過程進行施工: a、對于已經(jīng)開挖的隧道進行仰拱施工，澆筑仰拱混凝土，完成仰拱養(yǎng)護，形成隧道中封閉的仰拱； b、將履帶鉆機在隧道中就位，利用鉆機在仰拱中向隧道底鉆孔形成采空區(qū)注漿孔； C、通過采空區(qū)注漿孔向隧道下方采空區(qū)灌注細砂，直至采空區(qū)中無空洞； d、通過采空區(qū)注漿孔向隧道下方采空區(qū)灌注水泥粉煤灰漿，控制水泥粉煤灰漿的注漿壓力在2.0?4.0MPa,并維持5?10分鐘； e、采用混凝土封閉注漿孔即完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道下方采空區(qū)充填施工工法，其特征是:在所述步驟a中，澆筑仰拱混凝土時，在采空區(qū)注漿孔的鉆孔位置預埋Φ150_的鉆孔導向鋼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道下方采空區(qū)充填施工工法，其特征是:在所述步驟b中，對于采空區(qū)注漿孔采用泥漿護壁，鉆孔完成后，安裝Φ89的無縫鋼管作為導管，防止塌孔，所述無縫鋼管的對接接頭采用內(nèi)絲扣連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道下方采空區(qū)充填施工工法，其特征是:所述步驟c中的向隧道下方采空區(qū)灌注細砂，是采用EHS-6346型高壓鼓風機吹砂進行密實，并同時用探棒探測采空區(qū)是否有空洞，如有則繼續(xù)灌注細砂，直至無空洞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道下方采空區(qū)充填施工工法，其特征是:所述步驟d中的水泥粉煤灰漿按重量份的配比為:水:水泥:粉煤灰為0.8: 0.05: 0.95。
【文檔編號】E21F15/08GK103498697SQ201310488653
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】韓俊, 王輔圣, 嚴來章, 魯璐, 談東亞 申請人:中鐵二十四局集團安徽工程有限公司, 中鐵二十四局集團有限公司