1.全充填式注漿法簡(jiǎn)介
1.1全充填式注漿法的理論基礎(chǔ)
注漿法治理水庫(kù)大壩壩基裂隙是水利工程常用的一種加固地基的方法，經(jīng)過(guò)多年的工作實(shí)踐，已被水利水電規(guī)范為加固大壩地基的基本方案。隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的飛速發(fā)展，由于高速公路對(duì)線型、坡比、彎度的特殊要求，過(guò)去采用避繞式躲開煤礦采空區(qū)的方法已無(wú)法使用。如何樣跨越煤礦采空區(qū)，在我省數(shù)條高速公路建設(shè)中已成為公路建設(shè)方的難題，山西省是我國(guó)煤炭資源的大省，大小煤礦星羅棋布，各種年代形成的采空區(qū)隨處可見(jiàn)。尤其是改革開放以來(lái)，煤炭業(yè)已成為我省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支柱，采煤量逐年增大，新形成的采空區(qū)對(duì)高速公路建設(shè)危害更大，新形成的煤礦采空區(qū)因成年代短、回采率高、頂板管理方式為全跨落式，在地表形成的沉降盆地規(guī)模大，形成的張拉裂隙數(shù)量多。這些不利條件嚴(yán)重影響了高速公路運(yùn)行安全，必須進(jìn)行治理。
全充填式注漿法是在地表利用地質(zhì)鉆機(jī)鉆至采空區(qū)煤層底板，通過(guò)注漿泵、注漿管、純水泥漿或粉煤灰水泥混合漿液注入采空區(qū)冒落帶及其上覆巖層裂隙中，漿液經(jīng)過(guò)固化、膠結(jié)巖層裂隙帶，與注入冒落帶內(nèi)的漿液形成結(jié)石體，提高了巖石的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)采空區(qū)上覆巖層形成支撐作用，進(jìn)而保證了路基的穩(wěn)定。全充填式注漿法治理煤礦采空區(qū)的理論基礎(chǔ)源自于水利水壩注漿的工程實(shí)踐。水利工程對(duì)壩基裂隙采用的是高壓劈裂式注漿法，在高壓的作用下使受注基巖裂隙劈開，漿液進(jìn)入基巖裂隙，裂縫而固結(jié)，從而使大壩壩基固為一體。煤礦采空區(qū)的形成特點(diǎn)表明：由于煤層被大面積開采，使煤層頂板及其上覆基巖發(fā)生塌落變形，據(jù)礦山沉降學(xué)理論可知，煤層頂板在初次發(fā)生大面積垮落后，在其上覆基巖中自下而上形成了冒落帶、裂隙帶、彎曲帶，即礦山沉陷學(xué)中常說(shuō)的三帶。沉陷學(xué)理論認(rèn)為當(dāng)采礦時(shí)間大于5年，采深采厚比大于80，且無(wú)新的開采擾動(dòng)時(shí)，可認(rèn)為對(duì)地面建筑物包括公路工程無(wú)特大危害，不需要治理，反則必須對(duì)高速公路下的煤礦采空區(qū)進(jìn)行治理，由于煤礦采礦空區(qū)塌落后形成的空洞體積較大，其空洞體積的大小是在勘察階段由技術(shù)人員依據(jù)勘察成果確定的，與采空區(qū)上覆巖層的剩余沉降量有關(guān)。經(jīng)過(guò)公路建設(shè)科技人員的多年探索，認(rèn)為采用全充填式注漿法治理煤礦采空區(qū)是較為科學(xué)，安全可靠的一種行之有效的方法。
1.2全充填式注漿法的使用條件
  高速公路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有舉足輕重的地位，改革開發(fā)以來(lái)我國(guó)高速公路建設(shè)從無(wú)到有、到目前為止，我國(guó)高速公路通車?yán)锍桃衙�列世界前茅，極大地帶動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。我省的高速公路建設(shè)在近幾年也有了飛速發(fā)展。太舊高速公路的建成已成為我省高速公路建設(shè)的里程碑。其中通過(guò)的陽(yáng)泉礦業(yè)集團(tuán)煤礦采空區(qū)是我省治理高速公路下伏煤礦采空區(qū)的典范，也開創(chuàng)了我國(guó)高速公路煤礦采空區(qū)治理工程的先河，當(dāng)時(shí)設(shè)立的“公路下伏空洞勘察設(shè)計(jì)及處理方法研究課題”小組，經(jīng)過(guò)數(shù)年的鉆心研究，其科研成果已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)的水平。根據(jù)這一科研成果而編制的《公路采空區(qū)勘察設(shè)計(jì)與施工手冊(cè)》（2005年）是目前國(guó)內(nèi)唯一的一本教科書。
  全充填式注漿法的適用條件較為廣泛，自1995年建成的太舊高速公路以來(lái)，我省已在大長(zhǎng)、長(zhǎng)晉、晉焦、大運(yùn)等數(shù)條高速公路建設(shè)中普遍采用，經(jīng)過(guò)數(shù)年的運(yùn)行，已充分顯示出其治理效果的安全可靠性。通過(guò)數(shù)十年的探索，公路建設(shè)人員對(duì)全充填式注漿法有了更新的認(rèn)識(shí)，他們根據(jù)高速公路的特點(diǎn)，對(duì)重要構(gòu)造物如隧道、橋梁下伏的煤礦采空區(qū)采用了純水泥漿，對(duì)路基下方的采空區(qū)降低了水泥用量，從而節(jié)約了建設(shè)成本�？傮w認(rèn)為，全充填式注漿法可適用于各種類型的煤礦采空區(qū)，不受開采年代、采煤方式、回采率及煤層頂板管理方式的影響，是一種經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的治理方案。
1.3全充填式注漿法的優(yōu)點(diǎn)
   全充填式注漿法是公路建設(shè)者在數(shù)年的科研、實(shí)踐，再科研、再實(shí)踐中，探索出來(lái)的治理公路下伏煤礦采空區(qū)的一種行之有效的方法。其主要優(yōu)點(diǎn)與：其一，經(jīng)濟(jì)合理，現(xiàn)采用的水泥粉煤灰混合漿液，將原來(lái)作為三廢的粉煤灰變廢為寶，粉煤灰在漿液中的用量最高已達(dá)85%，極大地降低了建設(shè)成本，減少了粉煤灰對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。其二，施工工藝簡(jiǎn)單可行。全充填式注漿法無(wú)論是成孔工藝，制漿工藝還是注漿工藝都是利用了現(xiàn)有的地質(zhì)鉆機(jī)、泥漿泵等普通設(shè)備，無(wú)需增加專門設(shè)備。而且其整個(gè)施工工藝簡(jiǎn)單，一般工人即可操作。其三是治理效果安全可靠，達(dá)到了高速公路對(duì)地基強(qiáng)度的基本要求，特別是近幾年來(lái)對(duì)高速公路構(gòu)造物下伏煤礦采空區(qū)治理方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使這一方法更為安全可靠。
2．全充填式注漿法的施工工藝
全充填式注漿法的施工程序可分為：鉆孔→下注漿管（澆注孔口管）→制漿→灌漿→終止灌漿。其各分項(xiàng)工程施工工藝如下所述。
2.1帷幕孔，注漿孔的施工工藝
 全充填式注漿法成孔是第一道工序，按照孔的用途可分為帷幕空和注漿孔，帷幕孔的用途是在采空區(qū)治理邊界布設(shè)的一圈孔距較小的邊緣孔，注漿中先注帷幕孔，使其注入的漿液形成一道帷幕墻，以阻止治理范圍內(nèi)的漿液流失，降低治理成本。注漿孔是在治理范圍內(nèi)布設(shè)的一排排孔，其用途是為了注漿。帷幕孔和注漿孔的施工工藝是相同的，不同處是先施工帷幕孔后施工注漿孔，其施工工藝和技術(shù)要求主要是：
注漿孔應(yīng)用專業(yè)測(cè)量?jī)x器、皮尺進(jìn)行實(shí)地測(cè)量放樣，鉆孔實(shí)際位置原則上不應(yīng)偏離設(shè)計(jì)位置1.0m。確因地形影響，鉆孔不能放在設(shè)計(jì)位置時(shí)，應(yīng)先施工其周圍可以就位的鉆孔，再根據(jù)鉆探揭露采空區(qū)的情況予以調(diào)整。
    鑒于煤礦開采和塌陷變形的復(fù)雜性，通過(guò)有限的勘探鉆孔尚難精確查明地下的全部情況，施工時(shí)應(yīng)先施工取芯孔，目的是進(jìn)一步探明地層及采空區(qū)冒落情況，如出現(xiàn)與設(shè)計(jì)不符的情況，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系以便對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚��?br />    2.1.1成孔工藝
    用Ф130mm鉆頭開孔，鉆至完整基巖5m后變徑為Ф91mm。
用Ф91mm鉆頭，鉆至采空區(qū)中的塌陷冒落帶底板或煤層底板以下1-2m終孔。
   2.1.2技術(shù)要求
    鉆孔要求采用清水正循環(huán)鉆探工藝施工。
做好鉆探原始記錄和巖芯編錄工作。
鉆孔施工過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)漏水、吊鉆、埋鉆等現(xiàn)象要詳細(xì)記錄其深度、層位和耗水量。
    2.1.3澆鑄孔口管
將一端帶有法蘭托盤的Ф50mm注漿管下入孔內(nèi)變徑處，孔內(nèi)投入20cm厚碎石，以堵塞大的縫隙，之后投入30cm厚粘土，以防止?jié){液大量滲漏。然后
灌入水灰比為1:1.5-1:2的稠水泥漿，澆鑄長(zhǎng)度為4-6m，澆鑄要求應(yīng)達(dá)到注漿
過(guò)程中漿液不會(huì)從注漿孔壁四周溢出。注漿孔澆鑄孔口管見(jiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。
2.2注漿材料的選擇及配比
       注漿材料的選擇是根據(jù)高速公路建設(shè)對(duì)構(gòu)造物和一般路基的要求而確定的。從已有的經(jīng)驗(yàn)可知，對(duì)于高速公路隧道洞身的采空區(qū)，由于沉陷變形而形成的破碎帶對(duì)隧道掘進(jìn)危害較大，常采用純水泥漿液加固其破碎巖體，以提高破碎帶巖體整體強(qiáng)度，使隧道掘進(jìn)能安全通過(guò)采空區(qū)。對(duì)大橋下伏采空區(qū)可提高混合漿液中水泥的含量�，F(xiàn)在普遍采用的水泥粉煤灰漿液對(duì)治理公路下伏采空區(qū)較為有效。其中水泥為32.5#普通硅酸鹽礦渣水泥，該水泥產(chǎn)地較為普遍，其各種物理力學(xué)化驗(yàn)指數(shù)均達(dá)到了漿液配方的要求。粉煤灰也到處可取，其標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)以上即可使用，使用中要注意細(xì)度能滿足制漿標(biāo)準(zhǔn)。
   水泥單漿和水泥粉煤灰混合漿液的配比，是由設(shè)計(jì)人員按照高速公路構(gòu)造物的要求而確定的。一般而言，對(duì)隧道、大中橋下伏的采空區(qū)可采用水泥單漿或水泥含量較大的混合漿，其水固比一般為1:1.0～1:1.3，對(duì)路基下伏的采空區(qū)水泥占固的比例為15%～30%，粉煤灰為85%～70%。各種漿液的配比是施工人員按施工圖設(shè)計(jì)條件的要求，在施工前由實(shí)驗(yàn)室配制，并經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可后確定的。
    2.3注漿系統(tǒng)配置及技術(shù)要求
  注漿系統(tǒng)是實(shí)施全充填式注漿法治理煤礦采空區(qū)的關(guān)鍵工序，直接關(guān)系到治理效果和施工質(zhì)量。注漿系統(tǒng)配置及技術(shù)要求主要為：
2.3.1料場(chǎng)
堆放材料的料場(chǎng)場(chǎng)地要平整，運(yùn)料車輛能正常通行，且緊鄰攪拌機(jī)，利于材料運(yùn)輸、搬運(yùn)，水泥庫(kù)要求設(shè)有防潮、防雨設(shè)施，粉煤灰要做好防風(fēng)揚(yáng)塵措施。
  2.3.2攪拌池
修建的攪拌池應(yīng)滿足正常施工需求，池為圓柱體，中間設(shè)置攪拌系統(tǒng)，使得攪拌后的漿液均勻，符合要求，一次攪拌量應(yīng)≥3m3。亦可選用符合標(biāo)準(zhǔn)的攪拌機(jī)。
    2.3.3水池
制漿站應(yīng)根據(jù)施工注漿總量需要，建立數(shù)個(gè)水池，以保證正常施工，水池建筑規(guī)模及要求視工地具體情況而定。
     2.3.4注漿泵
宜采用變檔定量泵，其定額排漿量不小于200L/min，注漿泵壓力應(yīng)大于注漿最大設(shè)計(jì)壓力的1.5倍。
     2.3.5壓力表
注漿用壓力表最大指數(shù)應(yīng)小于10Mpa。
3

 
     2.3.6采用ф50mm鋼管，在管子前端20-30cm處焊接一法蘭托盤（托盤直徑120-130mm之間），下入孔內(nèi)變徑處。見(jiàn)澆鑄孔口管（套管）示意圖。 

 
2.4注漿施工工藝及其有關(guān)參數(shù)
注漿施工工藝主要有注漿設(shè)備的選擇、制漿工藝、灌漿工藝及注漿壓力的控制。
2.4.1注漿設(shè)備
    注漿設(shè)備主要由制漿設(shè)備和注漿泵組成，如前注漿配置系統(tǒng)所述，制漿設(shè)備由一次攪拌池和二次攪拌池構(gòu)成，目前采用的是施工單位因地制宜自制的攪拌設(shè)備，其容量和數(shù)量應(yīng)工程大小而定。注漿設(shè)備常選用250型以上泥漿泵，這種泥漿泵市場(chǎng)較為常見(jiàn)，而且結(jié)實(shí)耐用。
a) 漿液配制應(yīng)按試驗(yàn)室確定的漿液配合比進(jìn)行，并隨機(jī)抽查漿液的各項(xiàng)指標(biāo)。
    b) 原材料：水用水表或定量容器計(jì)量；水泥按袋或按定量容器（散裝水泥）計(jì)量；粉煤灰用定量容器計(jì)量，并要求用磅稱抽查水泥、粉煤灰的數(shù)量。
    c) 制漿工藝如下：
水泥、粉煤灰、清水--------一級(jí)攪拌池----------二級(jí)攪拌池--------注漿孔
    d) 攪拌過(guò)程：每次攪拌時(shí)間不得少于5分鐘。
2.4.3注漿工藝
注漿
    注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法，注漿開始后，要定時(shí)觀測(cè)泵的吸漿量和泵壓，記錄注漿過(guò)程中發(fā)生的各種現(xiàn)象，收集原始數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整注漿量和漿液濃度。
    注漿過(guò)程中若出現(xiàn)地表裂隙大量跑漿時(shí)，應(yīng)采用間歇式注漿，或減小泵量及采取地表充填裂隙的措施，阻止?jié){液從地面大量流失。
    當(dāng)單孔注漿量較大時(shí)，應(yīng)采用間歇式注漿法施工。
    單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
    a)在單孔注漿末期，泵壓逐漸升高，當(dāng)泵量小于70L/min時(shí)，孔口壓力在1.0-1.5Mpa，穩(wěn)定10-15分鐘，可結(jié)束該孔的注漿施工。
b)當(dāng)注入一定漿量，孔口壓力不小于0.3Mpa，若出現(xiàn)地表裂隙大量跑漿時(shí)，即可結(jié)束該孔的注漿施工。
注漿技術(shù)要求
a)注漿及間歇注漿前必須用清水洗孔，壓水時(shí)間不得小于10分鐘。
b)稀漿灌注量取單孔注漿量的30%為宜。
2.4.4注漿壓力
注漿壓力（終孔壓力或最大允許壓力）是通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的，它由注漿管路的距離、注漿泵額定壓力及漿液輸送高差大小等諸因素確定的，現(xiàn)行的治理工程施工圖設(shè)計(jì)文件規(guī)定注漿壓力應(yīng)不小于3MPa，注漿壓力的測(cè)定是以注漿機(jī)孔口壓力為準(zhǔn)的，壓力表應(yīng)選用0～10 MPa隔膜式壓力表。
3．全充填式注漿法質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容與方法
3.1施工質(zhì)量檢測(cè)基本要求
由于采礦空區(qū)治理工程的隱蔽性和復(fù)雜性，要求必須對(duì)治理工程質(zhì)量的最終效果進(jìn)行檢測(cè)。為此，應(yīng)在治理區(qū)域內(nèi)選擇一定范圍的路段對(duì)采空區(qū)底板以上受注層進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。檢測(cè)的目的是：采空區(qū)治理施工后地基穩(wěn)定性是否滿足設(shè)計(jì)的要求，并根據(jù)不同公路工程對(duì)其變形的允許范圍確定評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
采空區(qū)治理工程屬隱蔽工程，對(duì)它的質(zhì)量控制一直是一個(gè)難題。除了在施工過(guò)程中由業(yè)主和監(jiān)理工程師嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件和規(guī)范要求，對(duì)每一道工序進(jìn)行監(jiān)督外，在治理工程結(jié)束后，必須對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，一般檢測(cè)的時(shí)間應(yīng)在注漿施工結(jié)束后6個(gè)月進(jìn)行，主要是考慮到在注漿期間，注漿壓力會(huì)對(duì)地下采空區(qū)產(chǎn)生較大的應(yīng)力變化，注漿結(jié)束后，采空區(qū)內(nèi)應(yīng)有一個(gè)壓應(yīng)力調(diào)整的過(guò)程，才能達(dá)到采空區(qū)地基平衡穩(wěn)定。
3.2施工質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容
全充填式注漿法治理采空區(qū)后的特點(diǎn)是，施工過(guò)程是在地表進(jìn)行的，施工結(jié)果 位于地表以下。所以，如何才能確定施工質(zhì)量檢測(cè)的內(nèi)容？選擇什么樣的檢測(cè)方法？目前還沒(méi)有可參照的規(guī)范，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)檢測(cè)目標(biāo)隱蔽性這一特點(diǎn)，檢測(cè)內(nèi)容主要有：施工結(jié)束6個(gè)月以后，漿液結(jié)石體的強(qiáng)度指標(biāo)已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，按照全充填式注漿法的原理，漿液在一定壓力作用下注入采空區(qū)的冒落帶、裂隙帶和彎曲帶，漿液經(jīng)過(guò)固化后，和采空區(qū)內(nèi)的破碎巖塊形成結(jié)石體，這些結(jié)石體經(jīng)膠結(jié)固化后提高了強(qiáng)度，可通過(guò)抗壓試驗(yàn)等方法，測(cè)定其強(qiáng)度指數(shù)。第二個(gè)檢測(cè)內(nèi)容為漿液充填率（以百分比表示），采空區(qū)經(jīng)過(guò)塌陷沉降變形后，剩余的空洞體積被漿液充分充填，對(duì)照注漿前 的孔隙率，注漿后勢(shì)必減少了孔隙率，可通過(guò)鉆孔過(guò)程中冷卻液的流失量和必要的壓水試驗(yàn)，檢測(cè)受注層的漿液充填率。第三個(gè)內(nèi)容為地表變形分析，采空區(qū)經(jīng)塌陷沉降變形后在地表形成沉降盆地和不規(guī)則的張拉裂隙，其剩余沉降量對(duì)公路或地面建筑物造成一定危害。經(jīng)過(guò)全充填式注漿治理后，地表的剩余沉降變形可得到有效控制，所以，對(duì)治理后的采空區(qū)，建立固定的沉降變形觀測(cè)也是評(píng)判施工質(zhì)量的一個(gè)主要內(nèi)容。
3.3施工質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)不同公路工程對(duì)其地基變形的允許范圍，《高速公路采空區(qū)（空洞）設(shè)計(jì)與施工治理手冊(cè)》（山西省交通廳．中交通力公路設(shè)計(jì)工程有限公司）確定的采空區(qū)治理工程質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)度如下表所述：
 
 
 
工程質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值
評(píng)價(jià)指標(biāo)            工程類型 
 
評(píng)價(jià)項(xiàng)目 橋梁、隧道 高速公路 一級(jí)公路 二級(jí)公路
結(jié)石體抗壓強(qiáng)度（MPa） ≥0.3 ≥0.3 ≥0.2 ≥0.2
充填率（%） ≥90 ≥75 ≥75 ≥75
單位壓水量（L/min） ≤50 ≤70 ≤70 ≤70
孔內(nèi)彈性橫波（m/s） ≥160 ≥160 ≥160 ≥160
變形觀測(cè) 傾斜i（mm/m） ≤±3.0 ≤±3.0 ≤±6.0 ≤±10.0
豎曲率k（×10-3/m） ≤±0.2 ≤±0.2 ≤±0.4 ≤±0.6
水平變形ε（mm/m） ≤±2.0 ≤±2.0 ≤±4.0 ≤±6.0

3.4施工質(zhì)量檢測(cè)方法
按照施工質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在常用的檢測(cè)方法主要有鉆探取芯和物探為主。
3.4.1鉆探
鉆探取芯是采空區(qū)治理工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作中的主要技術(shù)和方法。通過(guò)鉆孔取芯，可根據(jù)鉆探取芯率和提取的巖芯的破碎程度，判斷漿液結(jié)石體與圍巖的膠結(jié)程度。同時(shí)，根據(jù)鉆探過(guò)程中冷卻液的損失量，可判斷漿液對(duì)破碎巖層充填和膠結(jié)后的完整程度，并采取一定量的漿液巖石結(jié)石體進(jìn)行室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)其強(qiáng)度是否達(dá)到質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)值。另外，通過(guò)鉆孔可進(jìn)行孔內(nèi)波速測(cè)試和壓水試驗(yàn)，為物探檢測(cè)和壓水試驗(yàn)提供工作平臺(tái)。
鉆探檢測(cè)一般是在地表物探檢測(cè)后進(jìn)行的，鉆孔數(shù)量可按治理工程注漿孔數(shù)的2%～3%確定（但最少不應(yīng)小于2個(gè)鉆孔），檢測(cè)孔的位置原則上適宜布設(shè)在治理公路中線附近物探確定的可疑區(qū)域內(nèi)，也可由業(yè)主會(huì)同監(jiān)理工程師根據(jù)注漿施工判斷的可疑區(qū)域。鉆探中巖芯的采取率應(yīng)大于80%，同時(shí)做好鉆探記錄，詳細(xì)描述巖層變化情況，特別注意采取漿液結(jié)石體，并對(duì)其外觀、形狀、硬度、顏色、空隙等方面進(jìn)行認(rèn)真描述，對(duì)結(jié)石體試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后72小時(shí)后    內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行完內(nèi)試塊無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試。
3.4.2物探
物探檢測(cè)也是采空區(qū)治理工程施工質(zhì)量檢測(cè)的重要方法之一，這是根據(jù)采空區(qū)治理區(qū)域內(nèi)同一地點(diǎn)巖層在注漿前后物理性質(zhì)的變化，對(duì)此，直觀判斷工程質(zhì)量的優(yōu)劣，其特點(diǎn)是成本低、速度快、效率高、方法簡(jiǎn)單，但由于物探對(duì)同一地質(zhì)體具有多解性，只能對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，所以，一般上宜采用兩種以上物探方法進(jìn)行檢測(cè)。常用的方法有孔內(nèi)波速測(cè)井法、瞬變電磁法、高密度電法。以下簡(jiǎn)單介紹比較常見(jiàn)的兩種方法：
1.    波速測(cè)井法
地震波在不同巖性地層中的傳播速度取決于巖石的密度，當(dāng)采空區(qū)進(jìn)行注漿治理后，破碎巖石的裂隙、空隙被漿液充填固結(jié)，使巖石密度發(fā)生變化。利用人工振動(dòng)產(chǎn)生的橫波，通過(guò)下入檢測(cè)孔內(nèi)的檢測(cè)探頭，經(jīng)檢波器接受地震波的直接信息，輸入到地震儀主機(jī)自動(dòng)記錄，然后用專用軟件進(jìn)行資料處理，繪制解議圖件，提交監(jiān)測(cè)成果。波速測(cè)井是在檢測(cè)孔施工結(jié)束后進(jìn)行的，以鉆孔取得的地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，按不同巖性及巖石完整性分段對(duì)應(yīng)的波速位，進(jìn)行工程質(zhì)量評(píng)價(jià)。
2．高密度電法
高密度電法是利用采空區(qū)治理前后的電性差異，也就是利用采空區(qū)治理前后巖層視電阻率變化，對(duì)治理工程施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。采空區(qū)在治理前，空洞充水時(shí)視電阻率為低值，當(dāng)空洞無(wú)任何充填，以空氣介質(zhì)為主時(shí)，其視電阻率為高值。采空區(qū)注漿治理后，由于空洞內(nèi)介質(zhì)的變化，原充水空洞視電阻率升高，充氣空洞視電阻率為高值。治理前后采空區(qū)內(nèi)視電阻率的變化，可以定性判斷采空區(qū)的治理效果。
3.4.3地表變形觀測(cè)
通過(guò)地表變形觀測(cè)，可以定量的評(píng)價(jià)治理后采空區(qū)的地基穩(wěn)定性可否滿足公路工程對(duì)地基變形的要求。該方法直觀、精度高，但因其持續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)，且觀測(cè)點(diǎn)的位置選擇和保護(hù)比較困難，所以，不甚常用此法評(píng)價(jià)采空區(qū)治理工程質(zhì)量，但對(duì)重要建筑物如長(zhǎng)隧道、大橋等還是有必要進(jìn)行地表變形觀測(cè)。
4.臨吉高速公路煤礦采空區(qū)治理工程實(shí)踐
4.1工程簡(jiǎn)介
   臨汾至吉縣高速公路是國(guó)家高速公路青島至蘭州公路山西境內(nèi)的一部分，起點(diǎn)位于臨汾樞紐互通順接長(zhǎng)臨高速公路并銜接大運(yùn)高速公路，終點(diǎn)在吉縣壺口跨越黃河進(jìn)入陜西境內(nèi)。松卜嶺隧道煤礦采空區(qū)位于S11標(biāo)段，施工單位為中鐵十七局建設(shè)集團(tuán)第五分公司。松卜嶺隧道全長(zhǎng)約2.4km，其中2.1km穿越了2號(hào)煤和10號(hào)煤采空區(qū)。采空區(qū)治理工程施工圖設(shè)計(jì)方是中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司。
松卜嶺隧道煤礦采空區(qū)分為七個(gè)區(qū)，普通注漿孔總深為13.925萬(wàn)米，總注漿量為25.237萬(wàn)立方米。
4.2松卜嶺隧道采空區(qū)治理等級(jí)及處理方案選擇
4.2.1采空區(qū)處治設(shè)計(jì)原則
采空區(qū)處治后，地基變形應(yīng)滿足公路工程對(duì)地基穩(wěn)定性的要求，即：經(jīng)處治后的采空區(qū)，在公路施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，圍巖質(zhì)量能得到有效改善；地既能有效地承受公路和車輛荷載，不產(chǎn)生破壞和影響公路工程正常使用的變形，保證公路安全運(yùn)營(yíng)。
4.2.2采空區(qū)處治設(shè)計(jì)依據(jù)
本次采空區(qū)處治設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范、規(guī)程、技術(shù)資料等主要有：
1．《高速公路采空區(qū)（空洞）勘察設(shè)計(jì)與施工治理手冊(cè)》，山西省交通廳、中交通力公路勘察設(shè)計(jì)工程有限公司，2005年；
2．《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》，原國(guó)家煤炭工業(yè)局，2001年修訂；
3．《國(guó)家高速公路青島至蘭州公路山西境臨汾至吉縣高速公路第LZI合同段祥勘松卜嶺隧道工程物探技術(shù)報(bào)告》，北京建達(dá)道橋咨詢有限公司，2009年6月；
4．《國(guó)家高速公路青島至蘭州公路山西境臨汾至吉縣高速公路第LZI合同段兩階段初步設(shè)計(jì)》，中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，2009年3月。
4.3采空區(qū)治理等級(jí)
采空區(qū)治理等級(jí)主要是根據(jù)治理難度和工程量大小進(jìn)行劃分的。本工程采空區(qū)的治理難度屬于三級(jí)：短壁或長(zhǎng)壁式開采，地下空洞率較高，地表穩(wěn)定性較差，采空區(qū)治理難度和工程量均較大。
4.4采空區(qū)處治方案的原則
采空區(qū)的處治設(shè)計(jì)是在采空區(qū)勘查基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)對(duì)采空區(qū)覆巖穩(wěn)定性的分析和評(píng)價(jià)后，針對(duì)采空區(qū)的特征、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件、工程類型及其重要程度等，對(duì)采空區(qū)的治理方法進(jìn)行篩選，選用最佳治理方案。在選擇采空區(qū)治理方法時(shí)，一般應(yīng)遵守的原則：
1．在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，又能滿足進(jìn)度的要求；
2．根據(jù)采空區(qū)的地基條件、道路條件及施工條件等進(jìn)行選擇。
4.5采空區(qū)處治方案
公路采空區(qū)的治理方法主要有注漿法和非注漿法（包括干砌法、漿砌法、開挖回填法和橋跨法）。采空區(qū)處治在我省目前常用的方法是全充填壓式力注漿法。即在地表打孔，通過(guò)注漿泵、注漿管，將水泥、粉煤灰漿注入采空區(qū)和上覆巖體裂隙中。漿液經(jīng)過(guò)固化、膠結(jié)形成結(jié)石體對(duì)其上覆巖層形成支撐作用，阻止上覆巖層進(jìn)一步冒落，保證上部建筑物安全穩(wěn)定。條件許可時(shí)，配合井下空巷回填、砌碹、阻漿墻等工程效果更好。
本項(xiàng)目區(qū)的采空區(qū)分布地段地形相對(duì)比較平緩，交通條件較好；分布的采空區(qū)有二疊系山西組2#煤和石炭系太原組10#煤兩層采空區(qū)，埋深一般在22～162m，主要是在2000年前開采形成的，多數(shù)已坍塌或冒落；區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀相對(duì)較平緩，一般在5～10°；不適宜于非注漿法，采用全充填壓力注漿法治理技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上也比較合理。考慮到地下采空區(qū)可能已大面積冒落，因而本設(shè)計(jì)方案為地面注漿處理。
理論和實(shí)踐證明，采空區(qū)通過(guò)注漿治理后，地表傾斜值、曲率值和水平變形值滿足建筑物地表容許變形值，具有良好的治理效果。
4.6采空區(qū)處治標(biāo)準(zhǔn)
本項(xiàng)目的采空區(qū)處治設(shè)計(jì)依據(jù)采空區(qū)勘查成果，結(jié)合工程類型及其重要程度采用不同的治理標(biāo)準(zhǔn)，工程類型分橋梁和隧道以及路基兩大類，治理范圍、注漿材料、注漿壓力及充填率、檢測(cè)視工程類型有所差異。
4.6.1注漿材料配比：水泥與粉煤灰比例橋梁和隧道段為3:7，路基段為1.5:8.5；
4.6.2結(jié)石體抗壓強(qiáng)度：橋梁和隧道段≥2.5MPa,高速公路路基段≥1 MPa；
4.6.3漿液充填率：橋梁和隧道段≥90%，高速公路路基段≥75%；
4.6.4注漿壓力：橋梁和隧道段為2～3 MPa，路基段為1～1.5MPa；
4.6.5單位壓力量：橋梁和隧道段≤50L/min, 高速公路路基段≤70L/min;
4.6.6孔內(nèi)彈性橫波：橋梁和隧道段、高速公路路基段≥160m/s.