厦门枢纽改造工程建设指挥部 福建厦门 361000
摘要：赣龙铁路扩能改造工程梓山隧道出口位于岩溶、煤层采空区，围岩软弱破碎、无自稳能力，开挖后极易发生涌水突泥、坍方等地质灾害，施工难度大，为高风险隧道。在施工过程中，根据地质情况，进行了多种方案比选，采用地表注浆、注砂、超前预注浆等技术措施对采空区进行综合整治，节约了工程成本、提高了围岩的稳定性，为顺利穿越煤层采空区打下了良好的基础。
1、工程概况
赣龙铁路扩能改造工程梓山隧道位于江西省于都县境内，进口位于梓山镇石人排村，出口位于梓山镇河头村，里程为DK63+577～DK66+939，全长3362m。该隧道为时速200km客货共线双线隧道，最大埋深280m，地下水主要为基岩和构造裂隙水、岩溶水，较发育。出口段穿越瓦斯煤层采空区，在DK66+700～DK66+960段存在煤层采空区，围岩节理裂隙发育、岩体破碎、稳定性差，局部煤层地段存在瓦斯富集，预测最大涌水量为Qo=1883m3/d。由于该范围煤矿开采未进行科学规划，多为私人乱采乱挖，且部分小煤洞时代久远，现在洞口多已封闭、坍塌，采空区分布异常复杂。
根据勘察资料和施工超前地质资料综合分析，隧道出口DK66+775～+900采煤通道或采空区分布如下：
（1）DK66+846处拱部上方有一条采空通道，断面面积约为2.5m宽*4m高，煤层采空通道与隧道82.9°相交，采空区影响范围长度约为32m，根据施工需要需处理影响的采空区体积为：32m×10m2=320m3。
（2）DK66+790～+847隧道左侧有多处采空区，开采面积约30m*40m=1200m2，开采厚度5～6m。采空区的竖向高度在1.66～5.20m左右，平均约3.0m，采空区早已塌陷，分布极不规律。
（3）DK66+845隧道左侧约10m处，标高166m（线路于此处的轨面高程为140.2m）处有一采煤斜井，斜井走向约为250°，倾角45°，洞口呈长方形，高4m，宽3m，巷道采用木支撑，现已塌陷，影响长度约60.6m，采空区体积为：60.6m×12m2=727.2m3。
2、采空区处置方案
隧道采空区主要为前期采煤而形成，有采煤横向巷道、采煤竖井。围岩较差且情况变化不定，施工过程中隧道曾多次发生零小塌方，初支开裂变形侵限等险情，一旦疏忽大意则可能产生较大的坍方、涌水等地质灾害。
根据现场实际情况，经认真分析和研讨，制定了多种方案对采空区进行整治处理。起初是采用袖阀管地表注浆，在DK66+855～+900段实施一段时间后，由于注浆量较大，成本费用较高；后续里程DK66+855～+775段处理方案改为洞内超前预注浆+地表吹砂+补充注浆方案。
2.1 袖阀管地表注浆处理方案
采空区范围内采用袖阀管地表分段注浆。注浆前先将采空区煤洞内的水抽出，注浆区段地表应铺砌一层20cm厚混凝土作为止浆盘。注浆孔间距为1.5m×1.5m，竖向注浆范围为拱顶10m～拱底下5m，横向宽度为隧道轮廓线两侧10m，纵向范围为DK66+855～+900段。本段施作地表注浆643孔，注浆量3122m3，水泥用量2340吨，袖阀管长度为20283m。
注浆工艺如下：
（1）成孔。采用XY－2PC型地质钻机，钻孔开孔径不小于110mm，终孔直径不小于90mm，钻孔垂直度误差小于1%，成孔深度一般要求比设计深度深20～30cm。
（2）孔内灌套壳料。套壳料又称封闭泥浆，当钻孔到设计深度后利用钻机钻杆从钻孔内灌入封闭泥浆。其作用是封闭单向阀管和钻孔壁之间的空隙，防止袖阀注浆管在注浆过程中变形、变位或损坏。
（3）下袖阀管。在充满封闭泥浆的钻孔中插入内径￠75的塑料管，袖阀注浆管每隔33～50 cm钻一组射浆孔，外包橡皮套，插入钻孔时管端封闭管内充满清水，可克服浮力，检查密封性。
（4）注浆。待套壳料达到50%强度后，将带双塞的注浆钢管从袖阀管中下到孔底注浆位置，自下而上分段注浆，分段长度为2.0m。注浆压力为0.5～1.0MPa。首先加大压力使浆液顶开橡皮套，挤破套壳料，在土体产生劈裂，并沿着裂缝扩散，扩散范围受注浆压力、时间、浆液配比、土层特征等因素的影响。一般从底部向上注浆，达到一定的压力后，提起一段再注浆，这样重复进行。
（5）注浆工作应遵循：从外到内、间隔分层、慢速静压并一孔多注，从而满足加固土体的要求。注浆扩散半径为1.0～1.5m。
2.2 洞内超前预注浆+地表吹砂+补充注浆处理方案
处理原则：根据超前地质钻探资料，确定采空区的范围、规模和大小，有针对性的进行处理。小型的采空区（回填物在5～10m3）左右时，采用C20细石混凝土进行回填；对大型的采空区（回填物超过10m3以上的）采用吹砂回填后再注浆的方法进行处理。然后，洞内采用超前5m周边预注浆，进一步改善围岩的稳定性。
2.2.1采用C20细石混凝土或吹砂的方法对采空区进行回填处理。
（1）小型的采空区处理办法
根据超前地质预报资料及设计图纸地质资料确定采空区的大小。对小型的采空区（回填物在5～10m3）左右时，采用C20细石混凝土进行回填。回填方法为：在地表对采空区经精确定位后，采用直径φ220地质钻机竖向钻进，钻至采空区最上沿，然后将φ200钢管顺钻孔竖向送下，作为泵送混凝土的主管，将管口固定好，防止钢管下沉。在主管旁边再钻一φ100的排气孔，安装φ100钢管下至采空区最上沿。回填空洞之前先通过回填孔和排气孔将空洞内水抽出，回填时混凝土通过回填孔采用地泵进行泵送，排气孔继续抽水，空洞回填完毕后将排气孔回填密实。（根据采空的形状确定排气管的具体位置）见下图
（2）较大采空的处理办法
根据超前地质钻探资料及设计图纸地质资料确定采空区的大小，对大型的采空区（回填物超过10m3以上的）采用吹砂回填后再注浆的方法进行处理。吹砂回填施工方法：其方法与2.2.1大致相同，吹砂采用混凝土干喷机进行吹砂回填，排气管的具体位置根据采空的形状进行确定。回填后采用1：1水泥浆液对砂体进行固结。
DK66+855～DK66+775范围内的采空区采用上述方法进行处理，注砂5462m3，注水泥浆832m3，回填C20细石混凝520m3。
2.2.2洞内采用超前5m周边预注浆进行加固。
为提高围岩的稳定性，防止因隧道周边个别采空区处理不到位，开挖时出现突水突泥等地质灾害，地表钻孔回填结束后，即在洞内对隧道开挖轮廓线5m范围进行超前周边预注浆，对残余的采空区空隙进行充填。注浆施工工艺如下：
（1）预注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外5m，每循环注浆长度设计30米，注浆孔总数102个。钻孔注浆方式采用前进式分段注浆，分段长度3～5米，每循环注浆完成后开挖25米，保留5米止浆岩盘。
在比例尺１：５００的地籍图中，图根点的分布呈现均匀的情况下。其参数的精确度同样十分高。所以，规范整个精度测量流程，能够更加容易获取更为精确的参数。
4.3设置CORS网络参数
在进行地籍测量之前，首先要确定其坐标体系。在进行实际测量的过程中，确定要测量的已知点是前提，并且还要建立相关的坐标系，以保证在进行测量的过程中，实现更加精准的定位。这也是保证后续测量计算工作能够顺利进行的一个前提条件。在整体的地籍测绘的过程中，首先要做好坐标体系定位的工作，这是非常关键的一步。其次，还要注意CORS参数的设置。一般在正常的工作流程中，都需要在进行正式的测绘之前，做好相关的检查工作。例如：要对测绘点周围的相关区域进行仔细的检查，以保证相关参数的准确性。而且，在进行收集数据的检验工作时，也需要严格按照相关的规则来进行检验，以保证数据的准确性，这也是在进行实际测量中非常重要的一点。但是在不同的情况下，也要根据相关的变化来进行不同的测量，必要的情况下，还要进行多次测量，以保证数据的精确度。与此同时，还要注意在进行实际绘图的过程中，一定要按照经纬仪的测绘方式，来对地形图进行测绘。而在这个过程中，需要注意观测点相互之间的通视性。因此在进行实际工作的过程中，一定要做好人员之间的分工合作。在一般的情况下，地籍与房地产的测量过程中，都会使用CORS技术来进行测量。但是在进行测量的过程中，一定要做好相关的数据录入工作，以及相关的信息记录工作，以确保测量点数据的精确性。
5结语：
在地籍测量的过程中，CORS技术精度分析十分关键。其能够让地籍测量的整体效率得到相应的改善。同时还能让测量的参数更为精确。在全面测量的过程中，首先要结合CORS技术的特点，对其测量应用过程中的重点以及难点进行初步的评估。然后采用多种应用方式将CORS技术应用其中，并对其整体的系统结构进行相应的优化。最后，还要对其绘测精度进行全面性的分析，从而达到理想的地籍测量效果。
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论文作者:陈少虎
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/19
标签：采空区论文; 注浆论文; 测量论文; 隧道论文; 过程中论文; 钻孔论文; 地表论文; 《防护工程》2017年第16期论文;