一种煤炭采空区桩基施工技术应用

一种煤炭采空区桩基施工技术应用

中国中铁四局集团第二工程有限公司江苏苏州215000

摘要:桥梁桩基是桥梁的重要组成部分,承载着桥梁的全部重量,是保障桥梁使用期间安全质量的基础。桥梁桩基处于不良地质条件下,在增加施工难度的同时,还会影响桥梁桩基的整体施工质量,最终影响桥梁的整体使用安全。

关键词:桥梁桩基;巷道采空区;注浆填充

桥梁桩基位于岩层内常设计为端承桩,而岩层常常伴随裂隙、溶洞等不良地质情况,甚至会遇到煤矿等开采后遗留的采空区,不仅给桥梁桩基施工带来很大困难,同时对桩基成桩质量会造成质量隐,甚至会影响桥梁使用安全。施工前充分了解桥区桩位岩层不良地质分布、规模大小、洞内填充形状等资料,通过采取稳妥的措施,才能保证施工的顺利进行及施工质量。

一、工程概况

本工程为城市高架桥梁,桥梁桩基设计为端承桩,桩径设计为1.5m、1.8m、2.0m、2.2m四种,桩长设计为40m~55m。施工区域位于当地七里沟煤盆范围,该煤盆在上世纪70~80年代中期曾经有七里沟煤矿、潘塘乡煤矿、棠张乡煤矿等3个小煤矿进行过零星开采,后因矿井突水而关闭,遗留巷道及采空区。

由于该处煤矿废弃多年,相关方面开采及地质资料缺乏,可参考资料较少。因工程建设需要,通过走访调查,委托中国矿业大学对该区域进行详细地勘,该区域存在多个疑似煤矿采空区、巷道及大范围煤层,同时岩层伴随裂隙、溶洞等岩层发育情况。

二、对采空区及巷道情况进一步增补地勘分析

为了准备确定采空区及巷道的分布情况,降低施工风险,项目联合中国矿业大学对该区域进行增补地勘。

KL15钻孔孔位于煤矿巷道疑似区域,在钻至38.7m发现漏水严重,38.7m~39.0m段孔内各层岩芯呈碎块状,局部夹煤研石,39.0m~45.2m段孔内各层岩芯破碎,该段结理裂隙发育,45.2m~47.0m掉钻1.8m左右,孔口有浓烈的臭气,采空段被水充填,漏水严重煤芯有杂物。

KLB11、KLC9、KLC10钻孔孔位于煤矿20煤疑似采空区上方,在钻至27.6m处开始严重漏水,27.6m~46.0m段孔内各层岩芯破碎,46.0m~48.0m为采空残留煤层,岩芯呈塑状,严重漏水,钻探进尺快、漏水严重、塌孔。

通过增补钻探结果确定:KLC9、KLC10、KLB11钻孔孔位处存在煤矿采空区,厚度0.56~1.28m,埋深46~48m;KL15钻孔孔位处存在煤矿巷道,结合前期地勘及调查资料,巷道宽2.4m,高2.0m,埋深45~47m,且巷道与旁边约200m处自来水厂取水井水源相连通,桩基施工期间需要考虑水源保护措施。

根据该区域的桥桩分布情况,结合多次地勘资料显示,该区域受煤矿采空区、巷道、煤层、溶洞及裂隙影响桩基52根。

增补地勘确定采空区及巷道影响桩基分布情况

桥梁桩基与采空区、巷道位置关系立面效果图

三、采空区、巷道、煤层、溶洞及裂隙处理措施

1、巷道处理措施

沿着巷道纵向方向,在桥墩与水厂之间的巷道横向打设1排3根无缝钢管,通过无缝钢管灌注中粗砂,中粗砂在巷道中自然堆砌形成封堵墙,将施工区域与自来水取水井巷道水系隔离。

沿着巷道纵向轴线每隔2.0m打设1根无缝钢管,共打设11根,通过无缝钢管灌注M10水泥砂浆,填充巷道区域。

无缝钢管规格采用φ325×8mm,管口下至巷道顶板下约0.5m,中粗砂或水泥砂浆多次缓慢灌注,防止堵管。

中粗砂封堵墙立面图

巷道填充处理效果图

巷道灌注水泥砂浆完成并静置等强7天后,采用地质钻机通过原灌注孔引孔至巷道深度,下放安装注浆管注水泥浆,弥补灌注沉淀等间隙。

2、煤层、溶洞及裂隙处理措施

煤层、溶洞及裂隙分布区域内桩基施工漏浆严重,对桩基施工质量及安全造成隐患,桥梁桩基施工前采取超前注浆处理工艺。

注浆孔布置包围桥梁桩基,且保证注浆孔距桩基边缘在1.5m~2.0m。根据地勘资料情况,采用地质钻机引孔并超过煤层、溶洞及裂隙分布深度0.5m左右,下放安装注浆管。注浆采用水泥浆-水玻璃双液泵注浆设备,水泥采用PO42.5普通硅酸盐水泥,水玻璃掺量为水泥重量的8.5%。

注浆时水泥浆及水玻璃同时喷出,在孔底部驻喷5分钟左右,然后自下而上旋转喷注浆,当注浆压力表数值达到2.2Mpa时停止注浆。

四、结论

通过工程实际应用,该项采空区、巷道、煤层、溶洞及裂隙处理技术可应用于中小型煤炭等采用区、岩层裂隙及溶洞等特殊不良地质处理,也可为其它岩层不良地质处理提供相关参考依据,可以有效节约施工工期,同时消除工程使用过程中的安全隐患。

参考文献:

[1]杜嘉林.盾构下穿高速(高架)桥梁对桥梁基桩承载力影响分析[J].绿色环保建材,2018(12):145.

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