鄭齊銀

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

0 引言

目前在山西工民建、公路、鐵路、水利基礎(chǔ)項目施工中，不可避免的要遇到采空區(qū)，目前采空區(qū)處置方法應(yīng)用較廣泛的是采用全充填壓力注漿法，即采用水泥粉煤灰漿液、投骨料等充填。根據(jù)筆者近年采空區(qū)施工經(jīng)驗和對目前技術(shù)規(guī)范、手冊的理解，提出一些常見問題的設(shè)計、施工意見。通過此討論，希望能起到拋磚引玉的作用。

1 粉煤灰的標(biāo)準(zhǔn)

目前設(shè)計中普遍要求粉煤灰達到Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)，即細度(0.045 mm方孔篩篩余)不大于45%，需水量比不大于115%，燒失量不大于15%，三氧化硫不大于3%。目前設(shè)計配合比中最低水泥含量要求水泥占固相的15%，粉煤灰占固相的85%，28 d抗壓強度要求達到0.3 MPa～0.8 MPa。因為施工中粉煤灰用量多，試驗量較大，在執(zhí)行中有些管理部門就規(guī)定某些指標(biāo)不做要求，不同管理部門規(guī)定不做要求的指標(biāo)項目各不相同。對于水泥和粉煤灰摻量為15%和85%的漿液，其28 d抗壓強度基本能達到0.9 MPa以上，影響結(jié)實體強度的主要因素是水泥摻量，粉煤灰中細度、燒失量、需水量比等指標(biāo)不影響抗壓強度達到0.9 MPa以上。對于粉煤灰—水泥注漿材料來說，粉煤灰中含有的SiO2，Al2O3能與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成穩(wěn)定的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，提高了注漿材料的強度和抗化學(xué)侵蝕能力;過高SO3含量的粉煤灰與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2作用，生成三硫型水化硫鋁酸鈣，造成結(jié)石體強度和耐久性下降。因此，對于結(jié)實體強度本身要求不高的工程，對粉煤灰沒必要一概要求達到Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)，可提高粉煤灰的使用范圍，降低工程造價，僅對其三氧化硫含量作出具體要求即可。

2 設(shè)計配合比

目前水泥占固相的15%～30%的漿液用量較多，水固質(zhì)量比取值范圍為1∶1.0 ～1∶1.4，即認為水固比 1∶1.0 為稀漿，對粉煤灰的需水比對漿液濃度的影響考慮較少。當(dāng)三級粉煤灰需水比在112～115之間時，水泥含量占固相比的15%、水固比為1∶1.0的漿液，其漿液粘度高達45 s以上，而一般稀漿粘度在21 s～25 s左右;其漿液難以泵送，可注性差，擴散半徑非常小。建議當(dāng)水泥含量占固相比小于20%的漿液，水固質(zhì)量比取值可調(diào)整為1∶0.8～1∶1.3，施工中根據(jù)粘度才有調(diào)整稀漿到稠漿的余地。

3 孔間距

目前公路和民建項目上注漿孔間距多在10 m～20 m之間，以15 m居多，梅花形布置。對于橋梁等沉降要求較嚴的工程，施工過程中有可能遇到裂隙發(fā)育但不貫通，注漿孔施工無法正常疊加的情況。這種情況在施工中并非偶見，橋梁發(fā)生沉降的現(xiàn)象也并非個別案例。注漿孔應(yīng)該有針對性的布置，在特殊部位如橋樁部位應(yīng)該布設(shè)每樁一個注漿孔。

15 m的孔間距根本不可能做到帷幕孔想要的效果，能封堵的也僅僅在鉆探中遇到的空洞而已，帷幕孔更應(yīng)該叫作邊界孔。對于空間大、連通性好的采空區(qū)，漿液擴散半徑非常大，采空區(qū)施工中非邊界孔淹沒煤礦主要巷道和設(shè)備等情況也很常見。

4 骨料

在采空區(qū)設(shè)計經(jīng)常用到骨料或砂充填空洞，但是沒有明確指出在什么情況下使用，對空洞大小、單孔注漿量多少都沒有具體要求。施工單位多數(shù)在單孔注漿量較大時，采用灌砂法控制單孔耗漿量，從而達到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。這種情況下采空區(qū)空洞內(nèi)形成錐形體封孔是顯而易見的。除非采空區(qū)空洞范圍及大小通過井下測量非常明確，鉆孔布置非常有針對性，可設(shè)計骨料，否則，對于梅花形均勻布置、地下空洞不清楚的鉆孔，建議除邊界孔外，盡量少用骨料充填空洞。施工中應(yīng)該根據(jù)鉆孔判斷的空洞情況來投骨料，根據(jù)骨料的自然休止角或漿液帶動骨料流動距離大概估算投料量的大小，防止投入的骨料封住孔口管，達不到空洞治理效果。

5 速凝劑

速凝劑對水泥粉煤灰漿液具有明顯的速凝、早強效果，但是速凝劑可使?jié){液的結(jié)實體強度有所降低。試驗表明當(dāng)水泥和粉煤灰固相比為0.3∶0.7時，加入水泥重量2%的速凝劑與不加速凝劑的試塊強度相比，7 d抗壓強度降低約10%～25%，對28 d抗壓強度沒有什么影響。當(dāng)水泥和粉煤灰固相比為0.15∶0.85時，加入水泥重量2%的速凝劑7 d強度降低10%～25%，28 d抗壓強度降低15%～25%。當(dāng)單孔注漿量較大時，應(yīng)盡量采用間歇式注漿，少用速凝劑。

6 孔口管

孔口管普遍采用φ50 mm和φ114 mm，注漿管設(shè)計長度為地面至完整基巖下6 m處。煤系地層中泥巖較為常見，對施工中遇到泥巖吸水膨脹縮徑的地層沒有特殊規(guī)定。為防止因泥巖縮徑造成注漿管路堵塞，設(shè)計應(yīng)該明確注漿管穿過這種地層。建議盡量采用φ114 mm的注漿管，當(dāng)注漿發(fā)生異?，F(xiàn)象時，可以方便鉆機掃孔。需要投骨料的鉆孔，必須采用φ114 mm的注漿管。

7 注漿壓力

路基和一般地基的注漿終孔壓力規(guī)定為1.0 MPa～1.5 MPa，橋梁孔的注漿壓力規(guī)定為2.0 MPa～3.0 MPa。對于具有空間大、連通性好等特點的采空區(qū)來說，擴散距離本身就不是個問題。根據(jù)實踐，當(dāng)注漿壓力超過0.5 MPa后，注漿孔“吃”漿量非常小，注漿泵壓力消失后，強行壓入的漿液又會回流到注漿管或噴出地面。建議路基和一般地基的注漿終孔壓力降低到0.5 MPa～1.0 MPa，橋梁孔的注漿壓力降低為 1.0 MPa ～2.0 MPa。

8 現(xiàn)場檢測

鉆孔施工的過程檢測項目有要求測孔斜。除非對下面空洞有針對性的布置鉆孔，要求鉆孔不能有偏差，否則，采用均勻布置形式的鉆孔要求測孔斜是沒有必要的?？仔币稽c對注漿效果沒有多大影響。另外，檢測漿液粘度時，應(yīng)該考慮粉煤灰需水比對其的影響。

[1] 羅永忠.水泥—粉煤灰漿液試驗及工程應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2005(4):26-30.

[2] JTJ/T 31-03-2001，采空區(qū)公路設(shè)計與施工技術(shù)細則[S].