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新疆公路注浆治理设计

【摘要】:2)治理工程范围根据预留煤柱稳定性评价成果,拟建道路需要治理的不稳定区域里程桩号为K9+350~K10+400,全长1 050 m。图4.2钻孔布置立面图4)注浆孔间距及布置根据现场注浆试验成果,本工程注浆孔距确定为 6 m,排距为 6 m,采用梅花形布置;最外侧两排为帷幕注浆孔,其余为充填、固结注浆孔。

1.采空区预留煤柱情况

预留煤柱分布于现六道湾路下,轴线约为现六道湾路东侧路缘石位置。从地面至高程650 m 处,煤柱宽 130 m,断面呈矩形;高程540~650段,煤柱断面呈梯形,宽度自130 m至250 m,呈65° 角放坡。

根据煤层走向,该煤柱破坏角为85°、移动破裂角为70°,走向稳定角为67°,其破坏移动区、变形区、稳定区在现有断面上的分布情况如图4.1所示。

图4.1 安全煤柱稳定性评价示意图

因此,现有煤柱地表均为移动区和变形区,完全稳定区位于地表下约 17 m 处,拟建路线K9+350~K10+400段位于六道湾煤矿采空区预留煤柱上,不能满足路基稳定性要求。

2.设计方案

1)治理宽度

注浆治理宽度包括路基宽度和安全储备宽度。根据预留煤柱稳定性评价成果及《公路路基设计规范》(JTJ D63—2015)要求,本工程对路基两侧安全储备宽度各取 15.0 m,即按78 m(47.5+2×15=77.5)控制。

2)治理工程范围

根据预留煤柱稳定性评价成果,拟建道路需要治理的不稳定区域里程桩号为K9+350~K10+400,全长1 050 m。具体为:

道路设计中心线东侧:K9+350~K10+185。

道路设计中心线西侧:K9+350~K10+400。

3)治理深度

根据安全煤柱稳定性评价分析,并考虑一定安全储备,本工程治理深度从现状地面标高起始,最小处理深度为40 m,最大处理深度为55 m,具体布置如图4.2所示。

图4.2 钻孔布置立面图

4)注浆孔间距及布置

根据现场注浆试验成果,本工程注浆孔距确定为 6 m,排距为 6 m,采用梅花形布置;最外侧两排为帷幕注浆孔,其余为充填、固结注浆孔。

5)注浆施工顺序

(1)先帷幕孔施工,后充填、固结孔施工。

(2)帷幕孔按“分序加密、隔孔灌注”原则实施,共分二序施工。

(3)固结孔按“分序加密、隔排隔孔灌注”的原则实施,即间隔一排灌注,同一排的孔与孔之间隔孔灌注,共分四序施工。

(4)同一次序的孔可以同时施工;不同次序的孔,在前一次序的孔全部注浆完成后,方可进行后一次序孔的钻孔施工。

3.注浆设计参数

1)注浆压力

有效注浆压力按式(4.1)计算:

式中 P——注浆压力(简称全压力),MPa;

P1——孔口压力表指示压力(简称表压力),MPa;

P2——孔口压力表中心至注浆段中心的浆液柱自重压力,MPa;

P3——地下水对注浆段的压力,MPa;

P4——浆液在注浆管和钻孔中流动的压力损失,MPa。

P2 、P3可用式(4.2)和式(4.3)计算:

式中 h——孔口压力表中心至注浆段中心的高度,m;

hw——地下水位至注浆段中心的高度,m;

γg——浆液的重度,N/cm3

γw——水的重度,N/cm3

本导则对注浆压力的规定如下:

(1)注浆压力以安装在进浆管路孔口处的注浆压力表的中值控制。

(2)串浆孔(组)或多孔并联注浆时,应分别控制注浆压力,同时应加强抬动监测,防止发生抬动破坏。

根据注浆试验成果,注浆孔各深度段注浆压力见表4.1。

表4.1 注浆孔各深度段孔口注浆压力

2)注浆流量

本工程注浆流量(注入率)按70~100 L/min控制。

3)钻进方法

为保持孔壁的光滑、稳定,宜采用清水钻进,成孔困难孔段也可采用泥浆护壁钻进或套管跟管钻进,但套管不得隔离拟加固注浆段地层。

4)钻孔结构

(1)开孔直径不小于130 mm。

(2)穿透第四系进入基岩稳定地段 1.0~1.5 m后,下入套管,套管内径以能够确保下部钻孔顺利施工为原则,并用水泥浆液封闭套管与地层之间的间隙。换用φ110 mm 口径钻头继续钻进,直至设计孔深。

5)注浆方式

通过试验比较,本次注浆加固按分序加密的原则,采用自下而上分段纯压式注浆与孔口封闭纯压式注浆相结合的综合注浆法。

6)注浆段长度

(1)一般情况下,以10.0 m为一个注浆段。

(2)如遇绕塞返浆、岩体及煤层破碎致使注浆塞在规定位置卡塞不住等特殊情况时,合并注浆段,直至最后一段注浆采用孔口封闭纯压式注浆。

7)注浆结束标准

(1)对帷幕注浆孔,注入率控制为 70~100 L/min,各注浆段的孔口注浆压力达到表4.1设计压力并维持10 min,结束该段注浆。

(2)对充填、固结注浆孔,注入率控制为 70~100 L/min,各注浆段的孔口注浆压力达到表4.1设计压力并维持15 min,结束该段注浆。

(3)距注浆孔口3.0 m范围冒浆,结束注浆。

(4)各类注浆孔,注入率控制为 70~100 L/min,当注浆段的孔口注浆压力陡升,超过表4.1设计压力值后,难以维持稳定,继续上升,可直接结束该段注浆。