[发明专利]高速公路下伏采空区地表钻孔注浆投沙工艺

说明书

技术领域

    本发明属于地质灾害整治技术领域，具体的讲涉及高速公路下伏采空区地表钻孔注浆投沙工艺。

背景技术

采空区是指地下矿产被采出后留下的空洞区，矿体被采出后，自顶板岩层向上形成三带：垮落带、导水裂隙带和弯曲带，带来一系列环境岩土工程问题，如平地积水、道路裂缝、房屋倒塌、耕地减少、农田减产等，给矿区工程建设留下很大隐患。对于采空区的治理主要有以下几种方法：

1、             全充填法：全部充填采空区支撑覆岩，以彻底消除地基沉陷隐患，采用注浆充填、水砂充填和风机充填等，其中，以注浆法应用最广泛、效果最好；

2、             局部支撑法：局部支撑覆岩或地面构筑物，减小采空区空间跨度，防止顶板的垮落，常用的方法有注浆柱、井下砌墩柱和大直径钻孔桩柱或直接采用桩基法等；

3、             加固围岩法：注浆加固和强化采空区围岩结构，充填覆岩断裂带、弯曲带、岩土体离层和裂缝，使之形成一个刚度大、整体性好的岩板结构，有效抵抗老采空区塌陷的向上发展，使地表只产生相对均衡的沉陷，以保证地表构筑物的安全；

4、             沉降法：采取措施释放老采空区的沉降潜力法，在采空区地表未利用前，采取强制措施加速老采空区活化和覆岩沉陷过程，消除对地表安全有较大威胁的地下空洞，在沉陷基本稳定后再开发利用地表土地，常用方法有堆载预压法、高能级强夯法和水诱导沉降法等；

5、             桥梁跨越法：对于跨度较小的采空区可采用修建桥梁跨越采空区；

6、             其他方法：对公路，也可采取绕避方案或修筑过渡路段或营运后的维修方案。

由于高速公路有些采空区存在如下几个特殊的情况：（1）采空区跨度大：不能采用桥跨法；（2）埋深大：沉陷法一般适用于埋深极浅（10m左右的采空区），而且沉陷法治理效果难以预计且可能存在一定的安全隐患，因此不能采用沉陷法；（3）经过对采空区的数值模拟计算，以及现场勘探取芯结果表明对岩层离层注浆不可行，说明加固围岩法不可行；（4）采空区存在大量水，以及大部分采空区已经封闭，不能进行井下作业，因此不能进行局部支撑法。

全充填法注浆材料一般以水泥粉煤灰为主，也有水泥粘土或水泥黄土浆材，因地而异。全填充的用材成本较高。对于地处黄土高原向草原荒漠的过度地带，分属风沙地形地貌、黄土沟壑区地貌，存在大量廉价的风积沙的榆神高速公路，从经济成本考虑，风积沙在采空区的广泛应用成为设计和施工中的主要技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供了一种能应对采空区跨度大、埋深大等特殊情况，并针对存在大量廉价的风积沙等地质情况，利用现成的风积沙填充采空区的高速公路下伏采空区地表钻孔注浆投沙工艺。

本发明的技术方案如下：

高速公路下伏采空区地表钻孔注浆投沙工艺，包括钻孔、制浆及注浆投沙工艺，其中：

钻孔包括定点、钻机安装及成孔，

定点：使用经纬仪或全站仪测量仪器按照设计孔位进行实地放样；

钻机安装：依据放样所设标志找出孔位，安装钻机；

成孔：钻机定位以后，采用复合钻头开孔，护壁导管维护孔壁，钻至稳定基岩3～5m处下护壁导管，下部钻探口径变径为89mm，继续钻至采空区中的塌陷冒落带或采空区顶板终孔；

注浆投沙工艺包括：

（1）、在上述钻孔工艺中在钻孔安装好护壁导管后，安装投沙器，将投沙器用丝扣与护壁导管内的注浆管连接，就形成了注浆投沙装置，该注浆投沙装置具有投沙漏斗、注浆管、下料导管；

（2）、安装好投沙器后，进行清孔试注浆，以检验管路的通畅与否及有无跑、冒、滴、漏现象、是否存在坍孔和堵孔现象；在试注浆中，浆液通过投沙器的注浆管连续注入，孔口压力及回风稳定时即可按设计进行注浆和投沙；

（3）、开始注浆时，在投沙漏斗周围备沙，采用装载机运输，人工配合投沙，具体的讲：先通过注浆管上连接的注浆泵往采空区注浆，浆液连续流动后开始从投沙漏斗投沙，以浆液带沙的方法投入到采空区且进入采空区的沙在浆液的带动下向四周扩散；

（4）、浆液及沙的不断注入堆积，在采空区内注浆孔下形成锥形，当浆液从孔口开始冒浆时作为投沙结束的标准；

（5）、当投沙结束后，取下投沙漏斗，在投沙漏斗与下料导管的连接处安装压力表，其中压力表的连接部将下料导管的进料口封闭，如果投沙器具有排气管则将排气管封闭，利用注浆泵提供的注浆压力将浆液压至采空区还未填充到的区域；