[发明专利]一种钢管柱处理采空区工法

说明书

本发明提出了一种钢管柱处理采空区工法，通过采用将钢管柱下至采空区区域，在钢管柱内浇筑混凝土使其与周围岩体成为一个锚塞体，从而在采空区内形成承载短柱，达到阻止、降低采空区继续变形满足上部建筑物变形的目的。针对于水源地采空区处理时，采用在钢管内浇筑混凝土不改变原有水文条件，将对地下水的扰动和污染降至最小，支撑于采空区顶底板间的钢管柱锚塞体解决了钢管桩穿越采空区所遇到的长桩压曲稳定性和作用于桩侧的负摩阻力问题，钢管柱锚塞体受力更合理，稳定性更高；较常规注浆治理，大大减小了采空区的治理面积，减小了材料用量、节约了成本，施工效率大大提高。

技术领域

本发明属于采空区治理技术领域，具体涉及一种钢管柱处理采空区工法。

背景技术

采空区是指将地下资源采出后地下形成的开采空间，当地下资源采出后，空洞周围原有的应力平衡状态受到破坏，引起应力重分布，采空区其上覆岩体会逐渐失稳而产生位移、开裂、破坏垮落，根据其上覆岩体变形和破坏程度将其大致分为“垮落带”、“断裂带”、“弯曲带”，随着地下岩体向上的变形发展，当波及至地表时，地表产生移动和变形，根据地表移动变形的速率将其分为“初始期”、“活跃期”、“衰退期”、“残余变形期”。当在采空区上进行建筑活动时，在其上的建构筑物必然会受到采空区变形的影响，在进行工程建设前必须对采空区进行评价，根据建构筑的重要程度和建设场地的复杂程度确定治理措施进行处理。

针对于减小采空地面变形的处理方法，目前主要有井下处理（地面以下）和井上处理（地面以上）。受开采成本制约，国内矿区开采大多采用全陷法进行开采，即不对采空区进行充填处理，在其上进行建设活动时往往需要进行井上处理方式，目前对采空区的地面处理方法主要有注浆法、开挖回填法、强夯法、跨越法、穿越法等。开挖回填法、强夯法、穿越法主要适用于埋深较浅的采空区；跨越法主要使用于处理巷道、井筒等范围较小的区域；注浆法应用范围较广，通过调整浆液配比及注浆工艺能适用于绝大多数采空区，在处理过程中需将影响其上部建构筑建设的所有采空范围进行充填，充填量大；当采空区内空洞较大时，浆液不宜凝固成型；当采空区内富水时，浆液不宜凝固当为动水环境时，浆液扩散面积增大会大大增大施工成本和注浆效果；当采空区位于水源地附近时，注浆材料会随着地下水的流动对地下水质造成较大影响。

针对于注浆处理采空区过程中，施工工程量大、工期长、浆液结实率低、对地下环境有一定影响等缺点。也有采取钢管桩穿越采空区，在钢管内充填混凝土的治理方法，其治理思想相当于微型桩穿越之采空区至底板一定深度，将上部荷载通过桩体传至桩体侧壁及桩端以达到减小采空区影响的目的，但随着采空区深度的增大，钢管桩周围岩土体加至钢管桩的下拉荷载会大大增加，桩体的稳定性和承载能力会大大降低，且会增加施工成本和难度。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种钢管柱处理采空区工法，通过采用将钢管柱下至采空区区域，在钢管柱内浇筑混凝土使其与周围岩体成为一个锚塞体，从而在采空区内形成承载短柱，达到阻止、降低采空区继续变形满足上部建筑物变形的目的。

本发明采用的技术方案：一种钢管柱处理采空区工法，该工法包含以下步骤：

步骤1：结合拟建场地采空区分布特征、周边环境条件及建筑物特点，设计钻孔的平面布置及深度；

步骤2：根据钻孔深度以及岩土体强度自孔口至孔底将钻孔结构设计1~2次变径，即自上而下钻孔孔径逐渐减小1~2级；

步骤3：在土层、风化岩内采用大孔径钻至基岩面以下一定深度后下入保护管，防止孔壁坍塌；

步骤4：缩小钻孔直径继续钻孔穿过采空区至采空区底板1~2米；

步骤5：根据采空区资料以及孔壁的完整程度，下入无缝钢管至孔底，所述的无缝钢管长度超过采空区顶板不少于2米；

步骤6：无缝钢管下至孔底后，将混凝土浇筑导管下至无缝钢管底部向孔内灌注细石混凝土填灌注至无缝钢管顶部3~5米，形成锚塞体；