唐 兴

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)



某铁路采空区工程总承包(EPC)的探索

唐 兴

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

以某铁路沿线采空区工程为例，介绍了铁路施工过程中采空区的注浆方案与处理范围，并从定点、钻孔、制浆、注浆等方面，阐述了采空区的治理技术，探讨了采空区总承包管理的特点，对确保工程质量，缩短工期和节约投资有一定的意义。

铁路，采空区，注浆施工，总承包管理

随着“高铁经济”效应日益突出和铁路行业的改革，极大的刺激了地方政府对铁路建设的热情。在矿产资源分布丰富的地区，由于矿产开采后形成空洞，破坏了地层结构，引起地表变形甚至塌陷[1]。采空区严重的影响铁路的建设和运营，已经成为影响铁路选线方案的重要不良地质条件之一[2]。采空区具隐蔽性、复杂性和不确定性等特点，治理难度大[3]。近年来，住建部大力推行工程总承包(EPC)建设模式，借助工程总承包模式进行铁路采空区治理探索，具有重要的时代意义。

1 工程概况

某新建铁路作为山西省重点工程，采用以设计为主导的工程总承包(EPC)模式，是全国第一条具备动车组下线条件的单线、客货混Ⅰ级铁路。沿线所经地区地层以古生界及新生界为主，地表黄土广泛覆盖。山区分布奥陶系石灰岩、角砾状泥灰岩等。该区域煤矿和硫铁矿资源丰富，开挖年代早，持续时间长，形成众多的采空区。铁路选线无法回避部分采空区，其中，以路基的形式经过DK10+247.53～DK11+102.83煤采空区段，线路中心最大挖深47.26 m，路堑边坡最大高度为48.62 m。主要为9号煤和15号煤采空区。

2 设计思路

1)注浆方案的选择。铁路选线应尽可能避让采空区，避绕困难时，应对采空区进行治理和加固[4]。国内外采空区治理方案主要有压力注浆法、干砌法、浆砌法和强夯法等[5]。压力注浆法浆液可以充分的注入采空区的垮落带和裂隙带里，从而提高地基承载力[6]。具有处理效果好的优势，故本工程采用常用的压力注浆法。

2)处理范围的确定。借鉴太中银铁路、成昆铁路和广西沿海铁路采空区工程实践经验[7-9]。考虑本路基段采空区路堑边坡最大高度为48.62 m，为了防止高边坡对铁路路基的影响，结合铁路设计经验，通过专家评审，在路堑坡脚外侧添加20 m作为围护带。处理范围：两侧路堑坡脚范围+两侧围护带宽度(20 m)+两

侧采空区覆岩移动影响宽度。

3)注浆孔的布置及注浆原则。注浆孔布置：注浆孔正方形布置，两侧路堑坡脚及两侧围护带宽度范围注浆孔间距6 m×6 m；两侧采空区覆岩移动影响宽度12 m×12 m。最外一排孔为帷幕孔，孔间距3 m。处理原则为“先探后灌，探灌结合”，在探灌过程中根据实际采空情况进行动态设计和施工。注浆施工顺序：先实施两侧帷幕孔注浆，在处理范围两侧形成帷幕后，由中心线向两侧推进施工，由采空区底板标高较低位置向较高的位置注浆。

4)检测重要参数的确定。铁路行业缺乏采空区治理相关的行业标准，参考公路行业标准和铁路采空区治理相关经验，结合本项目具体特点，并经过专家讨论和评审，最终确定路基采空区处理主控项目：结石体抗压强度Rc>1 MPa，波速测试大于250 m/s，采空区填充率大于75%。

5)浆液材料和配合比的确定。采空区注浆有水泥砂浆类、水泥粘土类、水泥粉煤灰类等浆液[10]。本工程所在区域电厂分布多，粉煤灰价格低。考虑本工程的特点，结合铁路采空区治理经验，综合考虑成本、工期等因素。最终选择水泥粉煤灰类浆液，试做了固相比(水泥∶粉煤灰)2∶8，3∶7，4∶6(加水玻璃)，水固比分别为1∶0.8，1∶0.9，1∶1.0，1∶1.1，1∶1.2，1∶1.3的15组配合比。结合本工程结石体抗压强度、波速测试和采空区填充率的要求，综合考虑注浆的合理性和经济性，最终选择固相比4∶6(加水玻璃)，水固比分别为1∶1.0，1∶1.1，1∶1.2作为帷幕注浆。固相比2∶8，水固比分别为1∶1.1，1∶1.2，1∶1.3作为中间一般注浆。

3 采空区治理工艺

1)注浆施工工艺。施工工艺流程如图1所示。

2)定点和钻孔。注浆孔应用全仪器法实地测量放样，钻孔实际位置原则上不应超过设计位置1.0 m。利用回转钻机用φ127 mm钻头开孔，钻至完整基岩8 m后，然后变径为91 mm，钻至采空区中的塌陷冒落带底板或煤层底板终孔。

3)钻孔止浆。采用法兰盘止浆,采用φ50 mm钢管，在管子前端20 cm～30 cm处焊接一圆形法兰托盘(托盘直径120 mm～130 mm之间)，下入孔内变径处，孔内投入20 cm厚砾石，以堵塞大的缝隙，之后投入30 cm厚粘土，防止浆液大量渗漏，然后灌入水灰比为1∶1.5～1∶2.0的稠水泥浆，浇筑高4 m～6 m。

4)制浆工艺。制浆工艺流程如图2所示。

5)注浆。注浆施工顺序，两侧帷幕孔先实施注浆，在处理范围两侧形成帷幕后，由中心线向两侧推进施工。由采空区底板标高较低位置向较高的位置注浆。注浆进行中，发生冒浆时，应采用低压、浓浆、小泵量、间歇注浆等方法进行处理。

6)注浆结束标准。当采空区注浆孔口压力在1.5 MPa～2.0 MPa，并稳定15 min 以上，可结束该孔的注浆。

4 采空区总承包管理探索的特点

4.1 制度先行，确定职责

总包单位与建设相关单位及时沟通，梳理了管理思路，从专业化管理的角度入手编制了《某铁路建设工程采空区地基处理管理办法》和《采空区抽查管理办法》。明确建设单位负责协调管理，总包单位负责设计方案的确定以及施工技术指导，监理单位负责现场监督，施工单位负责主体工程的实施，第三方检测主导地基处理效果检测验证。

4.2 从实际出发，持续优化设计

原设计采用土建工程和采空治理工程依次交叉推进的工序。由于土建施工单位和采空治理施工单位不属于同一单位，在实际施工中，施工工序统筹安排的难度很大。为最大限度节省工程量和工程费用，经征求建设各方意见，综合考虑进度和费用等因素后。总包单位克服困难，优化了设计和施工工序，先实施采空治理后进行土建施工，赢得参建各单位的认可。

4.3 发挥EPC优势，落实过程控制

采空治理施工管理过程中，推行全员、全方位和全过程培训和检查，落实各项要求，在安全和质量有效控制的前提下，稳步推进了工程进展。施工检查方式采用了日常检查、专项抽查和重点抽查。

1)严格要求勘探，保证资料真实性。岩芯采取率：勘探初期施工单位对采空区勘探认识深度不够，岩芯采取率不足，对采空、

冒落、破碎带划分影响大，采取废孔、整改、罚款等多种手段，狠抓岩芯采取率，确保基础数据准确。采空控制：严格落实勘探采空(掉钻)报验制度。勘探过程中如遇空洞(掉钻)需报总包单位现场管理人员确认，确认后方可进行继续勘探。

2)重点控制注浆，确保工程质量。结合注浆工序和流程，细化注浆记录用表，并对关键环节进行重点把控，要求各环节数据能够相互匹配。

注浆材料确认：严格注浆原材料的进场报验制度，做好源头把控。组建由业主牵头，总包、监理参与的原材进场验收组，现场签认所有批次进场原材。

台账验证：细化注浆工序，从材料消耗台账、浆液搅拌、浆液灌注三方面分别进行计量把控，做到三者之间能够相匹配。

视频监控：引入视频摄像，对原材料进出场、搅拌投料进行全程监控。

5 结语

随着国家铁路的完善和对铁路基建的投入加大，特别是对于采空区分布多的地区，当铁路选线无法避绕时，就必须进行采空区治理。积累铁路采空区相关的经验，尽快制定相关的行业规范和标准，进行工程总承包“交钥匙工程”的探索，对于铁路采空区治理工程的发展具有重要意义。

[1] 赵 斌,贾德胜.高速公路煤矿采空区治理工程质量控制要点[J].西部探矿工程,2005(4):198-200.

[2] 李国和,李桂芳.采空区铁路工程地质选线研究[J].铁道工程学报,2012(10):15-20.

[3] 彭永良.铁路路基下伏多层大型采空区治理关键技术研究[D].成都：西南交通大学,2013.

[4] 李志华.铁路煤矿采空区综合物探技术研究[J].铁道工程学报,2014(10):26-31.

[5] Arvind K R，Biswajit P，Gurdeep S． A study on backfill properties and use of fly ash for highway embankments[J].Journal of Advanced Laboratory Research in Biology，2010，2(1):110-114.

[6] 吴振颖.新建铁路下伏采空区治理关键技术[J].铁道勘察,2011(6):76-78.

[7] 成继囯.太中银铁路宁东采空区治理控制技术分析[D].石家庄：石家庄铁道大学,2014.

[8] 韦耀琥.广西沿海铁路煤矿采空区地基加固工程研究[J].铁道工程学报,2013(7):6-10，46.

[9] 应 森.成昆铁路K309-K312段下伏采空区及沿线主要地质灾害评价及治理方案研究[D].成都：西南交通大学,2013.

[10] 李喜林,王来贵,赵 娜,等.铁路下伏采空区注浆材料配比试验研究[J].硅酸盐通报,2014(3):651-655.

On Engineering Primary Contractor of goaf in some railway

Tang Xing

(No.3RailwaySurveyandDesignInstituteGroupCo.,Ltd,Tianjin300142,China)

Taking the goaf project along some railway as the example, the paper introduces the grouting scheme and treatment scale in the railway construction, illustrates the treatment techniques of the goaf from the positioning, drilling, grouting manufacturing, and grouting, and explores the features of the primary contractor management of the goaf, so as to ensure the engineering quality, shorten the construction period and save the investment.

railway, goaf, grouting construction, primary contractor management

2016-11-22

唐 兴(1990- )，男，助理工程师

1009-6825(2017)04-0243-02

TU472

A