采空区治理中监理工作的思考与实践

2018-03-25梁彦军

山西建筑 2018年7期

梁彦军

(阳泉市工程建设监理中心，山西阳泉　045000)

山西省是国内有名的煤炭大省，而作为山西的地级市阳泉市更是闻名全国的城市之一，煤炭工业的腾飞发展给当地经济发展发挥了举足轻重的作用，可是经过长期的采掘，在地下形成大规模采空，大范围地表形成的采空塌陷区，随着国家城镇一体化，工业化，交通运输网进程的加快，过去许多煤矿采空区已被划入工业与民用建筑用地，导致许多不同类型的工程需要穿越采空区或建其采空区之上。为了满足工程的质量安全必须进行采空区的治理，尤其在民用建筑中尤为突出，采空治理的成败与否直接关系到上面建筑的安全，笔者就现采空区工程监理在工作实践与经验进行了一些探索，供大家参考。

1　采空区区域地质勘测的重要性

1)采空区的治理首先要进行细致的地质调查，调查不深入，掌握的资料不全面直接导致地下构造的判断失真，甚至导致在地质勘探工作产生依赖性及为了节约勘探费用进行象征性的钻孔，导致错误的结论，阳泉市矿区某16万m2棚户区改造项目因地质勘探前期的调查不深入，建筑物红线距离石太铁路沿线仅40 m，按照正常的思维，认为在此范围不会出现采空区，又加上棚户区改造由一家当地私营房地产开发公司实施，所委托的地质勘探单位在地质勘测中均未发现地下采空(探测点仅满足规范下限，为了节省勘察费用)，而在建筑物桩基础施工中发现地下有多处采空巷道，并存在两层采空，导致桩基础中途停工，进行采空治理，给后期工程从投资、进度上面造成很大的影响。因为棚户区改造项目对业主是有进度承诺的，也造成不良的社会影响。开发商损失巨大。

2)采空区注浆主要是根据现场的工程条件要求和地质构造提出的，因此必须要求工程勘察全面准确。对该区域建设的可行性分析，经济合理性比较提供科学的依据。例如阳泉市北岭坡某拟建住宅楼按照当地的城市地块划分属于二类区，因在前期的地质勘测需要进行地质灾害治理，且费用巨大，导致只能另行选址。

2　采空区地下水文地质勘测

由于地下水条件对工程的设计和施工有重要的影响，必须研究该区域现场水文地质条件，采空区治理中注浆设计从现有的施工条件以及地下水条件进行考虑的，从而判断采用不同的注浆方法与工艺，所以必须详细水文地质勘探，根据地层的渗透率、地下水位深度还有地下含水层类型以及对其地下岩层进行化学分析，确定不同的注浆方法和工艺。

3　采空区注浆设计

因为多数采空区治理是区域范围内的治理，进行针对性的处置，注浆设计也是围绕拟建构筑物进行设计，由于其地下的不确定性，在勘察的基础上业主委托具有地质灾害治理资质的设计单位设计，并在其基础上进行专家论证，以论证设计方案的经济合理性。结合专家意见进行实施。工程监理应全过程参与其中，以全面了解方案的合理性与可操作性。因地下煤层回采后，上覆岩层在自重作用下产生垮塌、变形、离层并且逐渐向地表方向扩展，依次形成垮落带，、裂隙带和弯曲带，为了保证去注浆效果必须计算其“三带”的最大高度，此高度是判定采空区稳定性的必要条件，在此基础上进行注浆设计，包括注浆孔的大小、浆体配合比、注浆孔间距、孔深、钻进方向方法等，作为工程监理必须在设计方案审查时进行全面的审核，对所发现有异议，有遗漏情况及时提出，多数注浆设计方案中对提出的参数标准仅是一定范围值，如注浆帷幕孔间距一般为2.5 m～3 m，中间孔布置间距一般为3 m～12 m，在施工前均应要求施工单位进行注浆试验确定最终的间距值，以确保注浆的效果。在注浆孔直径的选择上尽量选择小直径注浆孔注浆，因为注浆孔设计中直径一般为38 mm～114 mm,在造价上钻孔直径的合理选择直接影响工程投资，在坚硬岩层的钻进中表现更加明显，在岩体质量不好情况下更适合38 mm注浆孔，普遍采用50 mm注浆管，不至于因直径大而使岩体发生坍塌而堵塞孔道，从而达到预期的注浆效果，帷幕孔孔径选择的应该偏大一些，因为考虑可能必要时投注粗骨料。在采空区注浆孔方向的确定上面一般均打垂直孔居多，这样在有限的场区范围内注浆可以减小注浆量，节约投资。对配合比的设计目前水泥占固相的15%～30%浆液较多，水固质量比取值范围为1∶1.0～1∶1.4，固相比例中水泥占固相的15%，粉煤灰占固相的85%。28 d浆体抗压强度在0.2 MPa～0.8 MPa为宜。注浆管深度的设计以地面至完整基岩下6 m为宜，因煤系地层中泥岩较为多见，为了防止泥岩遇水膨胀缩径，应该将注浆管道穿越该层。

4　注浆施工过程的管理

1)作为现场工程监理首先对所承揽工程的施工单位进行资格审核，注浆管理人员必须持证上岗，最好是具有注浆经验的技术人员进行现场技术指导，且有地质专业知识，以对现场施工中不确定的因素进行正确判定，对劳务作业更应该是雇佣有责任心的工人进行操作，由于目前注浆治理属于冷门作业，施工队伍不是大型团队，所以对人员的选用尤为关键，并要求施工单位编制可行施工方案，并经监理审核后实施。

2)注浆材料的管理也是监理工作中重点控制的内容，注浆材料中水泥、外加剂以及填料等。对工程中所使用的材料均提供合格证及出厂检测报告，并对进场的材料进行复检，送检频数应符合规范要求，对于粉煤灰的质量要求目前以Ⅲ级标准居多，由于粉煤灰来源于火力电厂，目前随着社会的进步，环保要求逐一加大，煤发电缩减，对粉煤灰的等级要求在结实强度要求不高的工程，可以减低其粉煤灰标准，对降低工程造价有积极作用，但是必须保证其中SO3的含量标准，因为过高的S03与水泥中水化产物Ca(OH)2作用，生成强度很低，稳定性差的水化硫铝酸钙。

3)注浆设备的管理也是监理工作的一部分，对于设备的选择必须检查是否按照方案中要求进场，是否满足工程需要，目前使用三脚架钻机钻孔的较多，但是效率较低，在平潭地面一般采用履带式钻机也较多，效率高，还有可调整钻孔角度的回转钻机等，具体选择根据实际需要选择。注浆泵的选择必须满足工程的需要，要求泵与压力表进场标定后使用，泵体的基座保证无振动或很小振动，以保证其注浆管道不被脱落。

4)孔间距的控制在施工过程中应该以“灵活适宜”为原则，如注浆孔原设计很靠近基础桩孔位时，可以将注浆孔作适当调整，这样做更具有针对性，打点放线时以梅花布置为宜，成孔后及时安装孔内导管，按照孔位编码进行标识，并做好详细记录，主要包括钻孔编号、钻进时间、钻孔尺寸与倾角、孔口与孔底标高、记录人签字等(见图1)。注浆管长度多数从高出地面50 cm算起到地下完整岩层不小于6 m为宜，并做好管口的成品保护。

5)浆体的搅拌应用专用的注浆搅拌机，为了保证其连续作业，现场不少于两台安装(见图2)，正式注浆前必须进行材料试配，注浆液体积中水泥含量是以一袋水泥为一个单位(一袋水泥体积大约是0.014 15 m3为依据的),对注浆过程要求做好压浆过程记录(包括压力表记录、水泥使用量、填充物数量等)，中途注浆过程中孔内注浆量较大时，应采用灌砂法控制单孔浆液方量、由于粗骨料易形成锥形体封堵，一般在帷幕孔处理采用居多，中间孔不多采用，防止达不到空洞治理的效果，对于注浆压力的控制一般地基保证终孔压力在1.0 MPa～1.5 MPa,桥梁孔注浆压力控制在2.0 MPa～3.0 MPa,在施工过程中有时候压力过高，导致注浆孔“吃”浆量浆缩小，以免地下在未填充密实的情况下浆液回流或喷出地面，判断注浆是否完成应该观察是否完全排出注浆，一般在压力表达到最大压力注浆的3/4时，且不再接受注浆为止。在钻孔过程中现场记录人员必须做好记录，现场监理人员应对每个工作台班进行的施工记录进行收集整理，并及时进行签认。

6)目前就采空区治理注浆成果的检测没有一套完整的规范可寻，一般对其现场的注浆效果是否成功，多由主管部门或建设单位、监理单位提出，多数是在注浆完毕6个月后，通过增打试验孔来抽取岩芯判断是否合格。目前多数采用而且便宜简洁的方法是在注浆孔内作压力试验，如果钻孔溢水可以判定注浆有效，如果钻孔仍能吸水说明需要补加注浆孔。