專利名稱：一種采空區(qū)上覆巖體淺層加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程加固技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采空區(qū)上覆巖體淺層加固方法。
背景技術(shù)：
采空區(qū)是指地下礦體被采出后留下的空區(qū)，由于開采礦床，在巖土體中形成了各式各樣的空間(如巷道、采場(chǎng))，破壞了巖體的自然平衡狀態(tài)，改變了巖體的原始應(yīng)力場(chǎng)而產(chǎn)生次生應(yīng)力場(chǎng)。在次生應(yīng)力場(chǎng)作用下，上覆巖體失去原有的平衡，產(chǎn)生移動(dòng)、變形甚至破壞。這種采空區(qū)上覆巖體的移動(dòng)、變形和破壞，在空間上，由采空區(qū)逐漸向周圍擴(kuò)展并最終達(dá)到地表；在時(shí)間上，由靜止逐漸開始微弱移動(dòng)，經(jīng)過中間激烈移動(dòng)階段，最后達(dá)到新的平衡并停止移動(dòng)。目前，對(duì)于采空區(qū)的處理，通常采用的方法為采空區(qū)充填，以達(dá)到預(yù)防和控制地表產(chǎn)生沉陷的目的。比如，采用充填注漿的方式，全部充填采空區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)支撐采空區(qū)上覆巖層，以徹底消除地表沉陷隱患。除采用充填技術(shù)外，其它采空區(qū)處治方法還有(1)采用注漿柱、井下砌墩柱和大直徑鉆孔樁或直接采用樁基法局部支撐覆巖或地面構(gòu)筑物，減小采空區(qū)空間跨度，防止頂板的垮落；(2)通過注漿加固和強(qiáng)化采空區(qū)圍巖結(jié)構(gòu)，充填采動(dòng)覆巖斷裂帶和彎曲帶巖土體剝離層、裂縫，使之形成一個(gè)剛度大、整體性好的巖板結(jié)構(gòu)，有效抵抗塌陷采空區(qū)向上發(fā)展，使地表只產(chǎn)生相對(duì)均衡的沉陷，以保證地表構(gòu)筑物的安全；此外，還可以通過堆載預(yù)壓法、高能級(jí)強(qiáng)夯法和水誘導(dǎo)沉降等方法加速老采空區(qū)活化和覆巖沉陷過程，消除對(duì)地表安全有較大威脅的地下空洞，在沉陷基本穩(wěn)定后再開發(fā)利用地表土地。下列文獻(xiàn)表明上述采空區(qū)處理方法在不同工程領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[1]巖溶區(qū)路基塌陷防治的灌漿技術(shù).陳忠平，冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè)；2001年第3期；[2]柏井采空區(qū)地基注漿加固技術(shù).張志沛，水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1997年第1期；[3]錦州至阜新高速公路煤礦采空區(qū)處治設(shè)計(jì).刑玉車，楊昊，東北公路，2001年第4期；[4]京珠高速公路耒宜段下伏采空區(qū)的處理.王茂文，中南公路工程，2001年第2期；[5]高速公路隧道穿越采空區(qū)的處治方法.楊紹波，山西建筑，2004年第3期；[6]粉煤灰水泥流態(tài)回填在唐津高速公路采空區(qū)的應(yīng)用.王聯(lián)芳，馬立峰，劉桂君，粉煤灰綜合利用，1999年第4期；[7]淺埋采空區(qū)加固技術(shù)及工程管理.韓延清，本溪冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2001年第1期；[8]原煤炭工業(yè)部.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程.北京煤炭工業(yè)出版社；[9]采空區(qū)地基評(píng)價(jià)與處理技術(shù).張俊英，礦山測(cè)量，2001年第2期.
隨著我國工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大量工程建設(shè)過程中會(huì)遇到采空區(qū)問題。雖然充填注漿處理方法取得了一定的成效，但對(duì)于某些埋深相對(duì)較深且地下空區(qū)形態(tài)及分布不規(guī)則的采空區(qū)區(qū)域，采用注漿充填的方法面臨一系列難題。首先是由于地下空區(qū)的形態(tài)及分布不規(guī)則，造成在實(shí)際注漿充填過程中漿液難以按照既定的路線實(shí)施充填，從而導(dǎo)致空區(qū)充填效果的不可預(yù)知；其次由于漿液的收縮性，使得漿液在凝固過程中產(chǎn)生泌水、收縮，從
3而導(dǎo)致實(shí)際充填不滿，而且漿液中水泥含量越小，泌水和收縮率越大；最后，由于地下空區(qū)一般比較大，因而導(dǎo)致注漿成本巨大。而且注漿往往工效較低、工期長(zhǎng)、可控性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采空區(qū)上覆巖體淺層加固方法，正是為了解決前述采空區(qū)處治方法的不足，將連續(xù)配筋混凝土板與錨桿樁技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，在采空區(qū)相對(duì)埋深較大，采空區(qū)形態(tài)及分布不規(guī)則區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)經(jīng)濟(jì)、高效地處理，保證采空區(qū)上部結(jié)構(gòu)物的安全。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采空區(qū)上覆巖體淺層加固方法，具體包括如下步驟 1. 1成孔，在采空區(qū)上方地表按2 : 的間距鉆孔，所述鉆孔垂直向下；
1. 2向每個(gè)鉆孔中插入兩根或多根并列焊接的螺紋鋼，所述螺紋鋼的一端露出地表 l(Tl5Cm，再將一次注漿管和二次注漿管插入所述沒鉆孔中；
1. 3 一次注漿，首先通過一次注漿管進(jìn)行一次注漿至孔口出漿，拔出一次注漿管； 1. 4 二次注漿，一次注漿漿液初凝后，通過二次注漿管進(jìn)行二次壓力注漿，形成錨桿樁，其中，所述注漿壓力為^MPa ；
1.5地表澆筑混凝土板，配置單層或多層配筋，錨桿樁露出地表部分與混凝土板中配筋焊接，形成采空區(qū)地表淺層加固結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的是提供一種對(duì)難于成孔的極差地層采空區(qū)上覆巖體淺層加固方法，具體包括如下步驟
2.1成孔，采用套管跟進(jìn)鉆機(jī)成孔或自鉆式錨桿鉆機(jī)成孔；
2. 2成孔后向所述套管中插入兩根或多根并列焊接的螺紋鋼筋，所述螺紋鋼筋的一端露出地表l(Tl5cm，再插入一次注漿管和二次注漿管；
2. 3 一次注漿，首先通過一次注漿管進(jìn)行一次注漿至孔口出漿，拔出一次注漿管； 2. 4 二次注漿，一次注漿漿液初凝后，通過二次注漿管進(jìn)行二次壓力注漿，形成錨桿樁，其中，所述注漿壓力為^MPa ；
2. 5地表澆筑混凝土板，配置單層或多層配筋，錨桿樁露出地表部分與混凝土板中配筋焊接，形成采空區(qū)地表淺層加固結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述一次注漿管為直徑4cm普通塑料管。進(jìn)一步，所述二次注漿管材質(zhì)與一次注漿管相同。進(jìn)一步，所述二次注漿管下端5m范圍內(nèi)沿注漿管軸線方向每隔Im布置截面為圓形的出漿孔，并用膠帶封所述出漿孔。 進(jìn)一步，所述二次注漿管底端采用止?jié){塞封口，并用膠帶密封。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明保證了采空區(qū)上伏地基的處理效果，縮短了采空區(qū)上伏地基處理的施工周期，節(jié)約了施工費(fèi)用，且混凝土板及注漿技術(shù)都較為成熟，在實(shí)際施工中易于實(shí)現(xiàn)。同時(shí)本發(fā)明也可應(yīng)用于其它軟弱地基處理工程領(lǐng)域。


圖1采空區(qū)上覆巖體淺層加固結(jié)構(gòu)平面圖。圖2采空區(qū)上覆巖體淺層加固結(jié)構(gòu)A-A剖面圖。圖3錨桿樁結(jié)構(gòu)B-B剖面圖。
圖4 二次注漿管示意圖。圖5 二次注漿管C-C剖面示意圖。圖中1.混凝土板、2.鉆孔、3. 二次注漿管、4.螺紋鋼筋、5.出漿孔、6.止?jié){塞。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、措施作詳細(xì)闡述。圖1為采空區(qū)上覆巖體淺層加固結(jié)構(gòu)平面圖。在錨桿樁形成后，地表澆筑混凝土板1，配置雙層配筋，錨桿樁螺紋鋼筋4露出地表部分與混凝土板1中配筋焊接，在澆筑連續(xù)配筋混凝土板時(shí)，每天澆筑結(jié)束或澆筑中斷時(shí)間超過30min時(shí)，使用端頭模板設(shè)橫向施工縫，繼續(xù)澆筑時(shí)，鑿毛接縫的表面并用清水沖洗干凈，待表面潮濕但無積水時(shí)繼續(xù)澆筑。施工縫之間應(yīng)相互錯(cuò)開。圖2是采空區(qū)上覆巖體淺層加固結(jié)構(gòu)A-A剖面圖。首先利用機(jī)械在采空區(qū)上方地表按2 : 的間距施工鉆孔2，所述鉆孔垂直向下，孔內(nèi)裝有螺紋鋼筋4及二次注漿管3。 螺紋鋼筋露出地表10 15cm，并與混凝土板1中配筋焊接。對(duì)于極差巖層，可以采用套管跟進(jìn)鉆機(jī)或自鉆式錨桿鉆機(jī)形成錨桿樁。所述錨桿樁與混凝土板共同形成采空區(qū)上覆巖體淺層加固結(jié)構(gòu)。圖3是錨桿樁B-B剖面圖。鉆孔2完成后每個(gè)鉆孔中插入兩根或多根并列焊接的螺紋鋼筋4，露出地表l(Tl5cm，將二次注漿管3插入鉆孔中。一次注漿直至孔口漿液溢出并養(yǎng)護(hù)M小時(shí)后，利用二次注漿管進(jìn)行壓力注漿，漿液與鉆孔周圍巖體形成注漿體，相鄰注漿體相互咬合，形成采空區(qū)上部巖土體的咬合連續(xù)體。圖4、圖5是二次注漿管示意圖及橫斷面圖。二次注漿管3長(zhǎng)度略長(zhǎng)于鉆孔長(zhǎng)度， 保證露出鉆孔口。下端5m范圍內(nèi)沿注漿管軸線方向每隔Im布置出漿孔5，出漿孔采用手電鉆對(duì)穿鉆孔，每組出漿孔5為四個(gè)，沿二次注漿管3四周均勻排列，并用膠帶封好。二次注漿管3底端采用止?jié){塞6封口，并用膠帶封好。對(duì)難于成孔的極差地層，具體包括如下步驟
2. 1成孔，采用套管跟進(jìn)鉆機(jī)成孔或自鉆式錨桿鉆機(jī)成孔；
2. 2成孔后向所述套管中插入兩根或多根并列焊接的螺紋鋼筋4，螺紋鋼筋4露出地表 l(Tl5cm，再插入一次注漿管和二次注漿管3;
2. 3 一次注漿，首先通過一次注漿管進(jìn)行一次注漿至孔口出漿，拔出一次注漿管； 2. 4 二次注漿，一次注漿漿液初凝后，通過二次注漿管3進(jìn)行二次壓力注漿，形成錨桿樁，其中，所述注漿壓力為^MPa ；
2. 5地表澆筑混凝土板，單層或多層配筋，錨桿樁露出地表部分與混凝土板中配筋焊接，形成采空區(qū)地表淺層加固結(jié)構(gòu)。本發(fā)明保證了采空區(qū)上伏地基的處理效果，大大縮短了采空區(qū)上伏地基處理的施工周期，節(jié)約了施工費(fèi)用，且混凝土板及注漿技術(shù)都較為成熟，在實(shí)際施工中易于實(shí)現(xiàn)。同時(shí)本發(fā)明也可應(yīng)用于其它軟弱地基處理工程領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1. 一種采空區(qū)上覆巖體淺層加固方法，其特征在于該方法具體包括如下步驟 1. 1成孔，在采空區(qū)上方地表按2 : 的間距鉆孔(2)，所述鉆孔(2)垂直向下； 1.2向每個(gè)鉆孔(2)中插入兩根或多根并列焊接的螺紋鋼(4)，所述螺紋鋼(4)的一端露出地表l(Tl5cm，再將一次注漿管和二次注漿管(3)插入所述每個(gè)鉆孔(2)中； 1. 3 一次注漿，首先通過一次注漿管進(jìn)行一次注漿至孔口出漿，拔出一次注漿管； 1. 4 二次注漿，一次注漿漿液初凝后，通過二次注漿管(3)進(jìn)行二次壓力注漿，形成錨桿樁，其中，所述注漿壓力為^MPa ；1.5地表澆筑混凝土板，配置單層或多層配筋，錨桿樁露出地表部分與混凝土板中配筋焊接，形成采空區(qū)地表淺層加固結(jié)構(gòu)。
2.一種采空區(qū)上覆巖體淺層加固方法，其特征在于具體包括如下步驟 2. 1成孔，采用套管跟進(jìn)鉆機(jī)成孔或自鉆式錨桿鉆機(jī)成孔；2. 2成孔后向所述套管中插入兩根或多根并列焊接的螺紋鋼筋(4)，所述螺紋鋼筋(4) 的一端露出地表l(Tl5cm，再插入一次注漿管和二次注漿管(3)；2. 3 一次注漿，首先通過一次注漿管進(jìn)行一次注漿至孔口出漿，拔出一次注漿管； 2. 4 二次注漿，一次注漿漿液初凝后，通過二次注漿管(3)進(jìn)行二次壓力注漿，形成錨桿樁，其中，所述注漿壓力為^MPa ；2.5地表澆筑混凝土板，配置單層或多層配筋，錨桿樁露出地表部分與混凝土板中配筋焊接，形成采空區(qū)地表淺層加固結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加固方法，其特征在于，所述一次注漿管為直徑4cm普通塑料管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加固方法，其特征在于，所述二次注漿管(3)材質(zhì)與一次注漿管相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加固方法，其特征在于所述二次注漿(3)管下端5m范圍內(nèi)沿注漿管軸線方向每隔Im布置截面為圓形的出漿孔(5)，并用膠帶封閉所述出漿孔(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加固方法，其特征在于，所述二次注漿管(3)底端采用止?jié){塞(6)封口，并用膠帶密封。
全文摘要
本發(fā)明屬于土木工程加固技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采空區(qū)上覆巖體淺層加固方法，以及該方法中所使用的專用工具。本加固方法的實(shí)施主要包括如下步驟1.1成孔，即施工時(shí)在采空區(qū)上方地表按2～3m的間距鉆孔，所述鉆孔垂直向下；1.2向每個(gè)鉆孔中插入兩根或多根并列焊接的螺紋鋼，露出地表10~15cm；1.3將注漿管插入鉆孔中，進(jìn)行壓力注漿，形成錨桿樁；1.4地表澆筑混凝土板，單層或多層配筋，錨桿樁露出地表部分與混凝土板中配筋焊接。所述錨桿樁與混凝土板共同形成采空區(qū)上覆淺層巖土加固結(jié)構(gòu)。本發(fā)明縮短了采空區(qū)上伏地基處理的施工周期，節(jié)約了施工費(fèi)用，且混凝土板及注漿技術(shù)都較為成熟，在實(shí)際施工中易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明也可應(yīng)用于其它軟弱地基處理工程領(lǐng)域。
文檔編號(hào)E02D3/12GK102425155SQ20111025128
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者吳順川, 金愛兵, 高永濤 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)