加固處理施工路段的處理方式防止鐵路線路突然塌陷保障生命財(cái)產(chǎn)安全

小煤窯采空區(qū)由于私挖亂采，規(guī)律性差，隱蔽性強(qiáng)，只能查明其分布范圍，不能準(zhǔn)確有效的探明其埋藏位置，從而在工程措施上極不容易確定處理方案。
　　目前，國內(nèi)對于小煤窯采空區(qū)勘探的方法常用的仍是物探手段，初步探明異常區(qū)后，再采取探灌結(jié)合的動態(tài)設(shè)計(jì)方案，由此施工方案和工藝相對普通施工就尤為重要。
　　包神線巴圖塔至石圪臺站間，未發(fā)現(xiàn)有地表塌陷現(xiàn)象，所以初步設(shè)計(jì)時未考慮采空區(qū)。而施工圖設(shè)計(jì)時才發(fā)現(xiàn)K145+550-K147+850段存在大量采空區(qū)，全長2300米。此段線路，右側(cè)緊鄰河床，左側(cè)采空區(qū)分布密集，繞行方案無法實(shí)施。增二線后鐵路運(yùn)量、時速都成倍的提高，為防止鐵路線路突然塌陷，經(jīng)過分析此段必須進(jìn)行加固處理。
　　1 工程地質(zhì)條件及評價
　　1.1 小窯采空區(qū)
　　1.1.1 該段線路范圍位于大型開采區(qū)西南側(cè)邊緣，淺層有古窯開采區(qū)，其特點(diǎn)為：
　　①多數(shù)采用斜井式掘進(jìn)，巷道式開采，亂掘亂挖無計(jì)劃開采，定義為小型采空區(qū)；
　　②其變形特征為塌洞、塌陷和開裂，小型采空區(qū)變形的延續(xù)時間長，而且往往突然發(fā)生，事先無法預(yù)測，易造成行車事故
　　1.2.2 本次采用物探手段，初步查明在K145＋570～K147＋850段有物探異常，分布有采空區(qū)，埋深范圍大致在10～140m,具體段落如下表：
　　1.2.3 通過鉆孔驗(yàn)證查出，該段在標(biāo)高1140～1160（埋深15～35米）范圍已查出空洞，空洞大小為0.3～3.0m，空洞內(nèi)可見殘余煤炭，鉆孔漏水嚴(yán)重，說明空間不小，且可能是連通的。
    通過鉆孔查明該段煤層在空間多呈透鏡體狀分布大約可分4層：
    1）標(biāo)高1167～1162，埋深5～15m，厚0.2～1.0m，煤質(zhì)較差，無開采價值，未見空洞；
    2）標(biāo)高1162～1143，埋深15～30m，厚0.2～3.0m，煤質(zhì)較好，為古窯及現(xiàn)代采煤，該層現(xiàn)代已基本開采完，為鉆探揭示空洞層；
　　2 工程措施
　　2.1 進(jìn)行鉆孔灌注細(xì)砂水泥漿液法進(jìn)行處理。
　　2.2 處理寬度：在二線路基外側(cè)坡腳外2m處做與鉛垂線成40°角的直線，直線與煤窯采空區(qū)頂板相交，自二線中心線至交點(diǎn)以內(nèi)范圍為處理寬度，DyK148+735-DyK148+800左側(cè)15m，右側(cè)35m；DyK148+800-DyK149+000右側(cè)20m；DyK149+000-DyK149+300右側(cè)25m。
　　2.3 灌漿孔布置：對可能塌陷區(qū)在處理范圍內(nèi)，灌漿孔按排距5m，間距8m呈梅花型布置，線路中心必須設(shè)置一排孔。
　　2.4 孔灌漿材料：用當(dāng)?shù)丶?xì)砂加20%的425#普通硅酸鹽水泥拌勻，再加水兌制成細(xì)砂水泥漿。
　　2.5 漿液配合比：注漿孔：水泥 : 細(xì)砂=2 : 8，水固比= 1 : 1.5；帷幕孔：水泥 : 細(xì)砂=5 :5，水固比=1 : 1.8。灌漿順序：先施工最外排的灌漿孔即帷幕孔，然后再施工中間孔。
　　3 煤窯采空區(qū)灌漿施工工藝
　　3.1 鉆灌漿孔：采用XY-1型鉆機(jī)進(jìn)行無泵反循環(huán)鉆進(jìn)，先用Φ108鉆頭鉆至基巖面，接著下砸Φ127套管至基巖面附近，保證Φ127套管嵌固牢固，然后再用Φ108鉆頭鉆基巖，鉆至最下層采空區(qū)底板以下1.0m（DyK148+735-DyK148+800高程至1125m，DyK148+800-DyK149+300高程至1143m），即可終孔。孔深一般為17~35m，平均孔深約26m。
　　3.2 灌漿：在Φ127套管上端接一三通管，再用高壓膠管把WJ80-1型聯(lián)合攪灌機(jī)的出漿口和三通管的進(jìn)漿口接通。然后把按設(shè)計(jì)比例拌合好的粘質(zhì)細(xì)砂和水泥干料加入聯(lián)合灌漿機(jī)，按漿液水土比加水制成細(xì)砂水泥漿液，通過灌漿管道把漿液注入采空區(qū)。帷幕孔灌注宜采用稠漿或間歇灌漿，以防漿液流到處理范圍之外。
　　3.2.1 自流灌漿：由于小煤窯采空區(qū)有一定空間，漿液自流進(jìn)入采空區(qū)。當(dāng)遇到大空洞時，可加砂、碎石等粗骨料，同時漿液比重適當(dāng)加大，以減小漿液的流動性。以確保漿液不要流出線路處理范圍太遠(yuǎn)。
　　3.2.2 壓力灌漿：當(dāng)小煤窯采空區(qū)被漿液充滿或小煤窯采空區(qū)已被塌落物充填，這時三通管上的壓力表顯示有壓力，進(jìn)入壓力灌漿階段。壓力灌漿主要是加密充填小煤窯采空區(qū)，同時也充填了基巖裂隙、軟弱結(jié)構(gòu)面和因采空而產(chǎn)生的基巖裂縫。另外在壓力作用下，漿液沿基巖裂隙、裂縫進(jìn)入土層，充填了土洞或土層中的松散體以及土層中的裂隙、裂縫。在灌漿過程中，有些孔地面冒漿，就說明巖層中所有的空隙都被充填，在壓力作用下，漿液直串地表。
　　3.2.3 間歇灌漿：自流灌漿久注不滿、壓力灌漿壓力一直不上升、末達(dá)到設(shè)計(jì)壓力而出現(xiàn)孔口或地面冒漿，這時就需間歇灌漿，即注一段時間，間歇一段時間，讓每次注入巖層的漿液有個析水凝結(jié)的過程，這樣就有效充填了巖層空隙、阻止再冒漿、防止?jié){液流出處理范圍之外。
　　3.2.4 二次灌漿：灌漿結(jié)束后，被壓入采空區(qū)的細(xì)砂水泥漿液中的部分水份在壓力作用下向周圍地層滲透擴(kuò)散，同時隨著壓力的消散和時間的推移，細(xì)砂水泥漿液固結(jié)析水，析出的水一部分滲入周圍地層，另一部分殘留在細(xì)砂水泥漿液的固結(jié)體上面。從而在采空區(qū)形成：上部空氣、中間水、下部細(xì)砂水泥固結(jié)體的狀況，這不符合設(shè)計(jì)要求，故而進(jìn)行二次壓力灌漿。保證在二次灌漿后，采空區(qū)全被細(xì)砂水泥固結(jié)體充填密實(shí)。
　　3.3 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
　　當(dāng)灌漿孔附近地表發(fā)生大范圍開裂、隆起變形時可結(jié)束灌漿；
　　當(dāng)灌漿壓力達(dá)到300 kPa且能持續(xù)30分鐘時即可結(jié)束灌漿。
　　滿足其一即可終止灌漿。
　　3.4 灌漿質(zhì)量檢測
　　灌漿結(jié)束20天后，鉆質(zhì)量檢測孔（按灌漿孔的5%計(jì)算）。如采空區(qū)已被細(xì)砂水泥漿固結(jié)體充填，則灌漿質(zhì)量合格，否則為不合格，并進(jìn)行補(bǔ)充灌漿，直到合格為止。
　　4 結(jié)束語
    上述對小煤窯采空區(qū)的處理措施，自2006年11月線路開通運(yùn)營后至今，經(jīng)過處理的地段至今未發(fā)生線路塌陷、路基變形等不良現(xiàn)象，說明了方案的合理和可靠，對小煤窯采空區(qū)的處理提供了參考、借鑒依據(jù)。