中国水利水电第七工程局有限公司 四川成都 610081
摘要：隧道作为线型工程三大线下土建工程之一，在施工过程中遇到矿洞采空区，采取一定的支护加固措施来保证开通运营后的行车安全极其重要。本文依托深茂铁路某隧道实际工程，对隧道矿洞采空区的加固处理技术进行了详细分析，依托工程地质条件与现场注浆试验，确定了合理的施工方案。从而达到加固确保后期运营安全的目的。
关键词：铁路隧道，矿洞采空区，注浆、吹砂回填
1.工程概述
深茂铁路某隧道全长1060m，隧道位于阳东市阳江县合山镇境内，隧道洞身穿行于丘陵区。隧道进口单面上坡，坡度为3‰，全线位于曲线上。中心里程为DK238+564，起止桩号为DK238+034～DK239+094，其中Ⅲ级围岩40m，IV围岩560m，V级围岩460m，隧道最大埋深约140m,隧道进出口洞门均为倒斜切式洞门，该隧道采用有砟轨道，轨道结构高度为766mm。隧道场区属于丘陵地貌，丘坡自然坡度25～40°，植被发育，地面标高25～250m，相对高差最大约200m。隧道施工过程中发现线路前进方向右侧地表位置存在废弃矿洞洞口27处，隧道明洞基底存在煤渣回填采空区1处，矿洞为废弃金矿矿洞，矿洞内岩层多为全～强风化砂岩，完整性差，整体稳定性较差。
2.矿洞采空区出现原因分析
在发现存在废弃矿洞后，立即组织对隧道出口山体进行踏勘，根据前期勘察资料显示，已探明处的部分矿洞洞口已经坍塌，部分矿洞在开采后被人为回填松散种植土，大多数矿洞长期受雨水浸泡、及地表水侵蚀，洞内粉砂岩软化易破碎，松散易破坏，节理裂隙发育，自稳能力差。
根据现场具体情况，在该段左、右线拱顶、拱脚、边墙、墙角、线路中心分别布置了高频和低频地质雷达测线，共完成地质雷达测线20条，长度20600米。探明隧道主要不良地质为线路前进方向右侧山体、拱顶附近、隧道出口明洞及洞门位置存在各种矿洞采空区，矿洞内岩层多为全～强风化砂岩，完整性差，整体稳定性较差，后期可能会产生矿洞垮塌、山体滑坡、边坡垮塌等事故。同时矿洞内常年积水会产生富水压力，使隧道产生偏压破坏并造成失稳影响，隧道初支背后距离较近的矿洞常年受雨水侵蚀作用还可能造成初支背后脱空，安全风险极大，给铁路后期运营带来极大安全隐患。
检测布置图
地表及洞内注浆加固横断面图
3.矿洞采空区采取措施
根据各个阶段矿洞发现情况，并参考广东深茂铁路有限责任公司印发《深茂铁路路基（岩溶）桥梁（岩溶）隧道注浆管理办法》，对不同的部位的矿洞，并根据矿洞大小，深度采取了不同的处理方法。
对位于隧道仰拱以下的矿洞采用在隧道仰拱钻孔注浆，然后用混凝土进行封闭；对位于隧道洞顶及边墙位置的矿洞采利用深孔钻机成孔，先利用测量仪器及前期排查标记对矿洞进行定位，钻孔下注浆管，然后安装孔口管再进行注浆孔注浆，浆液在压力作用下，进入矿洞。隧底回填注浆应由侧墙向线路中心（由外向内）进行，地表及洞内注浆跳孔施钻，跳孔注浆。
洞门段仰拱开挖后揭示煤渣回填采空区，现场揭示堆积物厚度约3.3m，经现场监理同意后，清除煤渣堆积物至岩层面，并采用C20片石混凝土进行换填处理。
洞身段根据地质雷达探测采空区情况采取地表+洞内钻孔探灌结合处理。
3.1地表+洞内钻孔探灌结合处理加固措施
矿洞采空区位置存在变化性，以其中某段加固技术处理进行分析。地表钻孔开孔直径不宜小于200mm，终孔直径不宜小于146mm，当揭示采空区空洞时采用1:1水泥砂浆回灌，注浆压力0.1～0.5MPa，当钻孔未遇到采空区时采用M10水泥砂浆封孔，钻孔布置可根据地表情况在0.5m范围微调；洞内钻孔开孔直径不宜小于110mm，终孔直径不宜小于91mm。
设计采用水泥砂浆，根据现场实际情况和现场注浆试验对比，确定水泥砂浆比重1:1:1（重量比），其中水泥采用普通硅酸盐P•O42.5型水泥，砂为普通河砂，注浆压力为0.1～0.5Mpa。
注浆结束后，注浆孔必须在拔管前和拔管后，采用C15混凝土或M10水泥砂浆充填饱满，在进行封孔；地表及洞内钻孔若遇到废弃矿洞应钻穿矿洞巷道至巷道底部基岩不小于2m，且保留钻孔影像资料；隧道开挖轮廓范围的地表钻孔放样时应准备验算地表至隧道衬砌结构的距离，钻孔距衬砌结构的安全距离不得小于1m，避免钻孔对隧道衬砌造成伤害。
3.2地表矿洞采空区吹砂回填
对地表27个废弃矿洞进行吹砂回填，洞口采用混凝土封堵。
机具安装在地质稳定地段，保证输送线路通畅。未上料前，先进行试运转：开启高压风及高压水，如喷嘴风压正常喷出的风水呈雾状，如喷嘴风压不足，可能出料口堵塞，如喷嘴不出风，则可能输料管堵塞。有故障及时排除，待喷射机运转正常后才能进行喷射作业。启动喷射机时，应先送风再开机，并应在机械运转正常后送料，供料均匀连续。作业结束时，先停止送料，待罐内余料喷完，再停机，然后关风。停止喷射作业后，喷射机和输料管内的积料应及时清除干净，以避免混合料结块堵管。
（1）喷射作业要点
①用高压风清扫岩面杂物。
②喷射机工作风压一般控制在0.2~0.4MPa；
③喷完或间歇时，喷嘴应向低处放置，一工班结束，要拆开喷头，取出水环，用水清洗干净，疏通水眼，以备下一班使用。喷完后，喷射机具均应清洗、保养，以保证机具处于完好状态。
（2）洞口混凝土封堵作业
未坍塌封堵矿洞洞口采用5cm厚C35混凝土封堵；已坍塌封堵矿洞在洞口设置0.5m厚C35钢筋混凝土封堵板，封堵板钢筋采用Φ25@250*250钢筋网片，沿坍塌裂缝安插注浆管灌注水泥浆进行回填处理，注浆压力0.1～0.5MPa。
4.矿洞采空区质量检查
质量检查应该分为三期进行。1期：浆液的结石体28d以后，钻质量的检查孔取岩芯，评价空洞填充是否能够达到质量认证要求填充率不得低于75%，填充物 28d结石的抗压强度必须大于0.44MPa，结实率必须大于90%。经过检查注浆质量符合设计规定。2期：采取注水试验，检查空洞的填充率达到要求，经过检查需达到的设计要求。3期：主要采取沉降观测，在隧道内布置的沉降观测桩，对运营前以及运营后采取观察，运营一段时间后的总沉降量为5mm<设计要求的10mm，将符合要求。同时，在注浆完成后，采用不少于两条物探测线（面波及电波）检查注浆效果。注浆效果不满足规范验标要求时应重新加固注浆。
5.矿洞采空区安全措施
在其它有矿洞采空区隧道施工时，为有效确保采空区施工安全，施工队必须严格执行采空区安全技术规定（专门措施另行制定），采取远距离放炮，将启爆点设在洞外，工作面迎头设一组压风呼吸袋，并保证能正常使用。进入采空区前，项目部组织有关部门，对工作面迎头及回风系统进行全面检查验收，待验收合格后方可放炮。每班跟班队长必须携带准确、灵敏、可靠的便携仪，悬挂在距工作面迎头不大于1.5m的顶板下0.3m处，所有人员都必须随身携带化学氧自救器，且保证能正常使用。自救器管理按煤矿管理有关规定执行。
工作面迎头距预计采空区10m 时，必须严格执行“探三掘一”、“先探后掘”措施，否则不允许掘进。工作面迎头距采空区3m、1.5m位置时，必须停止掘进，向项目部和有关部门汇报，安排人员探钻进行采空区的危险性预测。施工队必须准确掌握允许掘进长度，严禁超掘，并且随时与项目部保持联系，防止误穿采空区。掘至采空区法向距离5m位到过门坎循1.5m位环进度不超过1.3m，装药量不超过15Kg。工作面迎头距采空区1.5m位时，禁止炮掘，只能采用风镐采掘。全部穿防水服装，并采用全断面喷雾对准掘进工作面，起到防尘和防火星的作用。
揭开采空区最后一个循环及过门坎期间，严禁采用放炮作业，必须使用风镐人工掘穿。同时要求揭开采空区后过采空区过程中严禁放炮，做好引风、控风、控制瓦斯浓度工作；严禁机械出碴，只人工出碴；超前管棚注浆、金属格栅拱架喷砼及壁后注浆及时支护、永久支护及时封闭采空区。
6.结语
本文对铁路隧道穿过矿洞采空区时采用各种等施工技术以及安全措施进行初步的探讨。在此次隧道矿洞采空区施工中，施工方案立足现场实际，充分考虑到现场施工难度、工程质量、安全风险、工程经济、工程进度等多方面因素，不断论证，最终实施方案，从而确保了铁路隧道能安全、保质的通过采空区不良地段。
参考文献
[1]何杰,苏伟,唐举一.通平高速公路峨公岩隧道洞顶采空区处治[J]公路工程.2011(04)
[2]张志沛,彭惠,杨锡平.喜口池隧道穿越煤矿采空区段稳定性分析与研究[J].煤炭工程.2011(07)
[3]舒森,王树栋.隧道综合超前地质预报方法及应用[J].铁道勘察.2010(04)
[4]赵晓彬,陈林术,胡建,杨乾伟.慈母山1号隧道塌方原因与处理方案分析[J].公路交通技术.2010(03)
[5]张立云,李明贵,李荣,李秋.双层小导管超前支护在煤炭沟隧道中的应用[J].四川林勘设计，2010(02)
作者简介
翁斌,(1990.01.27),男，湖北宜昌人，助理工程师，大学本科，目前从事项目技术经济管理工作。
论文作者:翁斌,黄晓龙,王红力
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/4
标签：采空区论文; 隧道论文; 注浆论文; 钻孔论文; 地表论文; 工作面论文; 洞内论文; 《基层建设》2017年第34期论文;