本發(fā)明涉及構(gòu)筑物采空區(qū)充填技術(shù)領(lǐng)域，特別適應(yīng)于煤礦三下開采既有建筑物下覆采空區(qū)補強充填擴充袋及施工方法。

背景技術(shù)：

在我國眾多以煤炭開采為主的資源型城市，都面臨著采煤沉陷帶來的一系列經(jīng)濟和民生的問題，當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳铍S時都會受到采煤沉陷的影響，日常的生產(chǎn)生活都存在極大的困難，最重要的其生命財產(chǎn)安全都面臨著嚴(yán)重威脅。

最近幾年來，采空區(qū)處理技術(shù)發(fā)展很快。很多實例表明了采空區(qū)理技術(shù)的可行性，只要針對地下的實際情況對采空進(jìn)行治理，并結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)相應(yīng)地加固措施，采空區(qū)的地表土地就可用于一般建筑，甚至可以用于大型的建筑物用地。如徐州老釆空區(qū)上的電廠擴建工程；本鋼特鋼廠大型電爐煉鋼廠房建設(shè)工程；淮北岱河礦充填煤矸石基礎(chǔ)上的房屋工程；本溪水泥廠大型架空索道工程，還有開灤老煤礦、平頂山、陽泉等一些老礦區(qū)就利用了老采空區(qū)，進(jìn)行處理之后修建了許多工業(yè)廠房和民用住宅等。中國專利CN201220141335.1，提供了一種礦山采空區(qū)多間式充填串袋，采用多次掛充填袋分間隔袋內(nèi)注漿，待袋內(nèi)注漿漿液固結(jié)后形成支撐柱，可適用于走向推進(jìn)或煤層傾角較小的仰斜開采工作面采空區(qū)充填，但袋式注漿充填依然針對采空區(qū)工作面內(nèi)部進(jìn)行，對于既有建筑物下采空區(qū)治理仍無法進(jìn)行有效治理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種構(gòu)筑物下覆采空區(qū)充填擴充袋，它結(jié)構(gòu)簡單，可快速、顯著的提高建筑地基基礎(chǔ)承載力，其施工工藝簡單，成本低，充填區(qū)域點位精確。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種構(gòu)筑物下覆采空區(qū)充填擴充袋，包括薄膜充填擴充袋，所述薄膜充填擴充袋一端設(shè)置開口，所述開口處設(shè)置充填管路裝置，所述充填管路裝置包括鉆進(jìn)內(nèi)套筒A、位于鉆進(jìn)內(nèi)套筒A內(nèi)部的鉆進(jìn)內(nèi)套筒B，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒A頂部設(shè)置蓋板A，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒B兩端伸出到鉆進(jìn)內(nèi)套筒A外部，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒B內(nèi)部設(shè)置充填管路，所述充填管路頂部設(shè)置與其連通的注漿管，所述薄膜充填擴充袋與充填管路組接，并通過充填管路沿鉆進(jìn)套筒下放至鉆進(jìn)的預(yù)判采空區(qū)底板處。

所述薄膜充填擴充袋為碳纖維增強橡塑復(fù)合材料擴充柔性袋。

所述薄膜充填擴充袋為長條形。

所述充填管路頂部設(shè)置壓力表。

一種構(gòu)筑物下覆采空區(qū)充填擴充袋施工方法，包括以下步驟

1)、計算既有構(gòu)筑物地基承載力，確定采空區(qū)補強注漿點位；

2)、孔口定位；平整清理好待施工場地后，設(shè)置孔口軸線定位點和水準(zhǔn)點，根據(jù)孔位平面布置施工圖，定出每孔的位置，并做好標(biāo)志；

3)鉆機鉆進(jìn)，固定樁孔位置，持續(xù)鉆進(jìn)，鉆機鉆進(jìn)至預(yù)判煤層采空區(qū)層位；

4)鉆機提鉆，沿護套筒下薄膜充填擴充袋；

5)薄膜充填擴充袋到達(dá)指定位置，充氣將薄膜充填擴充袋充分打開，下充填管路裝置，通過注漿管向薄膜充填擴充袋注入高水速凝漿液至飽滿，養(yǎng)護24-60h后，孔口加壓達(dá)到要求完成單孔充填；

6)其他點位孔按照上述步驟依次進(jìn)行，直至完成整個采空區(qū)的充填作業(yè)。

高水速凝漿液為充填體體積含水率90％以上的高水固化材料漿液。

養(yǎng)護時間為48h。

高水速凝漿液固化后，注漿管孔口加壓至少大于0.5MPa。

對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明采用薄膜充填擴充袋建模，利用注漿管向薄膜充填擴充袋填充高水速凝漿液直至飽滿、凝固，可以用于支撐采空區(qū)，從而達(dá)到控制地標(biāo)沉陷的目的；可適用于已建構(gòu)筑物下覆采空區(qū)的充填，可快速、顯著的提高建筑地基基礎(chǔ)承載力，其施工工藝簡單，成本低，充填區(qū)域點位精確；采用單孔的充填，節(jié)約成本，使用靈活方便；

2、薄膜充填擴充袋為碳纖維增強橡塑復(fù)合材料擴充柔性袋，性能好，使用壽命長。

3、充填管路頂部設(shè)置壓力表，可以方便觀察加壓壓力，使用安全，靈活方便。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為既有建筑物充填完成后剖面示意圖；

附圖3為既有建筑物充填效果示意圖。

附圖中所示標(biāo)號：1、薄膜充填擴充袋；2、充填管路裝置；21、鉆進(jìn)內(nèi)套筒A；22、鉆進(jìn)內(nèi)套筒B；23、蓋板A；24、充填管路；3、注漿管；4、壓力表；5、采空區(qū)；51、采空區(qū)底板；52、采空區(qū)頂板；6、既有構(gòu)筑物；7、既有構(gòu)筑物基礎(chǔ)；8、巖層A；9、巖層B；10、高水速凝漿液。

具體實施方式

結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所限定的范圍。

一種構(gòu)筑物下覆采空區(qū)充填擴充袋，包括薄膜充填擴充袋1，所述薄膜充填擴充袋1一端設(shè)置開口，薄膜充填擴充袋內(nèi)填充高水速凝漿液，柔性袋約束擴充定型，薄膜充填擴充袋可以實現(xiàn)單孔的充填。所述開口處設(shè)置充填管路裝置2，所述充填管路裝置2包括鉆進(jìn)內(nèi)套筒A21、位于鉆進(jìn)內(nèi)套筒A21內(nèi)部的鉆進(jìn)內(nèi)套筒B22，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒A21頂部設(shè)置蓋板A23，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒B22兩端伸出到鉆進(jìn)內(nèi)套筒A21外部，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒B22內(nèi)部設(shè)置充填管路24，所述充填管路24底部伸入至薄膜充填擴充袋1內(nèi)部，所述充填管路24頂部設(shè)置與其連通的注漿管3，所述薄膜充填擴充袋1與充填管路24組接，并通過充填管路24沿鉆進(jìn)套筒下放至鉆進(jìn)的預(yù)判采空區(qū)底板處。

作為優(yōu)化，所述薄膜充填擴充袋1為碳纖維增強橡塑復(fù)合材料擴充柔性袋，性能好，使用壽命長。

作為優(yōu)化，所述薄膜充填擴充袋1為長條形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，節(jié)省材料。

作為優(yōu)化，所述充填管路24頂部設(shè)置壓力表4，可以方便觀察加壓壓力，使用安全，靈活方便。

一種構(gòu)筑物下覆采空區(qū)充填擴充袋施工方法，包括以下步驟

1)、計算既有構(gòu)筑物地基承載力，確定采空區(qū)補強注漿點位；

2)、孔口定位；平整清理好待施工場地后，設(shè)置孔口軸線定位點和水準(zhǔn)點，根據(jù)孔位平面布置施工圖，定出每孔的位置，并做好標(biāo)志；

3)鉆機鉆進(jìn)，固定樁孔位置，持續(xù)鉆進(jìn)，鉆機鉆進(jìn)至預(yù)判煤層采空區(qū)層位；

4)鉆機提鉆，沿護套筒下薄膜充填擴充袋1；

5)薄膜充填擴充袋1到達(dá)指定位置，充氣將薄膜充填擴充袋1充分打開，下充填管路裝置2，通過注漿管3向薄膜充填擴充袋1注入高水速凝漿液10至飽滿，養(yǎng)護24-60h后，孔口加壓達(dá)到要求完成單孔充填；

6)其他點位孔按照上述步驟依次進(jìn)行，直至完成整個采空區(qū)的充填作業(yè)。

高水速凝漿液10為充填體體積含水率90％以上的高水固化材料漿液。

作為優(yōu)化，養(yǎng)護時間為48h，養(yǎng)護效果好，效率高。

作為優(yōu)化，高水速凝漿液固化后，注漿管孔口加壓至少大于0.5MPa，充填牢固。

實施例1：

以山西省某地建筑場地為例，面積2102.47平方千米。區(qū)內(nèi)地形較復(fù)雜，境內(nèi)地貌以山地為主，其余為丘陵和平原。地下為泌水煤田，含煤地層為石炭一二疊系的太原組和山西組；煤層發(fā)育，主要可采煤層有8、9、12、15號煤層。煤層厚度平均1.01～5.20米，太原組15煤層最厚，達(dá)10～11.26米。煤類主要為無煙煤。已建的J1-8、9、10、11號樓群既有建筑物出現(xiàn)墻體“八”字裂縫并且在經(jīng)歷連續(xù)幾場大雨之后發(fā)現(xiàn)J1-8、11號樓群發(fā)生不均勻沉降，西側(cè)單元沉降嚴(yán)重，兩棟樓最大沉降量分別為40mm和26mm和并且伴有水平裂縫產(chǎn)生現(xiàn)象。根據(jù)后期鉆探揭露結(jié)合前期勘察成果，場區(qū)下伏15煤已全部露天開挖，故場區(qū)下伏不存在15煤層采空區(qū)，但在鉆進(jìn)至15煤層底板以下巖石時，發(fā)現(xiàn)有采掘巖石巷道存在，采掘巷道埋深31～33m巷道高度1～2m目前大部分巖石巷道已經(jīng)塌落。為了防止建筑物的沉降量超過規(guī)范規(guī)定的可允許沉降量，采用構(gòu)筑物下覆采空區(qū)充填擴充袋進(jìn)行充填。

如圖1所示，一種構(gòu)筑物下覆采空區(qū)充填擴充袋，包括薄膜充填擴充袋1，所述薄膜充填擴充袋1為碳纖維增強橡塑復(fù)合材料擴充柔性袋，性能好，使用壽命長。所述薄膜充填擴充袋1為長條形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，節(jié)省材料。薄膜充填擴充袋位于采空底板51和采空頂板52形成的采空區(qū)5內(nèi)。所述薄膜充填擴充袋1一端設(shè)置開口，薄膜充填擴充袋內(nèi)填充高水速凝漿液，柔性袋約束擴充定型，薄膜充填擴充袋可以實現(xiàn)單孔的充填。所述開口處設(shè)置充填管路裝置2，所述充填管路裝置2包括鉆進(jìn)內(nèi)套筒A21、位于鉆進(jìn)內(nèi)套筒A21內(nèi)部的鉆進(jìn)內(nèi)套筒B22，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒A21頂部設(shè)置蓋板A23，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒B22兩端伸出到鉆進(jìn)內(nèi)套筒A21外部，所述鉆進(jìn)內(nèi)套筒B22內(nèi)部設(shè)置充填管路24，所述充填管路24底部伸入至薄膜充填擴充袋1內(nèi)部，所述充填管路24頂部設(shè)置與其連通的注漿管3。所述薄膜充填擴充袋1與充填管路24組接，并通過充填管路24沿鉆進(jìn)套筒下放至鉆進(jìn)的預(yù)判采空區(qū)底板處。

所述充填管路24頂部設(shè)置壓力表4，可以方便觀察加壓壓力，使用安全，靈活方便。

其中，施工方法包括一下步驟：

1)、根據(jù)前述既有建筑情況，計算構(gòu)筑物地基承載力，確定采空區(qū)補強注漿點位布置為5000m*5000m；

2)、孔口定位；平整清理好施工場地后，設(shè)置孔口軸線定位點和水準(zhǔn)點，根據(jù)孔位平面布置施工圖，定出每孔的位置，并做好標(biāo)志；

3)鉆機鉆進(jìn)，固定樁孔位置，持續(xù)鉆進(jìn)，鉆機鉆進(jìn)至預(yù)判煤層采空區(qū)層位；

4)鉆機提鉆，沿護套筒下薄膜充填擴充袋1；

5)薄膜充填擴充袋1到達(dá)指定位置，充氣將薄膜充填擴充袋1充分打開，下充填管路裝置2，通過注漿管3向薄膜充填擴充袋11內(nèi)注入充填體體積含水率90％以上的高水固化材料漿液飽滿，養(yǎng)護48h后，孔口加壓至少大于0.5MPa，達(dá)到要求完成單孔充填；

6)其他點位孔按照上述步驟依次進(jìn)行，直至完成整個采空區(qū)的充填作業(yè)。

既有建筑物充填完成后剖面示意圖如圖2所示，既有構(gòu)筑物6、既有構(gòu)筑物6下方具有既有構(gòu)筑物基礎(chǔ)7，巖層A8和巖層B9之間存在采空區(qū)5，薄膜充填擴充袋1位于采空區(qū)位置，充填后的薄膜充填擴充袋可快速、顯著的提高建筑地基基礎(chǔ)承載力，其施工工藝簡單，成本低。充填完成后效果示意圖如圖3所示。