针对煤炭采空区塌陷沉陷影响河堤形变的施工修复方法
技术领域
本发明涉及水利工程施工技术领域，具体涉及针对煤炭采空区塌陷沉陷影响河堤形变的施工修复方法。
背景技术
煤炭大多深埋于地底，地下煤炭资源采出后，必将造成采场上覆岩层内部的原岩应力平衡状态破坏，从而使岩层内部的应力重新分布。采场上覆岩层自煤层顶板以上岩层将不同程度发生垮落、断裂、离层、移动和变形等，并发展到地表，会使地表河堤产生不同程度沉降，为避免河水毁堤漫流，危害矿区人民生命财产安全，因此需要对堤防进行加固整治，以保证河堤的正常运行。
发明内容
针对现有技术中存在的河堤塌陷严重的缺陷，本发明公开了针对煤炭采空区塌陷沉陷影响河堤形变的施工修复方法，采用本方法能够对河堤进行有效修复，避免因采煤造成河堤塌陷，保证河堤的安全性和正常的使用功能。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
针对煤炭采空区塌陷沉陷影响河堤形变的施工修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对堤坝表层进行清理作业；
S2、采用分层分段的作业方式对坝体进行加高培厚；
S3、定期或不定期对完成步骤2施工的坝体进行沉降观测，若沉降量超标则重复步骤2和步骤3直至坝体沉降量；
S4、采用机械开挖与人工修整相结合的方式在堤坝底部开挖护脚基槽；
S5、按由内及外的顺序，在堤坝及护脚基槽内铺设土工布和砂砾石垫层；所述土工布由堤坝的下游侧向上游侧铺设；
S6、在堤坝上游的砂砾石垫层表面铺设内部填充有石块的铅丝石笼；在堤坝下游的砂砾石垫层上回填铺设防护草皮。
优选的，步骤S1中堤基基面清理范围为设计基面边线外30-50em。
优选的，步骤S2中采用机械开挖护脚基槽需一次开挖成型，同时在护脚基槽底部预留厚度为20-30em的保护层，然后对保护层及护脚基槽的内侧进行人工开挖和修整。
优选的，步骤2中在进行分层分段回填作业时，需先从堤坝标高最低处开始作业，并按水平标高逐层递增至所需高度；土方回填后需进行压实作业，对于碾压死角采用人工碾压，分段作业的长度不小于100m。
优选的，步骤2中位于同一标高的碾压段之间的搭接宽度不小于3m，厚度不小于0.5m。
优选的，步骤1与步骤2之间还有实验回填，其具体方法是选取堤坝工况条件差异较大的一段或多段堤坝，根据堤坝的实际工况采用不同的铺土厚度、含水量的适宜范围、碾压机械类型及重量、压实遍数和压实方法分别进行回填，并根据沉降观测结果确定不同区域堤坝的施工方法。
优选的，步骤2中在对堤坝进行加高作业时，当堤坝横断面的坡度大于1∶5 时需同时对堤坝的两侧进行培厚作业，堤坝的坡度控制在1∶50以内。
优选的，步骤3中对坝体的观测时间为1-2年。
优选的，步骤S5中铅丝石笼采用8号铁丝编制，其网孔为菱形，尺寸为 18*18cm，石笼孔隙率不大于20％。
优选的，步骤5中，相邻土工布的搭接宽度不小于30em，土工布的长边应沿河道纵向铺设。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的修复方法包括表层清理、堤坝加高培厚、沉降观测以及堤坝防护工程设置等步骤，本发明通过在堤坝顶部加高的方式将堤坝因塌陷而下沉的高度补回，再通过削坡和增设防护工程的方式对坝体的挡水面进行保护，从而实现了对塌陷区堤坝的修复；本发明不但能够实现对塌陷河堤的快速修复和保护，同时其还具有施工方式简单、施工效率高的优点。
2、本发明在护脚基槽开挖过程中需要预留20-30cm的保护层，再通过人工的方式对保护层进行开挖和修整，采用此种施工方式一方面能够有效避免大型的开挖设备出现超挖现象，为后期的人工修复提供可能，保证施工质量；另一方面则为后期人工平整及对设备难以挖掘的死角进行清理、修整工作提供作业面，保证整个护脚基槽的开挖按照设计完成，避免出现超挖和欠挖。
3、本发明在填土时采用分层分段作业，同时从低处先开始作业的方式进行，此种作业方式一方面能够保证整段堤坝加高工作的有序进行，提高工作效率；另一方面优先从低处开始填筑能够有效避免填筑过程中发生垮塌等施工事故，保证施工质量的同时提高施工的安全性。
4、本发明两分段碾压段的搭接处宽度不小于3m，厚度不小于0.5m，保证搭接处的连接强度，避免坝体从两碾压段的连接处发生断裂，提高坝体的填筑质量。
5、本发明在进行正式的填筑之前先选取部分坝体进行实验填筑，通过实验填筑能够取得较为准确的铺土厚度、含水量的适宜范围、碾压机械类型及重量、压实遍数等实际施工数据，为后续的正式填筑提供数据支撑，保证填筑的质量，同时也能够有效避免返工等施工事故的发生；且通过上述施工方式实现了在不同工段采用不同的施工工艺，保证施工工艺与堤坝的工况情况达到最佳的配合状态，提高堤坝的回填质量。
6、本发明需要对对坝体经常1-2年的实际观测，给予堤坝足够的坍塌事件，避免坝体在回填完成后因重量增加而发生二次坍塌，不但能够避免发生安全事故，减少堤坝的安全隐患；同时也能够及时对发生过度坍塌的堤坝再次进行回填作业，以确保坝体的填筑高度满足使用要求。
附图说明
图1为本发明施工流程图；
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施方式。
实施方式1
本实施方式作为本发明的基本实施方式，其公开了针对煤炭采空区塌陷沉陷影响河堤形变的施工方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、对堤基表层的杂物、植物根系及腐殖土进行清理，堤基基面清理范围在设计基面边线外30-50em；
S2、将整段堤坝平均分成多段填筑施工段(每个施工段的长度不小于 100m)，各个施工段从其最低处开始进行填筑作业，并按由低到高的顺序将填筑作业均分为多个位于不同水平高度的作业层，并依次填筑至所需高度；
两相邻施工端位于同一水平高度的作业层同时施工，同时在两作业层搭接处的宽度不能小于3m，其厚度不小于0.5m，每一作业层均需在压实合格后方可进行下一作业层的填筑作业；
在对坝体进行加高填筑的过程中，对坝体两侧进行填筑，并实时检测坝体两侧挡水坡的坡度，并保证填筑后的坡度控制在1∶50以内，从而实现对坝体的分段分层填筑作业；
S3、坝体按照要求填筑到规定高度及坡度后，采用定时或不定时的方式通过测量设备对坝体的沉降情况进行观测，观测周期为1-2年，检测期间若坝体坍塌值超过规定值，则重复步骤2对坝体进行加高培厚作业至设计值，再进行检测直至检测合格为止；
S4、在坝体的两侧开挖堤坝护脚基槽，护脚基槽开挖过程中，基槽底部需预留20-30cm的土层，机械开完完成后，通过人工对设备开挖的死角及基槽底部预留的保护层进行修正和开挖；
S5、在堤坝的表面及护脚基槽内铺设土工布，铺设方向是由堤坝的下游侧向上游侧铺设；铺设时，土工布的长边沿河纵向铺设，相邻两土工布的搭接长度不小于30cm，铺设完成后的土工布应平整、无破损、无紧绷；
土工布铺设完成轴再在土工布上铺设砂砾石垫层，砂砾石垫层采用人工从地板的底部逐渐向上铺设；
S6、在堤坝上游的砂砾石垫层上铺设内部填充有石块的铅丝石笼，铅丝石笼采用8号铁丝编制，其网孔为菱形，其尺寸为18*18cm，石笼孔隙率不大于20％；在堤坝下游的砂砾石垫层上回填铺设防护草皮。
实施方式2
本实施方式作为本发明的一较佳实施方式，其公开了针对煤炭采空区塌陷沉陷影响河堤形变的施工方法，包括以下步骤：
S1、对堤基表层的杂物、植物根系及腐殖土进行清理，堤基基面清理范围在设计基面边线外30-50cm；
S2、选取地质特点、堤坝构造及工矿条件区别较大的几段河堤作为实验填筑段，根据堤坝的实际条件及设计要求确定该段堤坝的铺土厚度、含水量的适宜范围、碾压机械类型及重量、压实遍数和压实方法；实验填筑段填筑完成后观测堤坝的沉降状态是否符合设计要求，并对相关施工方法进行调整；
S3、将整段堤坝平均分成多段填筑施工段(每个施工段的长度不小于 100m)，选择与本施工段工况情况最接近的实验填筑段的相关技术参数对本施工段进行施工作业，各个施工段从其最低处开始进行填筑作业，并按由低到高的顺序将填筑作业均分为多个位于不同水平高度的作业层，并依次填筑至所需高度；
两相邻施工端位于同一水平高度的作业层同时施工，同时在两作业层搭接处的宽度不能小于3m，其厚度不小于0.5m，每一作业层均需在压实合格后方可进行下一作业层的填筑作业；
在对坝体进行加高填筑的过程中，对坝体两侧进行填筑，并实时检测坝体两侧挡水坡的坡度，并保证填筑后的坡度控制在1∶50以内，从而实现对坝体的分段分层填筑作业；
S4、坝体按照要求填筑到规定高度及坡度后，采用定时或不定时的方式通过测量设备对坝体的沉降情况进行观测，观测周期为1-2年，检测期间若坝体坍塌值超过规定值，则重复步骤2对坝体进行加高培厚作业至设计值，再进行检测直至检测合格为止；
S5、在坝体的两侧开挖堤坝护脚基槽，护脚基槽开挖过程中，基槽底部需预留20-30cm的土层，机械开完完成后，通过人工对设备开挖的死角及基槽底部预留的保护层进行修正和开挖；
S6、在堤坝的表面及护脚基槽内铺设土工布，铺设方向是由堤坝的下游侧向上游侧铺设；铺设时，土工布的长边沿河纵向铺设，相邻两土工布的搭接长度不小于30cm，铺设完成后的土工布应平整、无破损、无紧绷；
土工布铺设完成轴再在土工布上铺设砂砾石垫层，砂砾石垫层采用人工从地板的底部逐渐向上铺设；
S7、在堤坝上游的砂砾石垫层上铺设内部填充有石块的铅丝石笼，铅丝石笼采用8号铁丝编制，其网孔为菱形，其尺寸为18*18cm，石笼孔隙率不大于20％；在堤坝下游的砂砾石垫层上回填铺设防护草皮。
本发明通过填筑的方式对堤坝进行加高，从而弥补堤坝因煤炭踩空层塌陷为降低的高度，实现对堤坝的修复，保证堤坝的正常使用高度。
