談旋噴固結(jié)泥石流過斷層施工技術(shù)

張思賓

(山西晉正建設(shè)工程項目管理有限公司，山西運城 043300)

1 基本情況

探水工程實施的目的，是對礦區(qū)水文地質(zhì)條件進行坑探驗證，對其他工程的設(shè)計起到指導(dǎo)作用。本文案例中鋁段村鋁土礦7號進風(fēng)井立井深182 m，井徑3．5 m，立井落底后進行平巷施工，第一水平－90 m，施工石門通風(fēng)巷道，斷面為6．9 m2，在石門進入脈外運輸巷30 m處與斷層相遇，圍巖為灰?guī)r，裂隙發(fā)育，涌水量15 m3左右，由于地質(zhì)資料不全且施工經(jīng)驗不足，爆破后大量泥石流涌出，最大的石頭直徑有800 mm，幾經(jīng)清理還是不斷涌出，泥沙石頭涌出多達1 000余立方米，后經(jīng)注漿，治理效果不太明顯沒有通過。

2 施工工藝

2．1 設(shè)計支護方式

經(jīng)研究決定開挖前對前方采用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護，管徑為40 mm，間距400 mm，鋼管前段做成錐形，管身鉆小孔直徑為5 mm，間距300 mm。臨時支護用25U型鋼做拱架臨時支護，間距1 000 mm(可根據(jù)現(xiàn)場實際情況加密)，兩個鋼架間用φ25 mm圓鋼做4道拉撐。永久支護是鋼筋混凝土，混凝土標號為C30，鋼筋直徑為14 mm，間排距是250 mm×250 mm，混凝土厚度為300 mm。

2．2 制定施工順序

施工方案制定順序是:施工止?jié){墻→施工超前小導(dǎo)管→向?qū)Ч軆?nèi)注漿→破除止?jié){墻→開挖→安裝U鋼支架→綁扎鋼筋→立模→澆筑混凝土→拆模。

2．3 施工難題

在工作面止?jié){墻施工完成后，施工超前小導(dǎo)管時，發(fā)現(xiàn)鋼管無法打入，因為泥土中有石頭，用鉆機鉆孔經(jīng)常塌孔，鉆桿拉出后孔就不見了，且石頭時常卡住鉆頭無法拔出鉆頭，施工陷入困境。經(jīng)現(xiàn)場查看分析，主要原因是前方的塌落體內(nèi)泥沙自承力差，加之涌水大，這兩方面是鉆孔塌孔的主要原因。如果想辦法提高塌落體的自承能力，只要形成鉆孔施工就可以順利施工，最理想的方法是冷凍，但是由于代價太高沒有通過，后經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)人員與多方共同研究決定，采用向泥石流塌落體內(nèi)射入水泥漿固結(jié)塌落體的辦法，經(jīng)現(xiàn)場取樣實驗在塌落體內(nèi)加入10%～15%的水泥漿可以順利成孔。

2．4 固結(jié)前方巷道周圍泥石流段

經(jīng)過討論最后決定采用實驗性向泥石流內(nèi)射入水泥漿，固結(jié)泥沙與石頭，給超前小導(dǎo)管注漿施工創(chuàng)造條件，為加快施工進度，在水泥漿中添加一定量的水玻璃。

1)鉆孔。在止?jié){墻周邊均勻布置，一次性把注漿孔全部打好，深度穿過墻體即可，間距400 mm，孔徑40 mm，角度周邊孔向外傾斜10°，最下面要多打2個～4個作為放水孔，由于孔多水少上部孔基本沒有水流出，給射入水泥漿創(chuàng)造了良好條件，也是關(guān)鍵的步驟，如果不解決水的問題泥漿會被水沖走。要把水全部堵住水將會充滿上方塌空區(qū)，給施工留下安全隱患，所以選用了先放后堵的方法，就是在施工過程中始終將水從底板引出，只要不影響施工質(zhì)量就行，等斷層過去了再進行治理，到時可以結(jié)合支護體后部充填注漿一同解決。

2)噴射漿液。從最高處的孔開始，安裝注漿用的孔口管，將噴射導(dǎo)管從孔口管內(nèi)打入塌落體內(nèi)，兩管間用麻線充填防止跑漿，深度以無法打入為準，用注漿機通過特制導(dǎo)管向塌方體內(nèi)射入水泥漿與水玻璃漿，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管并向外慢慢拉出，利用高壓射流動力攪拌混合充填塌方體，以達到固結(jié)的目的。注完后在原孔附近重新鉆孔，深度最終為6 m一段，掘4 m留2 m做止?jié){墻用。

3)設(shè)備。鉆機:選用7655鑿巖機，鉆桿長度2．5 m與5．5 m兩種，鉆頭直徑40 mm。注漿泵:是利用堵水注漿用的雙液注漿泵，型號是2TZ60/210，最高壓力21 MPa，流量60 L/min。噴射導(dǎo)管:用直徑16 mm，壁厚3 mm的無縫鋼管，前端焊接一錐形頭，內(nèi)空芯兩側(cè)對稱鉆一直徑3．5 mm的小孔，后端車螺紋與閥門連接。長度2 m，4 m，6 m各一根。

4)注漿壓力。根據(jù)地面實驗結(jié)果(在工作面取5 m3泥石物，在地面模擬射入泥漿，48 h后鉆孔實驗，最后破開觀察)，結(jié)合建井手冊提供的數(shù)據(jù)，壓力為15 MPa～20 MPa。

5)漿液。水泥漿、水玻璃漿，水泥與水1∶1 ～0．8∶1，水泥漿與水玻璃是1∶1 ～1∶0．5。

6)擴散半徑250 mm。

7)注入量單孔延米0．15 m3，單孔0．75 m3，先期射入量多些，那是塌落體相對松散，后期隨著射入漿液量的增加，塌落體相對密實了，漿液的射入量就少些。

3 施工安全

1)旋噴射漿壓力始終保持在15 MPa以上，施工前設(shè)備在地面做試運與試壓，實驗壓力不小于21 MPa，時間8 h。檢查電控與儀表，確保設(shè)備完好，做好試運記錄。2)開機前相關(guān)人員要撤離注漿機后方3 m以外。3)操作機器人員要佩戴面罩，工作服外要穿防雨服，穿絕緣靴，戴絕緣手套。4)旋轉(zhuǎn)射管的人員要側(cè)身站在管孔兩側(cè)，緩慢連續(xù)轉(zhuǎn)動，動作要穩(wěn)。5)射管向外拉出時要停機，不得帶壓松開固定螺帽，防止射管射出傷人。6)嚴禁吸入氣體，發(fā)現(xiàn)有氣體進入要及時排空?？諝獯鎯υ谠O(shè)備管道內(nèi)，如果不知道的情況下打開閥門，在氣體的作用下內(nèi)部的漿液或者空氣會爆炸般沖出，容易傷人。操作人員在打開泄壓閥時要緩慢操作，身體躲開排氣孔，先少打開一點待壓力降下后再全部打開閥門。7) 注漿機啟動前要先掛擋后啟動，電動機旋轉(zhuǎn)時不得掛擋變速，防止損壞變速箱齒輪。

4 結(jié)果檢查

按設(shè)計位置鉆小導(dǎo)管孔，施工中時常拔出鉆頭觀察鉆孔，看看成型情況，如果個別地段還是塌孔，那么利用這個孔繼續(xù)射漿，直到鉆孔成型為止，鉆孔打好一個后馬上打入小導(dǎo)管。

5 實際效果

經(jīng)過全體施工人員的努力，F(xiàn)4斷層順利通過，從揭露的情況看，頂板非常完整，管與管之間的固結(jié)密實，且無滴水，施工條件也得到了改善，項目節(jié)約投資，結(jié)果比較理想。