人工挖孔灌注樁在煤矸石回填場地的應(yīng)用

李斌宇

（太原東山煤礦有限責(zé)任公司，山西 太原 030043）

1 工程概況

某煤礦為基建礦井，礦井設(shè)計(jì)產(chǎn)能由60萬t/a提升至120萬t/a。因礦井設(shè)計(jì)能力提升，需在工業(yè)廣場北部擴(kuò)建綜采設(shè)備檢修車間，主要用于存放檢修礦井機(jī)械化生產(chǎn)中的綜合采煤機(jī)支架。檢修車間建筑面積1200m2，平面布置為66m×18m/21 m，結(jié)構(gòu)形式為裝配式鋼筋混凝土架結(jié)構(gòu)，柱間距為6 m混凝土柱，層面采用18 m梯形鋼屋架，1.5m×6.0 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土墻板，維護(hù)結(jié)構(gòu)為240 mm厚水泥砂漿砌機(jī)磚，場區(qū)抗震設(shè)計(jì)裂度為8度，內(nèi)部設(shè)一部橋式起重機(jī)，Q=20 t/s，Gc=16.5 m，中級工作制。

2 場地布置及地質(zhì)情況

2.1 場地布置

礦井主工業(yè)廣場占地80畝，布置在東西兩面為丘陵，南北狹長的二級階地上，工業(yè)廣場內(nèi)有一條都溝河南北向穿越工業(yè)廣場。為充分利用土地，在都溝河上砌筑了4.5 m×50 m（R=2.5 m）半圓拱石砌暗涵，涵洞上利用礦井井筒施工中產(chǎn)生的近10萬m3的煤矸石回填造地形成主工業(yè)廣場，回填造地工業(yè)廣場占總工業(yè)廣場面積近40%。綜采設(shè)備檢修車間布置在工業(yè)廣場北部的煤矸石回填區(qū)內(nèi)。

2.2 場地地質(zhì)地貌

礦井位于呂梁山中段東翼，井田所在地為山地丘陵，山勢較大。工業(yè)廣場位于桃園村內(nèi)的都溝河兩岸的溝坡二級階地上。場地屬中低山區(qū)，場地中心為都溝河，河道上口寬 40 m，河底寬 14～20 m，呈“U”字型溝谷地貌。

2.3 場地基質(zhì)情況

場地內(nèi)主要由近4 a多的煤礦井筒施工中產(chǎn)生的煤矸石回填造地而成，屬新近回填場地，地基由新到老的描述如下：

（1）煤矸石填層：雜色（黑色為主），土質(zhì)不均勻。主要有粗細(xì)不勻的煤矸石、細(xì)砂巖，建井時(shí)直接傾倒，人工回填未經(jīng)碾壓，呈松散狀，回填深度6.9～10.2m。淺表層1～1.5m內(nèi)已風(fēng)化，較密實(shí)。（2）溝底河床：二疊系下統(tǒng)山西組（p1），由淺灰、灰白、灰色含礫石、細(xì)砂巖和灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖，風(fēng)化程度低。（3）場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)采空區(qū)。（4）都溝河為季節(jié)性河，水位一般為0.4～1.0 m，河水對鋼筋混凝土無腐蝕性。

3 地基處理方案選擇及質(zhì)量要求

綜采設(shè)備檢修車間是礦井機(jī)械化生產(chǎn)中必備的檢修和存放綜采支架的主要建筑，支架一般單架重12～14 t。車間要求布置在距礦井井筒較近的地方，便于地面軌道運(yùn)輸和裝卸。由于受礦井工業(yè)場地及占地的限制，最終選址在工業(yè)廣場東北部的煤矸石回填區(qū)上，且規(guī)劃車間的中間留一條暗涵南北穿越整個(gè)車間。由于無法使用強(qiáng)夯技術(shù)進(jìn)行地基處理，原設(shè)計(jì)的獨(dú)立混凝土根基需進(jìn)行修改。經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和工期比較，最終選擇人工挖孔鋼筋混凝土澆筑樁基礎(chǔ)，并按 “一樁一柱”形式布置。

3.1 樁基設(shè)計(jì)

（1）人工挖孔灌注樁設(shè)計(jì)樁徑φ1.2 m，工程樁長8.4～11.7m。以下臥層砂巖為樁端持力層，要求保證樁端進(jìn)入中風(fēng)化巖層中的深度不小于1.5 m。（2）樁主箱筋φ25，箍筋采用螺旋式φ8@-250（樁頂下4.0m內(nèi)箍筋加密為@150，并沿樁長每隔2.0 m增加一道φ18加強(qiáng)箍筋）。（3）樁身混凝土強(qiáng)度等級C25，鋼筋保護(hù)厚度50 mm。（4）單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為3000kN。

3.2 施工質(zhì)量要求

（1）樁徑偏差不大于50 mm，垂直偏差不大于0.5%，樁中心允許偏差20mm。（2）樁底沉渣厚度不大于50 mm。（3）樁身混凝土澆注應(yīng)滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）6.3.22條的規(guī)定。（4）鋼筋籠制作允許偏差：主筋間距允許偏差10 mm，箍筋間距允許偏差20 mm，鋼筋籠長度允許偏差50mm。

4 施工中的主要技術(shù)要點(diǎn)

人工挖孔灌注樁已有成熟的施工技術(shù)措施，針對本工程的特點(diǎn)主要采用了以下幾方面措施。

（1）同排樁基采用間隔挖孔的方法。根據(jù)施工場地回填時(shí)間短的實(shí)際，在樁基開挖時(shí)，為防止塌孔和群樁開挖時(shí)的相互擾動(dòng)，采用了間隔挖孔的方法。當(dāng)遇到大的孤石和集中松散層時(shí)，采用隔兩樁開挖，待開挖樁澆注完混凝土后再逐次開挖，可減少開挖的暴露時(shí)間，快速掘進(jìn)，及時(shí)護(hù)壁和澆筑混凝土。

（2）短掘和增加臨時(shí)支護(hù)。鑒于開挖的煤矸石松散特點(diǎn)，采用了“短掘短護(hù)”的方法。掘進(jìn)進(jìn)尺由常規(guī)的1.0 m改為0.6m。借鑒煤礦井筒巷道施工中錨網(wǎng)噴漿支護(hù)的方法，針對開挖后壁面矸石自立性能較好的實(shí)際，用礦井井筒支護(hù)用的φ8@100×100鋼筋網(wǎng)先對樁孔壁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，防止下挖時(shí)松散矸石松動(dòng)垮落造成塌孔。

為加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)的支護(hù)強(qiáng)度，防止鋼筋網(wǎng)位移，在徑向用φ18“100L-600”型短鋼筋打入樁壁起類似錨桿的作用。先噴40mm厚細(xì)石混凝土進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，噴層內(nèi)配置鋼筋網(wǎng)目的在于增加噴層的抗壓、抗變強(qiáng)度，提升擴(kuò)碹鋼筋混凝土的剛度，同時(shí)噴射混凝土由于噴射強(qiáng)度可有效充填孔洞孔隙。

（3）用噴射混凝土及時(shí)護(hù)壁。護(hù)壁采用“噴射混凝土”的方法，噴漿厚度80mm，護(hù)壁混凝土標(biāo)號不小于C25。在整體工程樁施工過程中，待一批（一般為5個(gè)左右）樁坑用鋼筋網(wǎng)支護(hù)完成后，用改進(jìn)后的ZPH-Ⅱ型混凝土噴射機(jī)對樁壁進(jìn)行噴混凝土支護(hù)，噴層厚度一般為80～100mm，初噴厚度為設(shè)計(jì)厚度的一半左右，待初噴層終凝后即可進(jìn)行下段的掘挖，再到下步的新掘段完成并用鋼筋網(wǎng)支護(hù)完成后，將上段的復(fù)噴與下段的初噴一次完成，如此依次完成樁的護(hù)壁。噴射混凝土護(hù)壁改變了以往的“喇叭形鋼?！弊o(hù)壁方法，有效提高護(hù)壁的效率。

（4）保證樁頭擴(kuò)底尺寸和入巖深度。針對邊山有坡面和風(fēng)化程度不同的問題，首先要清除山坡上的強(qiáng)分化巖層，保證最低傾斜面的入巖深度要達(dá)到或大于設(shè)計(jì)要求的深度；同時(shí)要保證樁頭擴(kuò)底尺寸。對較軟的巖石采用風(fēng)鎬擴(kuò)底，對較硬的砂巖采用電爆破。當(dāng)樁頭擴(kuò)底尺寸及入巖深度須檢查符合要求后，應(yīng)及時(shí)清理孔底浮土、松動(dòng)石塊。用不低于樁身標(biāo)號的混凝土進(jìn)行封底，以減少持力層巖石受水和風(fēng)化，同時(shí)可減少樁端沉磧現(xiàn)象。

5 結(jié)語

該礦井綜采設(shè)備檢修車間建在新近回填的煤矸石場地上，采用人工挖孔灌樁技術(shù)后，取得了良好的效果。采用“六錨一”錨樁反力梁法對6根樁進(jìn)行的靜載試驗(yàn)表明，各項(xiàng)指標(biāo)都滿足設(shè)計(jì)要求。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)全部為Ⅰ類樁，特別是針對“煤矸石”這一特殊回填土場地，采取這些設(shè)計(jì)和施工技術(shù)和安全措施，可為處于特定地區(qū)煤礦地面建筑工程的地基處理提供有益的借鑒。

[1]程永雙.淺談人工挖孔樁的施工方法[J].山西建筑，2008(34):100-101.

[2]彭宏偉.復(fù)雜地質(zhì)條件下人工挖孔樁施工護(hù)壁支護(hù)技術(shù).科學(xué)時(shí)代，2010（8）.