固結(jié)注漿技術(shù)在某礦區(qū)瓦斯抽放站矸石回填地層加固中的應(yīng)用

摘 要：由于受場地限制，某礦區(qū)瓦斯抽放站部分建筑物須置于矸石回填層之上，為滿足地基承載力要求，文中通過固結(jié)注漿技術(shù)對該矸石松散回填層進(jìn)行加固處理，并通過復(fù)合地基檢測方法對該注漿質(zhì)量進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了良好治理效果。

關(guān)鍵詞：固結(jié)注漿 注漿技術(shù) 矸石回填 地基加固

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0072-02

煤矸石是煤礦采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，由于其排放量大、污染嚴(yán)重、占地面積大等因素，許多煤礦在其改擴(kuò)建過程中，將部分廢棄矸石用于溝谷回填或場地平整、恢復(fù)中，從一定程度上降低了煤礦的投資成本，減少了其對環(huán)境的污染和破壞。

利用煤矸石作為建筑地基是一條“以廢治害”的有效途徑，然而將其作為建筑地基材料不同于一般的粘土和砂礫土，它具有孔隙大、結(jié)構(gòu)松散、整體穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，如不對其采取必要的加固措施，將會在上部建筑荷載和自重作用的影響下，加之其不同填筑厚度和不同壓實(shí)度，易使得上部建筑在運(yùn)行過程中產(chǎn)生不均勻沉降[1～2]。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

某礦區(qū)瓦斯抽放站所在場地位于太行山西緣南端，沁水盆地南緣，微地貌單位為山麓斜坡堆積，以構(gòu)造作用為主，長期受強(qiáng)烈切割作用影響。本次加固場地原始地形為一溝谷，總體為西北高東南低，后經(jīng)人工回填矸石至場坪位置，回填矸石最大厚度21m。注漿加固平面圖見（圖1）。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料，該場地原始地基土主要由填土（Q4），粉質(zhì)粘土（Q3），殘積土（Q2），強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖（P），中等風(fēng)化砂巖（P）等五層組成。據(jù)土性及力學(xué)性質(zhì)差異自上而下可劃分①～⑤個地層。

后經(jīng)開挖，進(jìn)行了矸石回填，回填最大厚度21 m，最大粒徑為500 mm，結(jié)構(gòu)松散，壓實(shí)度低。

2 注漿加固方案

該礦區(qū)瓦斯抽放站因受場地限制，部分建筑物布置于矸石回填區(qū)上，為防止地表水及地下水對瓦斯抽放站地基的沖蝕破壞及風(fēng)化侵蝕，保證瓦斯泵站地基的整體安全性、提高地基整體承載力，減少不均勻沉降，根據(jù)場地原始地形、不同位置人工矸石回填的厚度、場地邊界條件及以往同類型地基處理措施，擬采用固結(jié)注漿法對該回填場地進(jìn)行加固處理。

2.1 鉆孔

2.1.1 鉆孔布置

根據(jù)現(xiàn)場原始地貌特征，為了形成有效的注漿范圍，確保注漿效果，場地外圍設(shè)置帷幕孔，孔徑130 mm，孔間距為2 m；場地內(nèi)部設(shè)注漿孔，呈梅花形布置，孔徑130 mm，孔間距為3 m；另外由于區(qū)域南側(cè)為一砌石擋墻，擋墻內(nèi)側(cè)為一排水溝，為保證擋墻的穩(wěn)定性，在排水溝的內(nèi)側(cè)采用垂直孔與斜孔孔相間布置的措施，外傾角10°，孔間距1.5 m，其余參數(shù)保持不變。

2.1.2 鉆孔工藝及技術(shù)要求

（1）鉆孔工藝。

①帷幕孔、注漿孔均分三序，鉆孔施工中總體按照先帷幕孔后注漿孔、先下游孔后上游孔、先Ⅰ序后Ⅱ序再Ⅲ序的原則進(jìn)行施工。

②鉆孔采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)或漿液循環(huán)鉆進(jìn)，Ф130 mm鉆頭開孔，為了保證矸石回填松散體的注漿效果，三序鉆孔的深度分別為Ⅰ序孔深5 m，Ⅱ序孔深12 m，Ⅲ序孔深進(jìn)入基巖1 m。

（2）技術(shù)要求。

①鉆孔施工開始后，應(yīng)布置先導(dǎo)孔優(yōu)先施工，并詳細(xì)記錄鉆進(jìn)過程中的塌孔、卡鉆、沖洗液消耗等參數(shù)，為后續(xù)鉆孔提供技術(shù)參考和指導(dǎo)依據(jù)。

②終孔后應(yīng)立即下入注漿花管，若塌孔嚴(yán)重注漿管無法下入，可通過鉆桿直接灌注。

2.2 注漿

2.2.1 漿液材料

漿液材料主要由水、水泥、粉煤灰、速凝劑（水玻璃）組成。

2.2.2 漿液配合比

該場地注漿漿液為水泥、粉煤灰混合漿液，漿液配比水固比為1∶1～1∶1.2，固相比（水泥∶粉煤灰）帷幕孔為4∶6，注漿孔為2∶8。

速凝劑∶用于帷幕孔及注漿量較大的注漿孔注漿，摻入量為水泥重量的2%。

施工前，應(yīng)先做水固比為1∶1、1∶1.1、1∶1.2的漿液配合比試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容為單方漿液的干料含量、漿液密度、初凝、終凝時間及結(jié)石率。

2.2.3 注漿工藝及技術(shù)要求

（1）注漿工藝。

①注漿順序。

注漿施工應(yīng)先帷幕孔再注漿孔，先下游孔后上游孔，先Ⅰ序后Ⅱ序再Ⅲ序的原則進(jìn)行。

②注漿工藝流程（圖2）。

（2）技術(shù)要求。

①注漿時應(yīng)采用漿液濃度先稀后稠的方法，注漿開始后，要定時觀測泵的吸漿量和泵壓，記錄注漿過程中發(fā)生的各種現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際情況及時調(diào)整漿液濃度和注漿量。

②為便于控制注漿質(zhì)量，當(dāng)某一比級漿液的注入量達(dá)2000 L以上或灌注時間已達(dá)1 h，而注漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)加濃一級。當(dāng)注入率大于200 L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。

③當(dāng)注漿量較大時，應(yīng)采用間歇式注漿法施工，同時在漿液中加入水泥重量2%的速凝劑。

④終孔標(biāo)準(zhǔn)為注漿壓力在0.5 Mpa以上，且注入率不大于50 L/min時，持續(xù)灌注15 min，注漿結(jié)束。

3 注漿加固質(zhì)量檢查

3.1 檢查方法

（1）通過復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)加固后的地基承載力特征值及對應(yīng)變形量是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）通過鉆探取樣，檢驗(yàn)注漿加固后的地基處理深度及充填效果是否滿足設(shè)計(jì)要求∶

（3）通過重型圓錐動力觸探試驗(yàn)，評定處理后的地基密實(shí)度及地基均勻性等是否滿足要求。

3.2 檢查工作量布設(shè)原則

通過上述質(zhì)檢手段在注漿加固后的場地內(nèi)按注漿孔孔數(shù)的3%～5%進(jìn)行隨機(jī)布點(diǎn)，檢查注漿施工質(zhì)量，進(jìn)行注漿效果綜合評價。

3.3 質(zhì)檢結(jié)論

經(jīng)對該矸石回填地基分別采用復(fù)合地基靜載試驗(yàn)、鉆探取樣及動力觸探試驗(yàn)綜合評價方法進(jìn)檢驗(yàn)后，認(rèn)為注漿整體性良好，充果良好，地基承載力特征值180 kPa，且極限承載力值不小于360 kPa，滿足承載力要求，該項(xiàng)目竣工后，通過基礎(chǔ)開挖，揭示出漿液充填飽滿，膠結(jié)良好，孔隙的充填率大于85%，結(jié)石率達(dá)到80%。

4 結(jié)語

通過本次固結(jié)注漿技術(shù)在矸石回填地層中的應(yīng)用，筆者得到以下體會。

（1）固結(jié)注漿技術(shù)在以矸石回填層作為建筑物天然地基的加固處理中是可行的，這將為類似地層地基加固處理提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。（2）帷幕孔的注漿在地基注漿加固工程中非常重要，能否分析把握好帷幕注漿過程中的技術(shù)環(huán)節(jié)是關(guān)系著工程質(zhì)量及工程投資關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。（3）對松散層進(jìn)行注漿加固時應(yīng)盡量采用自上而下分段注漿的方法，以保證漿體在地層中的連續(xù)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐志新，黃樂亭，戴華陽.采動區(qū)煤矸石地基理論研究及實(shí)踐[J].煤炭學(xué)報， 1999，24（1）：43-47.

[2] 李靜，王欣.煤矸石回填地基利用的實(shí)踐[J].工業(yè)建筑，1998，28（4）：60-61.