雙層采空區(qū)建筑地基基礎(chǔ)處理措施研究

呂洋

（陽泉新宇巖土工程有限責(zé)任公司，山西陽泉045000）

1 工程概況

陽泉礦區(qū)某住宅工程建設(shè)項(xiàng)目由2棟高層建筑組成，地上32層，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，基底壓力約650kPa。該場(chǎng)地地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，場(chǎng)地由新近人工填土、第四紀(jì)晚更新世粉質(zhì)黏土及石炭紀(jì)煤系地層組成。

擬建場(chǎng)區(qū)下伏存在12#、15#煤層采空區(qū)。12#煤層埋深約11～15m，煤厚0.7～1.4m；15#煤層埋深50～55m，煤厚5.0～7.0m。場(chǎng)區(qū)下伏采空區(qū)為小窯開采，非正規(guī)綜合開采，規(guī)模小，年代久遠(yuǎn)，開采時(shí)間不詳，開采方式為穿巷式。

2 注漿法的作用機(jī)理

注漿法的作用機(jī)理為：（1）通過注漿，能有效充填冒落帶巖石空隙及空洞，增強(qiáng)冒落帶巖石密實(shí)度，提高原冒落帶巖層砌體結(jié)構(gòu)的整體剛度，阻止頂板繼續(xù)跨落；（2）依靠漿液良好的流動(dòng)性，對(duì)節(jié)理、裂隙、層理等軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行充填膠結(jié)，提高其抗剪強(qiáng)度，增加裂隙帶的整體性；（3）水泥、粉煤灰漿液凝固后具有一定強(qiáng)度，經(jīng)過對(duì)采空區(qū)充填加固，巖石的穩(wěn)定性增強(qiáng)，地基承載力提高[1]。

3 治理設(shè)計(jì)

3.1 鉆孔設(shè)計(jì)

采空區(qū)注漿鉆孔分一般注漿孔和帷幕注漿孔。在治理范圍內(nèi)沿四周布設(shè)帷幕注漿孔，鉆孔間距5.0m。一般注漿孔按間排距7.57m，孔距10.0m，梅花形布孔。治理采用分步治理，第一步對(duì)12#煤層采空區(qū)進(jìn)行治理，孔深至12#煤層底板下0.5m或采空區(qū)鉆探掉鉆時(shí)終孔。12#煤層采空鉆孔設(shè)計(jì)深度按15m考慮。其中，按鉆孔總數(shù)2/3的鉆孔直接鉆至15煤層或采空區(qū)。第二步對(duì)15#煤層采空區(qū)進(jìn)行治理，從地面12#煤治理鉆孔附近0.5m開孔，鉆孔間排距同12#煤采空區(qū)治理鉆孔，孔深至15#煤底板0.5m或15#煤采空終孔，設(shè)計(jì)孔深55m。設(shè)計(jì)工程量鉆孔328個(gè)，鉆探進(jìn)尺9 840m，設(shè)計(jì)注漿量13 350m3。

3.2 漿液配比

采用水泥粉煤灰漿液。水泥采用P·S32.5水泥，電廠Ⅲ級(jí)粉煤灰，普通生活用水。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，可取12#煤層注漿孔固相比1∶1，水固比（一般孔1∶1、帷幕孔0.7∶1）；15#煤層注漿孔固相比2∶8，水固比（一般孔1∶1、帷幕孔0.7∶1）[2，3]。

4 施工技術(shù)要求

4.1 鉆孔施工

鉆孔施工要點(diǎn)包括：（1）測(cè)量放點(diǎn)布設(shè)注漿孔，嚴(yán)格按孔位進(jìn)行施工。先施工帷幕孔，后施工一般注漿孔。第一步先對(duì)12#煤層采空進(jìn)行治理，待注漿結(jié)束后，再進(jìn)行15#煤層采空治理。15#煤層鉆孔位置根據(jù)12#煤層鉆孔位置偏移0.5m。（2）注漿鉆孔孔徑第四系堆積層不得小于108mm，鉆至基巖面以下3m換徑，終孔孔深不小于89mm。帷幕孔采用順序施工，一般注漿孔采用隔孔施工。（3）鉆孔施工過程中，如發(fā)現(xiàn)漏水、掉鉆、埋鉆要詳細(xì)記錄深度、層位和耗水量。

4.2 下注漿管及封孔

下注漿管及封孔應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）鉆孔施工完畢后應(yīng)及時(shí)下入注漿管。下注漿管前應(yīng)準(zhǔn)確校核孔深、變徑、封孔管長(zhǎng)度等。（2）注漿管選用φ42mm鋼管下至基巖面以下3.00m，鋼管采用絲扣連接，托盤制作要規(guī)范。（3）下管前先將托盤以下段注漿管連接，托盤以下注漿管長(zhǎng)度不小于3.0m。下管過程中要保持注漿管垂直，防止堵塞注漿管口。（4）止?jié){段長(zhǎng)度托盤以上5m，基巖面埋深較淺地段，止?jié){段為托盤以上至地表。地表以上注漿管不宜過長(zhǎng)，一般0.6～1.0m為宜。（5）采用純水泥或水泥粉煤灰封孔，封孔材料一般以純水泥為主，有時(shí)可適量添加砂、粉煤灰等，水灰比0.5∶1～0.7∶1。

4.3 鉆孔注漿

4.3.1 漿液配置

漿液配置應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）漿液材料配置：漿液配置應(yīng)按設(shè)計(jì)漿液配合比進(jìn)行，到場(chǎng)水泥按批量取樣送檢，粉煤灰需檢驗(yàn)其等級(jí)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。水、水泥、粉煤灰等原材料要用容器計(jì)量，進(jìn)行配比控制。（2）漿液采用二次攪拌，攪拌機(jī)一次加水到了位后，添加固料，添加固料過程中隨添隨攪，固料添加完畢后攪拌時(shí)間不少于5min。注漿過程中每間隔5min，需攪拌一次，攪拌時(shí)間不少于2min[4]。

4.3.2 注漿施工

先施工帷幕孔，后施工一般注漿孔，帷幕孔采用間歇式注漿的方法，施工時(shí)，12#煤層單孔注漿量達(dá)到25m3時(shí)，停注8～24h，而后復(fù)注10m3停注8～24h，如此循環(huán)，直至停注標(biāo)準(zhǔn)。15#煤層單孔注漿量達(dá)到50m3時(shí)，停注8～24h，而后復(fù)注25m3，停注8～24h，如此循環(huán)，直至停注標(biāo)準(zhǔn)。一般注漿孔采用一次性壓力注漿，施工時(shí)采用隔孔注漿，單排注漿孔間隔20m。首期注漿結(jié)束后，對(duì)剩余鉆孔進(jìn)行注漿，并檢驗(yàn)首期注漿效果。

4.4 注漿停止標(biāo)準(zhǔn)

注漿停止標(biāo)準(zhǔn)包括：（1）孔口管壓力升至1.5MPa以上，穩(wěn)定15min；（2）孔口管壓力未升至1.5MPa，但吃漿量小于75L/min，且持續(xù)15min；（3）地表溢漿。以上各條均可作為停注標(biāo)志，停止注漿4h后，對(duì)所有鉆孔進(jìn)行復(fù)注。

4.5 異常情況相關(guān)處理措施

異常情況相關(guān)處理措施包括：（1）吃漿量大：孔口投砂或加入水泥重量5%的速凝劑。（2）跑冒竄漿液：孔口冒漿時(shí)，重新封孔；地面裂縫跑漿時(shí)，采用小流量濃漿液，減小泵量，及時(shí)回填裂縫。若發(fā)生注漿孔竄漿，對(duì)竄漿孔采用堵頭封堵，繼續(xù)關(guān)注，或兩孔同時(shí)注漿。（3）鉆孔堵塞：因各種故障造成的堵孔現(xiàn)象在捅孔后仍然無效時(shí)進(jìn)行掃孔或重新鉆孔。（4）鉆孔大漏水：采用較稀漿液進(jìn)行灌注；若不漏水，水泥粉煤灰漿液灌滿即可。

5 注漿質(zhì)量檢測(cè)

注漿質(zhì)量檢測(cè)包括：（1）注漿漿液各種配比漿液的析水率和漿液結(jié)石體強(qiáng)度試驗(yàn)，要求漿液結(jié)石強(qiáng)度：12#煤層達(dá)到5.0MPa，15#煤層達(dá)到2.0MPa；（2）檢查孔取芯檢查冒落巖石中漿液充填情況，鉆探取芯為注漿鉆孔數(shù)量的3%～5%，不少于3個(gè)，取芯率85%以上，3個(gè)月以后要求結(jié)石抗壓強(qiáng)度0.2～0.5MPa。要求充填率達(dá)到80%；（3）沉降觀測(cè)：設(shè)地面沉降觀測(cè)網(wǎng)，觀測(cè)期不少于注漿后1年；（4）注漿完成后，應(yīng)委托有相關(guān)資質(zhì)的第三方進(jìn)行檢測(cè)，時(shí)間為施工后3個(gè)月。

6 結(jié)語

該雙層注漿施工方法是筆者根據(jù)自己在實(shí)際施工工作中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希望能對(duì)類似雙層采空區(qū)注漿施工中提供借鑒。