樁基施工技術(shù)在礦山建設(shè)工程中的應(yīng)用

賈麗芳

（山西應(yīng)用科技學(xué)院，山西 太原 030062）

礦產(chǎn)資源是支撐我國經(jīng)濟建設(shè)的主要資源，在能源生產(chǎn)與消費中占據(jù)重要地位。在礦產(chǎn)資源大量開采的環(huán)境下，能源需求與供給之間的矛盾不斷增加。工業(yè)領(lǐng)域無法適應(yīng)日益減少的資源開采現(xiàn)狀，嚴(yán)重制約著其發(fā)展[1]。為了滿足礦產(chǎn)資源的使用條件，礦山建設(shè)工程推陳出新，利用現(xiàn)代化技術(shù)﹑智能化技術(shù)，在一定程度上提升了礦產(chǎn)資源的開采能力[2]。礦山建設(shè)工程是一項較為復(fù)雜的工程，投資大﹑風(fēng)險高﹑回報高，是礦山建設(shè)工程的特點。由于礦山建設(shè)工程生命周期較長，施工人員較多，礦區(qū)人員的安全開采問題至關(guān)重要[3]。礦山建設(shè)工程中工程量較大，使管理人員更加注重施工周期，忽略了施工安全性問題，造成了較多較大的安全事故隱患，同樣對礦山建設(shè)工程造成了較大的隱患。礦山建設(shè)工程會受到地質(zhì)條件﹑人為條件﹑施工條件﹑管理條件等多個因素的影響，增加了建設(shè)風(fēng)險，影響施工周期[4]。樁基施工作為礦山建設(shè)工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其穩(wěn)定性亟待加強。因此，本文研究了一種基于樁基施工技術(shù)的礦山建設(shè)工程建設(shè)方法。從礦山樁基材料﹑土層等施工條件的角度出發(fā)，以期為從根本上解決樁基施工失穩(wěn)現(xiàn)象，最大限度提高礦山樁基的穩(wěn)定施工效果提供一定幫助。

1 工程概況

本文以X礦山建設(shè)工程為例，設(shè)計基于樁基施工技術(shù)的礦山建設(shè)工程建設(shè)方法。X礦山建設(shè)工程位于某市，礦井建設(shè)投資較多，礦區(qū)井田范圍東西走向為20080m，南北走向約2160m[5]。礦井面積約28.12km2，-700m高程的水平涌水量為952.13m3/h，最大涌水量約1128.43m3/h。受該市的水文地質(zhì)條件影響，施工技術(shù)條件中等，施工內(nèi)容包括立井井筒﹑巖石斜巷﹑平巷﹑礦層平巷﹑開采準(zhǔn)備﹑礦區(qū)等方面。目前來講，凍結(jié)段的立井井筒已經(jīng)施工800m，基巖段的立井井筒已經(jīng)施工1000m，巖石斜巷施工1000m，平巷施工2000m，礦層平巷施工2500m。為了使礦山建設(shè)工程建設(shè)得更加便捷，本次工程在剩余的施工區(qū)域應(yīng)用樁基施工技術(shù)，提高礦山建設(shè)工程的整體建設(shè)水平。

2 基于樁基施工技術(shù)的礦山建設(shè)工程建設(shè)方法設(shè)計

2.1 埋設(shè)礦山碎裂帶鋼護(hù)筒

在X礦山建設(shè)工程中，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，地表下方存在較大的填石層，填石層下方還存在較厚的淤泥，樁基施工過程中，困難重重[6]。為保證樁基施工的穩(wěn)定性，本文在施工區(qū)域埋設(shè)鋼護(hù)筒，將樁基保護(hù)在鋼護(hù)筒中，減少碎裂帶對樁基的影響。鋼護(hù)筒埋設(shè)之前，本文對照鋼護(hù)筒的尺寸與實際施工環(huán)境，采用20mm厚度的鋼護(hù)筒，其內(nèi)徑超過鉆頭直徑，選擇200mm的鋼護(hù)筒。護(hù)筒在施工過程中，高出施工地面400mm，埋設(shè)深度以穿過填石層為主[7]。本次工程將埋設(shè)深度設(shè)定為2000mm，在碎裂帶區(qū)域，鋼護(hù)筒直接穿過填石層，進(jìn)入巖石層以下500mm，整體預(yù)埋深度達(dá)到2800mm。每個鋼護(hù)筒之間的中心軸線對應(yīng)，中心軸線與樁基的固定樁位置對應(yīng)，偏差＜10mm即可。具體施工情況如圖1所示。

圖1 鋼護(hù)筒安裝施工圖

如圖1所示，本次工程安裝的鋼護(hù)筒總共100根，護(hù)筒直徑從200mm～400mm不等，護(hù)筒最長為800mm，護(hù)筒之間可連接，形成一個深度2800mm的鋼護(hù)筒，從基礎(chǔ)上減少樁基整體位移現(xiàn)象。

2.2 填充礦山注漿裂縫

受到地形條件影響，X礦山注漿裂縫較多，樁基不能直接施工安裝。本文排查出X礦山建設(shè)工程中的多處注漿裂縫，將其用泥漿進(jìn)行填充，保證礦山樁基施工區(qū)域的完整性。本文選取的泥漿相關(guān)指標(biāo)如表1所示。

表1 礦層泥漿指標(biāo)

如表1所示，礦山注漿裂縫包括了砂層﹑黏土層，以及填石層，是較為嚴(yán)重的注漿裂縫。根據(jù)X礦山建設(shè)工程的地質(zhì)勘測結(jié)果顯示，礦區(qū)砂層被灰?guī)r與泥灰?guī)r兩種巖層包裹，在施工過程中，多處漏漿﹑塌孔[8]。按照本文調(diào)制出的泥漿比重為1.15g/cm3﹑粘度22Pa·s﹑pH值為7﹑膠體率97%﹑含砂率4.0%等指標(biāo)，將泥漿填充到注漿裂縫中，以避免裂縫對樁基施工的影響，保證礦山樁基施工區(qū)域的地質(zhì)條件完整。

2.3 鉆進(jìn)礦山填石層

在注漿裂縫填充完成之后，礦山地下土層環(huán)境得以完整。在此基礎(chǔ)上，本次工程利用ZLJ礦用巖芯鉆機鉆進(jìn)礦山填石層。礦區(qū)土層采用ZLJ礦用巖芯鉆機的擴孔功能，將土層擴大到原來的2倍。土層此時從1800mm變?yōu)?600mm，在填石層直接形成3000mm的孔徑。針對鋼護(hù)筒深度2800mm，本文在孔徑中放置樁基配筋。其中，內(nèi)圈焊接縱筋采用截齒鉆頭，轉(zhuǎn)速為4.27r/min推進(jìn)填石層，推進(jìn)的直徑為150mm，放置內(nèi)圈焊接縱筋；第一撐縱筋采用6.86r/min推進(jìn)填石層，推進(jìn)的直徑為530mm，放置第一撐縱筋；外層螺旋并筋采用球齒鉆頭，轉(zhuǎn)速為12r/min，推進(jìn)直徑為100mm，放置外層螺旋并筋；在內(nèi)圈焊接縱筋周圍放置兩個內(nèi)縱筋并固定，同時放置兩個內(nèi)圈加固筋并固定，即可保證樁基配筋的穩(wěn)定性。具體樁基配筋施工簡圖如圖2所示。

圖2 樁基配筋簡圖

如圖2所示，內(nèi)縱筋與內(nèi)圈加固筋垂直成孔，兩筋角度為90°，垂直偏差未超過0.005°。此時，內(nèi)圈焊接縱筋被內(nèi)縱筋與內(nèi)圈加固縱筋固定住，能夠抵御礦山填石層對樁基的影響。鉆進(jìn)填石層之后，樁基施工區(qū)域得以擴寬，在其內(nèi)安裝的樁基配筋，為后續(xù)樁基安裝提供便利條件。

2.4 安裝混凝土樁基

由于X礦山建設(shè)工程環(huán)境因素較為不穩(wěn)定，本文采用混凝土樁基進(jìn)行安裝，混凝土樁基材料為PO36.7水泥凝膠材料，并摻雜礦渣粉與粉煤灰，降低混凝土材料的水化熱現(xiàn)象。其中，水含量為150g，水泥含量為400g，砂石含量為1256g，粉煤灰含量為70g，礦渣粉含量為60g，外加劑為9.8g，水膠比為0.40。在此條件下，將混凝土樁基進(jìn)行安裝，樁基安裝示意圖如圖3所示。

圖3 樁基安裝圖

如圖3所示，樁基的安裝過程同樣用到了ZLJ礦用巖芯鉆機，在礦井內(nèi)打出一個孔徑大小為50mm的樁基孔，孔徑大小根據(jù)樁基孔變化，其變化誤差未超過0.05mm。在樁基孔處放置30mm的鋼氣管，與下方孔柱相連接，形成一個優(yōu)質(zhì)的連接孔。按照連接孔的區(qū)域下設(shè)混凝土樁基，其水平位移量更小，能夠在真正意義上實現(xiàn)樁基的穩(wěn)定施工。

3 施工結(jié)果

在上述施工條件下，樁基施工完成。本文針對礦山樁基施工情況進(jìn)行分析，利用位移測量儀測量出樁基施工之后的水平位移量，位移量越小，樁基穩(wěn)定性越高；反之，位移量越大，樁基穩(wěn)定性越差。位移測量儀測量樁基情況如圖4所示。

圖4 位移測量儀

如圖4所示，圖4中的位移測量儀面板尺寸為160mm×80mm，機箱深度為100mm，安裝開孔尺寸為（151mm±1mm）×（75mm±1mm），全金屬面框，液晶玻璃面板，符合本次施工需求。同時，該測量儀的供電電源為AC85～265VAC，額定功耗為15WaTTs，各路電路電流為50mA。其中，負(fù)電壓電源為-24VDC±1V，負(fù)電壓電源為+24VDC±1V，可以保證室外位移測量效果。測量儀測量精度為0.01，線性誤差≤0.005，適用于本次工程施工條件。本文將圖4中的位移測量儀放置在樁基上方，測量出樁基的水平位移情況如表2所示。

表2 施工結(jié)果

如表2所示，本文隨機選取出礦井中的10根樁基，將其編號為ZJ110B～ZJ1010B。由于樁基對應(yīng)的土層情況不同，樁基施工之后的最小水平位移也不盡相同。因此，每一個樁基編號對應(yīng)著一個最小位移數(shù)據(jù)。在此條件下，使用本文設(shè)計的基于樁基施工技術(shù)的礦山建設(shè)工程建設(shè)方法，得到的樁基水平位移數(shù)據(jù)均在最小水平位移的范圍內(nèi)。其中，位移量較大樁基編號為ZJ880B，位移量為1.42mm；位移量最小的樁基編號為ZJ440B，位移量為0.15mm。也就是說，使用本文設(shè)計的方法之后，樁基水平位移量在0.15mm～1.42mm范圍內(nèi)波動，水平位移較小，樁基穩(wěn)定性隨之提升，符合本文研究目的。

4 結(jié)語

近年來，礦產(chǎn)資源不斷開采，礦山開采廢料堆砌﹑廢水排放等污染﹑樁基穩(wěn)定性差的開采事故，不僅對周圍生態(tài)環(huán)境造成了較大的污染，還對開采人員造成了較大的安全隱患。新時代下的礦山建設(shè)工程，需要綠色開采，也需要安全開采。因此，本文設(shè)計了一種基于樁基施工技術(shù)的礦山建設(shè)工程建設(shè)方法。通過埋設(shè)鋼護(hù)筒﹑填充注漿裂縫﹑鉆進(jìn)填石層﹑安裝樁基等方式，將樁基的水平位移控制在合適范圍內(nèi)，以避免因為位移較大引發(fā)的樁基失穩(wěn)現(xiàn)象。上述研究旨在減少礦山建設(shè)的安全事故，提高樁基施工穩(wěn)定性，為礦山建設(shè)提供安全保障。