采空区注浆工程施工技术方案

王 兴 亮

(山西省宏图建设集团有限公司，山西 太原 030000)

采空区注浆工程施工技术方案

王 兴 亮

(山西省宏图建设集团有限公司，山西 太原 030000)

结合晋城市吴王山小区项目的自然与地质环境条件，介绍了该项目采空区注浆工程的设计方案，并阐述了注浆材料选择与配制的方法，提出了注浆质量的检验措施，为注浆工程施工积累了经验。

采空区，注浆孔，钻孔技术，质量检测

1 工程概况

山西太行置业吴王山小区项目采空区注浆工程(组团二商品房区)，工程由山西太行置业房地产开发有限责任公司投资兴建。地处晋城市市区西南部，牛匠村村北，西环路西侧，中原西街北侧。南北宽约190 m，东西长约350 m，呈长方形，占地面积约58 150 m2，项目包含9栋29层～32层的高层建筑物以及裙楼和成片地下车库。

根据甲方要求，项目施工分为两个阶段进行，其中一期工程为2-1号，2-3号，2-6号，2-7号楼所处区域及其楼之间的地下车库区域；二期工程为2-2号，2-4号，2-5号，2-8号，2-9号楼所处区域及其楼之间的地下车库区域。其中一期项目于2015年5月开始，已于2016年3月完成钻孔施工及部分注浆孔注浆。根据甲方要求计划2016年4月开始对二期工程进行治理。

本方案仅适用于对二期工程(2-2号，2-4号，2-5号，2-8号，2-9号楼所处区域及其楼之间的地下车库区域)施工。根据施工图设计，现有二期工程主要施工工程量为：拟治理区域为2-2号，2-4号，2-5号，2-8号，2-9号楼所处区域及其楼之间的地下车库区域，治理面积约52 515 m2，设计钻孔269个，其中帷幕孔110个，注浆孔159个，该区域主要治理煤层为9号、15号煤层，其中9号煤层设计孔深为70 m～80 m，15号煤层设计孔深为100 m～110 m；设计注浆量28 408 m3，设计单孔注浆量约为145 m3。

由于现场施工条件制约，对现场内所设计的钻孔进行了调整，具体以实际施工为准。

2 自然、地质环境条件

2.1 气象与水文

工作区属大陆性季风气候，年平均降水量590.8 mm，多集中在7月份～9月份，最大降雨量176.4 mm，年平均气温7.9 ℃～11.7 ℃，最高气温7月份，平均气温19 ℃～25 ℃,极端最高气温可达40.2 ℃，最低气温在1月份～2月份，月平均气温为-4 ℃～-7 ℃；极端最低气温-24 ℃，年平均降水量618 mm，年平均蒸发量2 200 mm，无霜期141 d～189 d，标准冻结深度43 cm。

2.2 工程地质条件

工作区影响拟建吴王山小区稳定性的主要工程地质问题为煤矿采空区。根据《山西太行置业吴王山小区项目岩土工程采空区勘察报告》(中冶地集团西北岩土工程有限公司)及《山西太行置业吴王山小区项目(组团二区)采空区治理施工图设计》资料，本区段煤矿采空区为三个采空异常区，编号对应Ⅰ号～Ⅲ号，其中Ⅰ号为15号煤层采空异常区，Ⅱ号为9号煤层采空异常区，Ⅲ号为3号煤层与9号煤层双层采空异常区。场地内Ⅰ号异常区15号煤层采空区埋深100 m～110 m，采厚2.8 m～3.1 m；Ⅱ号异常区9号煤层采空区埋深50 m～65 m，采厚0.5 m～1.3 m；Ⅲ号异常区3号煤层采空区埋深20 m～30 m，采厚1.7 m～5.2 m，9号煤层采空区埋深50 m～65 m，采厚0.5 m～1.3 m。采空区内已经完全充水。3号煤层顶板大多为泥岩，9号煤层顶板大多为石灰岩；15号煤层顶板大多为灰岩。治理区域内地层总体走向NE-SW，倾向NW，倾角3°～10°，局部有平缓向斜。根据《建筑抗震设计规范》附录A，本区地震基本烈度为本区抗震设防烈度为6度，第三组，设计基本地震加速度为0.05g。

3 注浆孔设计

根据施工图设计，本次采空区处理根据建筑物所在场地及占地面积进行注浆孔布设，采用双层帷幕孔、小间距注浆孔的方法进行采空区注浆设计。根据工程经验结合公式计算结果，9号煤及15号采空区治理范围的宽度和长度取平均值为场地四周外延38 m，3号煤采空区治理范围为划定的3号煤采空区异常边界外延25 m。

本次商品房二期治理区域范围内存在采空区为9号煤层采空区及15号煤层采空区，根据设计可知，9号煤层治理范围东起2号～4号楼东侧约20 m，西至2号～9号楼东部边界，治理面积约为27 969 m2，其中布置采空区帷幕孔35个，其中1维帷幕孔16个，钻孔间距10 m，2维帷幕孔19个，钻孔间距10 m。楼建筑范围内部注浆孔50个，主要建筑物内的注浆孔间距排距均为10 m，地下车库范围内注浆孔42个，地下车库间距排距均为15 m，按照梅花形布置。15号煤层治理区域位于9号煤层治理区域西侧，其中布置采空区帷幕孔75个，其中1维帷幕孔41个，钻孔间距10 m，2维帷幕孔34个，钻孔间距10 m，楼建筑范围内部注浆孔33个，主要建筑物内的注浆孔间距排距均为10 m，地下车库范围内注浆孔34个，地下车库间距排距均为15 m，按照梅花形布置。设计钻孔钻至采空区底板以下1.0 m处。在实际施工过程中，应根据不同位置煤层垮落的厚度及形成冒落带高度的不同，钻孔深度进行相应调整。

本次实际施工中由于拟建2号～9号楼所处位置位于工厂内，工厂未能拆迁，因此甲方协商后，对该区域内的注浆孔不进行施工，对其北侧、西侧帷幕孔也不进行施工。拟治理15号煤西侧两排帷幕孔由于均位于工厂、民房区域内，其施工难度大，在实际施工中经与设计方沟通后，均会对其进行调整。各钻孔在实际施工中均会根据现场地形、现场施工环境进行调整。

4 施工顺序

无论钻孔或注浆，采用先施工帷幕孔，后施工注浆孔；先施工取样孔，后施工非取样孔，先施工底板标高位置相对较低位置的注浆孔，再沿岩层倾向由低向高、由边部向中心开展施工。

5 钻孔技术要求

1)注浆孔位置采用全站仪和50 m钢尺按设计图纸实地测量定位，如遇特殊情况不能按设计图纸位置施工时，钻孔位置不应超过设计位置0.5 m的范围。

2)开孔孔径为直径110 mm，钻进至相对稳定基岩5 m后，变径为直径89 mm，钻孔至采空区底板下1.0 m时达到设计深度，经设计、监理及建设单位验收符合要求后，进行下道工序施工。

3)一般注浆孔不取芯样，但要求对整个钻探过程的原始记录做好，特别是各种土层厚度、变径深度及采空区顶底板深度要重点记录。

4)钻孔施工过程中，如发现漏水、掉钻、埋钻、见软、见硬等现象要详细记录其深度位置、土层情况及用水量等。

5)取样孔应选择具有代表性部位进行取样检测，根据该工程实际情况取每栋主楼范围内布置的孔为取样孔，取样孔数量应不少于总孔数的2%～5%，故每栋主楼范围内取3个取样孔；采取芯样时采空区部位岩芯采取率不小于30%，其他部位采取率不小于60%，并对全过程做好原始记录工作。

6)钻孔时应保持钻杆垂直，偏差应小于1%。

7)在注浆孔成孔施工完成并验收合格后，下φ50 mm注浆管至稳定基岩下5 m，注浆管采用封闭泥浆封堵固定措施，注浆管连接采用管箍连接，然后采用碎石混凝土封闭孔口段，封闭孔口段高度不小于5 m。

6 浆液配合比设计

根据以往工程经验和当地的材料供应情况，确定注浆浆液为水泥粉煤灰浆，其水固比为1∶1.0～1∶1.3，水泥占固相的30%，粉煤灰占固相的70%。在正式施工前，应按施工时使用的水泥、粉煤灰、水在试验室作浆液配比试验，试验内容应包括每立方米浆液干料含量、初终凝时间、结石率、试块无侧限抗压强度等。

7 注浆材料及其质量要求

注浆材料由水、水泥、粉煤灰以及外加剂等组成，必要时应添加部分粗骨料(矿渣砂、石粉等)。施工用水一般为饮用淡水，但不应采用含硫酸盐大于0.1%、氯化钠大于0.5%以及含过量糖、悬浮物质、碱类的水；水泥宜用P.O42.5普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，其性能、成分等应符合国家现行标准及规范中的相关规定，并且要求新鲜无结块；粉煤灰要求其细度模数不粗于同时使用的水泥，烧失量小于3%，其他各项指标应符合二级粉煤灰的国家现行标准；砂选用天然砂或人工砂，粒径不大于2.5 mm，细度模数小于2%，含泥量及有机物含量小于3%；石屑或矿渣最大粒径不大于10 mm，含泥量及有机物含量不大于3%；添加的水玻璃模数宜为2.5～3.0，浓度不低于30Be′～40Be′。

8 注浆材料的配制

1)按设计的浆液配合比进行施工，单筒搅拌量应在现场试称量，然后按照称量结果选用合理的水泥、粉煤灰及水的用量。

2)现场加料应先在搅拌池内放入规定量的水，再加入水泥、粉煤灰，待搅拌均匀后，最后加入外加剂。

3)浆液分两级搅拌；一级搅拌池的搅拌时间不得少于3 min，随后进入二级搅拌池；进入二级搅拌池必须用滤网过滤且停留时间不超过4 h。

9 注浆技术要求

1)施工程序。注浆是采空区治理工程的最终目的，更是工程施工的核心。注浆施工顺序为注浆站建设→一级搅拌→二级搅拌(加速凝剂)→注浆(先注外围孔后注注浆孔)→记录孔口压力→达到设计要求→注浆结束→封闭孔口。

2)注浆施工方法。注浆施工的顺序同注浆孔的成孔顺序，且应与之速度匹配。每孔注浆前或必要的间歇期间采用清水洗孔，压水时间不得小于5 min。在钻探过程中，岩层若为以遇水软化岩石为主时，注浆前可不进行压水冲洗，孔内不返水孔和掉钻孔可不进行压水冲洗。

帷幕孔注浆:采用浆液浓度先稀后稠的方法，起始注浆水固比采用1∶1.0，注浆开始后，要定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过程中发生的各种现象，收集原始数据，并根据实际情况，及时调整注浆量和浆液浓度。若某一浓度浆液的注入量已达设计量的20%以上或灌注时间已达2 h，而注浆压力和单位吸浆量无明显变化时，应调浓一级或两级灌注，在注浆后期泵压逐渐升高或吸浆量逐渐减小的情况下，不应改变其水固比。当单位吸浆量大于250 L/min时，可越级变浓，同时还可添加必要的速凝剂等外加剂。注浆过程中若出现地表裂隙大量跑浆时，应采用间歇式注浆或减小泵量及采取地表充填裂隙的措施，阻止浆液从地面大量流失。

注浆孔注浆：开灌水固比采用1∶1.0，在注浆孔刚开始灌注过程中应尽量避免间歇式注浆，在注浆中期可调整水固比至1∶1.2，在注浆末期时，可根据具体情况采取添加粗骨料、调整吸浆量、减小泵压等办法。

10 注浆质量检测

采空区治理工程结束后，委托第三方进行注浆质量检测，根据以往经验，结合钻探和物探资料，做出综合评价，在全面分析研究这些资料的基础上，最终确定注浆质量是合格的；无需补充注浆。

[1] 《建筑施工手册》编委会.建筑施工手册[M].第5版.北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2] 山西省地质工程勘察院，山西太行置业吴王山小区项目采空区注浆工程施工图设计[Z].

On construction technique scheme for grouting projects in goaf

Wang Xingliang

(ShanxiHongtuConstructionCo.,Ltd,Taiyuan030000,China)

Combining with the natural and geological conditions of Wuwangshan Complex in Jincheng City, the paper introduces the design scheme for the grouting project of some goaf in the program, illustrates the grouting material selection and proportion methods, and points out the inspection measures for the grouting quality, so as to accumulate the experience of the grouting projects.

goaf, grouting hole, drilling technique, quality inspection

1009-6825(2017)01-0098-02

2016-10-26

王兴亮(1982- )，男，工程师

TU472

A