废弃采矿区的超大面积地基处理

金 科 曾 波 王佳男 杨忠诚

中建五局第三建设有限公司 湖南 长沙 410004

1 工程概况

山东淄博建陶产业创新示范园（图1），一期占地1.1 km2，共10栋单体，整个厂区原为已废弃的制陶采矿区，高差为52 m，单体间地基高差在3～9 m之间。园区场地平面设计采用总长10 km的现浇衡重式毛石挡土墙分隔成台阶分布，充分体现了借用地势、合理优化、兼顾使用及节省成本的特点。本工程所辖区域地质复杂，场地回填深度多在8 m左右，局部采石坑深近20 m且存在采空区。

图1 产业园效果图

2 工程特点

1）工程量大、工期紧：建陶产业园工程涉及约1 400 000 m3土石方的开挖及运输。

2）投入设备多、多种开挖方式交叉作业：以爆破和油锤破碎相结合的方式为主，高峰期投入挖机油锤110余台、运输车辆130余辆、爆破钻孔机械14台。

3）采空区治理：采空区治理属于地下作业，不可预见性因素多，施工不可控，工程施工难度大。

4）超深矿坑处理：矿坑超深回填压实度若控制不到位将导致基层发生大面积沉降，因此，防止基坑沉降及矿坑边角处理是基坑回填控制的难点。

3 矿区地基处理施工措施

3.1 废弃矿区场地开挖

3.1.1 废弃矿区爆破施工

场地平整阶段主要采用土石方爆破工艺，局部采用油锤破碎配合施工。根据当地地质岩石情况及爆破深度，确定爆破的钻孔深度及装药量。本工程有大面积的坚硬岩石区，爆破深度小于2.0 m时，采用凿岩机浅眼爆破，爆破深度大于2.0 m时，采用潜孔钻深孔爆破。

3.1.2 施工要点

1）基坑开挖前，不能盲目开挖，必须充分了解地质条件，根据地质条件多方对比后选择合理的施工方案，再进行施工，避免投入大、工效低的状况。

2）施工前必须查清各障碍物的产权负责人，进行责任分工，现场及时设立围挡，圈定施工区，控制人员出入。

3）爆破施工过程中钻孔过深易超爆，炸药不够爆破不完全，将花费大量机械二次破除，在爆破施工过程中要逐孔检查孔深和炸药用量。

3.2 场地回填地基处理

3.2.1 方案确定比选

通过对周边情况进行调查，组织专家论证会，通过各种处理方式的对比分析，最终选择采用强夯方式处理地基，地基承载力检查满足要求且强夯优点显著。

3.2.2 强夯工艺

强夯工艺流程为：场地回填→清理场地平整→标第1遍夯点位置→夯机就位对准夯点→夯锤自由下落夯击→完成第1遍夯机→推平夯坑、间歇期→标定第2遍夯点并按要求做第2遍点夯→低垂满夯、验收[1-2]。

3.2.3 强夯施工

1）施工准备。施工前进行试夯，选择有效加固深度、夯击能、夯击次数、夯击遍数、间隔时间及夯点布置等参数，应根据现场控制网及布点图，进行夯点布设。

2）夯机就位、起夯。将夯机开到指定强夯区域，夯击时，先将夯锤起吊至距地面约300 mm，锤中心对准夯点，偏差不得大于50 mm，保证落锤平稳，在每坑夯击未完前不宜变更吊车位置和起吊幅度，以免落锤变位。

3）夯击停锤标准采用双控。每点夯击次数不得少于试夯确定的击数，以最后两击的平均夯沉量不大于规定值作为主控。

3.2.4 超深矿坑的处理

超深矿坑的处理需分2步回填（图2）。

图2 超深矿坑处理方式

1）第1步回填：矿坑下部坚硬岩石区进行分层回填、分层强夯，从低向高处回填，每层回填高度不超过6 000 mm。在靠近岩石直壁处可适当加大夯击能，利用能量扩散来加固无法强夯的边角部位，以保证每层回填的密实度，减少沉降。

2）第2步回填：在矿坑上部距矿坑顶岩石面以下4 000 mm处，向矿坑外侧开宽4 m、高2 m的台阶，保证回填土结合紧密，减少岩石与回填土间的沉降差。

3.2.5 施工要点

1）强夯回填宜高于回填面800 mm，避免二次回填，回填料控制含水率，减少雨水浸泡，如果含水量丰富，会导致地基出现橡皮土地基，施工前必须做好排水措施。

2）若夯锤落下发生错位或夯坑倾斜过大时，应及时用回填料将夯坑填平，在检查夯锤起吊是否位于中心并予以补夯后，方可进行下一道工序。

3）当夯坑过深时，立即停夯，向夯坑内填料直至与坑顶平齐，如此重复，直至满足规定夯击次数及控制标准，完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时，可用挖机随时清理。

4）施工过程中振动比较大，容易产生扰动和扰民，不适合用于离建（构）筑物比较近的区域，对振动敏感区域还需设置减振隔离带。

3.3 采空区治理

3.3.1 采空区治理工艺流程

采空区治理流程为：采空区调查→采空区物探→专家论证→根据论证意见，地基稳定性不满足要求的，制订相应治理方案→采空区治理→治理完成28 d后物探取芯检测→专家论证治理效果→合格后完成治理。

3.3.2 治理施工

1）物探检测。采用瞬变电磁法勘探结合深孔钻探相互验证，查明场地采空区分布及垮落等情况。

2）物探结果专家论证。物探结果专家论证评定，若评定地基稳定则可不进行治理，若地基不稳定则必须出方案进行治理。

3）采空治理方案及论证。采空区治理方案必需根据专家物探论证意见，由专业的地勘部门出具，施工方案完成后必须进行专家论证，评定方案的可实施性。

4）采空区注浆治理。由专业注浆队伍对采空区进行注浆治理，过程中必须按方案要求，注意钻孔的顺序，控制帷幕孔、一序孔及二序孔的施工顺序；由专业人员通过钻孔岩芯废渣确定钻孔深度达到设计深度。

5）注浆结果检测论证。注浆完成28 d后，需再次对采空区进行电磁瞬变法和岩石取芯验证注浆的密实度及效果，判定是否需要再次补注。

3.3.3 施工要点

注浆过程中，地下情况不明，不易察觉地底缝隙是否注满或地下浆液发生串孔，所以注浆要控制以下几点：

1）注浆需要先浓后稀再浓。先浓，即保证浆液不至于溢流过远；后稀，即保证浆液能够流得更顺畅，达到注浆密实；再浓，即保证最后停止注浆时不在地表串孔溢流。

2）打孔时要跳打，避免2个注浆孔过近，导致浆液在注浆孔内互窜。

3）用注浆量检查下部不可控状态，单注浆量过大时停注一段时间，或调高配比浓度，避免因地下原因不明导致浆液窜流。

4）注浆时必须要专人看管，防止浆液在地表溢流或喷射，造成浆液浪费。

4 安全及环境保护措施

4.1 安全保护措施

1）在油锤破碎周边设置警戒线，保护人身安全，拉土车辆减速慢行。

2）每次爆破作业时，每个方向及重要位置均应在危险区边界设置警戒人员及明显标志。

3）强夯施工区拉设警戒线，禁止非施工和操作人员进入该区域。

4）针对碎石等易溅起物，准备好安全防护用品和防护器材，提高施工人员自我防护能力。

5）起重工挂钩后，应避入安全区，并密切注意落锤后飞溅物走向，避险迅速有效，无论在什么情况下，严禁将头、手、脚伸入锤下，修整坑底时应将锤降至安全区。

6）注浆时，必须先从小到大地缓慢打开注浆阀门进行注浆，注浆过程中要注意压力表的变化情况。

7）操作时施工人员接好管头，施工人员身体必须离开500 mm以上，注浆管严禁正对人。

4.2 环境保护措施

1）施工现场内道路平整完好，无污泥积水，施工排水严格按施工组织设计执行，做到有路必有沟，下雨不积水，行车无阻碍。

2）噪声防治：对距噪声源较近的施工人员，采取劳保措施；注意保养机械和正常操作，尽量在噪声源采取措施降低爆破噪声；为保证施工现场居民的夜间休息，尽量在白天进行爆破。

3）大气污染防治：经常对施工区域采用洒水车进行洒水降尘；在爆破区周边道路设置喷淋系统，进行现场降尘；对空气进行适时监测，当天PM2.5值超过当地许可范围后，停止所有扬尘作业，用现场降尘设备洒水降尘。

4）水土保持：施工期间不随意破坏设计范围外的任何植被及超占设计范围外的任何土地；土石方弃渣应妥善处理，不得侵占正式工程建筑物位置、挤压河道、污染水源、毁坏农田等。

5 结语

随着社会的发展，工业园区远离人口密集区，选址于偏远地带的趋势越来越明显，地基处理情况复杂，大面积高填方地基处理的形式越来越常态化。在目前环保大环境的影响下，不同地质的复杂废弃区域治理，将日益提上日程。本工程从设计、施工及后期维护，本着绿色施工的原则，对项目使用经验进行总结，为后续相似工程施工提供经验，在未来地基处理领域的应用必将越来越广泛。