双层采空区建筑地基基础处理措施研究

2020-03-06吕洋

工程建设与设计 2020年14期

关键词：封孔帷幕粉煤灰

吕洋

（阳泉新宇岩土工程有限责任公司，山西阳泉045000）

1 工程概况

阳泉矿区某住宅工程建设项目由2栋高层建筑组成，地上32层，结构形式为剪力墙，基础形式为筏板基础，基底压力约650kPa。该场地地质条件较为简单，场地由新近人工填土、第四纪晚更新世粉质黏土及石炭纪煤系地层组成。

拟建场区下伏存在12#、15#煤层采空区。12#煤层埋深约11～15m，煤厚0.7～1.4m；15#煤层埋深50～55m，煤厚5.0～7.0m。场区下伏采空区为小窑开采，非正规综合开采，规模小，年代久远，开采时间不详，开采方式为穿巷式。

2 注浆法的作用机理

注浆法的作用机理为：（1）通过注浆，能有效充填冒落带岩石空隙及空洞，增强冒落带岩石密实度，提高原冒落带岩层砌体结构的整体刚度，阻止顶板继续跨落；（2）依靠浆液良好的流动性，对节理、裂隙、层理等软弱结构面进行充填胶结，提高其抗剪强度，增加裂隙带的整体性；（3）水泥、粉煤灰浆液凝固后具有一定强度，经过对采空区充填加固，岩石的稳定性增强，地基承载力提高[1]。

3 治理设计

3.1 钻孔设计

采空区注浆钻孔分一般注浆孔和帷幕注浆孔。在治理范围内沿四周布设帷幕注浆孔，钻孔间距5.0m。一般注浆孔按间排距7.57m，孔距10.0m，梅花形布孔。治理采用分步治理，第一步对12#煤层采空区进行治理，孔深至12#煤层底板下0.5m或采空区钻探掉钻时终孔。12#煤层采空钻孔设计深度按15m考虑。其中，按钻孔总数2/3的钻孔直接钻至15煤层或采空区。第二步对15#煤层采空区进行治理，从地面12#煤治理钻孔附近0.5m开孔，钻孔间排距同12#煤采空区治理钻孔，孔深至15#煤底板0.5m或15#煤采空终孔，设计孔深55m。设计工程量钻孔328个，钻探进尺9 840m，设计注浆量13 350m3。

3.2 浆液配比

采用水泥粉煤灰浆液。水泥采用P·S32.5水泥，电厂Ⅲ级粉煤灰，普通生活用水。根据地区经验，可取12#煤层注浆孔固相比1∶1，水固比（一般孔1∶1、帷幕孔0.7∶1）；15#煤层注浆孔固相比2∶8，水固比（一般孔1∶1、帷幕孔0.7∶1）[2，3]。

4 施工技术要求

4.1 钻孔施工

钻孔施工要点包括：（1）测量放点布设注浆孔，严格按孔位进行施工。先施工帷幕孔，后施工一般注浆孔。第一步先对12#煤层采空进行治理，待注浆结束后，再进行15#煤层采空治理。15#煤层钻孔位置根据12#煤层钻孔位置偏移0.5m。（2）注浆钻孔孔径第四系堆积层不得小于108mm，钻至基岩面以下3m换径，终孔孔深不小于89mm。帷幕孔采用顺序施工，一般注浆孔采用隔孔施工。（3）钻孔施工过程中，如发现漏水、掉钻、埋钻要详细记录深度、层位和耗水量。

4.2 下注浆管及封孔

下注浆管及封孔应注意以下事项：（1）钻孔施工完毕后应及时下入注浆管。下注浆管前应准确校核孔深、变径、封孔管长度等。（2）注浆管选用φ42mm钢管下至基岩面以下3.00m，钢管采用丝扣连接，托盘制作要规范。（3）下管前先将托盘以下段注浆管连接，托盘以下注浆管长度不小于3.0m。下管过程中要保持注浆管垂直，防止堵塞注浆管口。（4）止浆段长度托盘以上5m，基岩面埋深较浅地段，止浆段为托盘以上至地表。地表以上注浆管不宜过长，一般0.6～1.0m为宜。（5）采用纯水泥或水泥粉煤灰封孔，封孔材料一般以纯水泥为主，有时可适量添加砂、粉煤灰等，水灰比0.5∶1～0.7∶1。

4.3 钻孔注浆

4.3.1 浆液配置

浆液配置应注意以下事项：（1）浆液材料配置：浆液配置应按设计浆液配合比进行，到场水泥按批量取样送检，粉煤灰需检验其等级是否达到设计要求。水、水泥、粉煤灰等原材料要用容器计量，进行配比控制。（2）浆液采用二次搅拌，搅拌机一次加水到了位后，添加固料，添加固料过程中随添随搅，固料添加完毕后搅拌时间不少于5min。注浆过程中每间隔5min，需搅拌一次，搅拌时间不少于2min[4]。

4.3.2 注浆施工

先施工帷幕孔，后施工一般注浆孔，帷幕孔采用间歇式注浆的方法，施工时，12#煤层单孔注浆量达到25m3时，停注8～24h，而后复注10m3停注8～24h，如此循环，直至停注标准。15#煤层单孔注浆量达到50m3时，停注8～24h，而后复注25m3，停注8～24h，如此循环，直至停注标准。一般注浆孔采用一次性压力注浆，施工时采用隔孔注浆，单排注浆孔间隔20m。首期注浆结束后，对剩余钻孔进行注浆，并检验首期注浆效果。

4.4 注浆停止标准

注浆停止标准包括：（1）孔口管压力升至1.5MPa以上，稳定15min；（2）孔口管压力未升至1.5MPa，但吃浆量小于75L/min，且持续15min；（3）地表溢浆。以上各条均可作为停注标志，停止注浆4h后，对所有钻孔进行复注。

4.5 异常情况相关处理措施

异常情况相关处理措施包括：（1）吃浆量大：孔口投砂或加入水泥重量5%的速凝剂。（2）跑冒窜浆液：孔口冒浆时，重新封孔；地面裂缝跑浆时，采用小流量浓浆液，减小泵量，及时回填裂缝。若发生注浆孔窜浆，对窜浆孔采用堵头封堵，继续关注，或两孔同时注浆。（3）钻孔堵塞：因各种故障造成的堵孔现象在捅孔后仍然无效时进行扫孔或重新钻孔。（4）钻孔大漏水：采用较稀浆液进行灌注；若不漏水，水泥粉煤灰浆液灌满即可。

5 注浆质量检测

注浆质量检测包括：（1）注浆浆液各种配比浆液的析水率和浆液结石体强度试验，要求浆液结石强度：12#煤层达到5.0MPa，15#煤层达到2.0MPa；（2）检查孔取芯检查冒落岩石中浆液充填情况，钻探取芯为注浆钻孔数量的3%～5%，不少于3个，取芯率85%以上，3个月以后要求结石抗压强度0.2～0.5MPa。要求充填率达到80%；（3）沉降观测：设地面沉降观测网，观测期不少于注浆后1年；（4）注浆完成后，应委托有相关资质的第三方进行检测，时间为施工后3个月。