人工挖孔灌注樁在煤矸石回填場地的應用

李斌宇

（太原東山煤礦有限責任公司，山西 太原 030043）

1 工程概況

某煤礦為基建礦井，礦井設計產能由60萬t/a提升至120萬t/a。因礦井設計能力提升，需在工業廣場北部擴建綜采設備檢修車間，主要用于存放檢修礦井機械化生產中的綜合采煤機支架。檢修車間建筑面積1200m2，平面布置為66m×18m/21 m，結構形式為裝配式鋼筋混凝土架結構，柱間距為6 m混凝土柱，層面采用18 m梯形鋼屋架，1.5m×6.0 m預應力鋼筋混凝土墻板，維護結構為240 mm厚水泥砂漿砌機磚，場區抗震設計裂度為8度，內部設一部橋式起重機，Q=20 t/s，Gc=16.5 m，中級工作制。

2 場地布置及地質情況

2.1 場地布置

礦井主工業廣場占地80畝，布置在東西兩面為丘陵，南北狹長的二級階地上，工業廣場內有一條都溝河南北向穿越工業廣場。為充分利用土地，在都溝河上砌筑了4.5 m×50 m（R=2.5 m）半圓拱石砌暗涵，涵洞上利用礦井井筒施工中產生的近10萬m3的煤矸石回填造地形成主工業廣場，回填造地工業廣場占總工業廣場面積近40%。綜采設備檢修車間布置在工業廣場北部的煤矸石回填區內。

2.2 場地地質地貌

礦井位于呂梁山中段東翼，井田所在地為山地丘陵，山勢較大。工業廣場位于桃園村內的都溝河兩岸的溝坡二級階地上。場地屬中低山區，場地中心為都溝河，河道上口寬 40 m，河底寬 14～20 m，呈“U”字型溝谷地貌。

2.3 場地基質情況

場地內主要由近4 a多的煤礦井筒施工中產生的煤矸石回填造地而成，屬新近回填場地，地基由新到老的描述如下：

（1）煤矸石填層：雜色（黑色為主），土質不均勻。主要有粗細不勻的煤矸石、細砂巖，建井時直接傾倒，人工回填未經碾壓，呈松散狀，回填深度6.9～10.2m。淺表層1～1.5m內已風化，較密實。（2）溝底河床：二疊系下統山西組（p1），由淺灰、灰白、灰色含礫石、細砂巖和灰色砂質泥巖、泥巖，風化程度低。（3）場地內未發現采空區。（4）都溝河為季節性河，水位一般為0.4～1.0 m，河水對鋼筋混凝土無腐蝕性。

3 地基處理方案選擇及質量要求

綜采設備檢修車間是礦井機械化生產中必備的檢修和存放綜采支架的主要建筑，支架一般單架重12～14 t。車間要求布置在距礦井井筒較近的地方，便于地面軌道運輸和裝卸。由于受礦井工業場地及占地的限制，最終選址在工業廣場東北部的煤矸石回填區上，且規劃車間的中間留一條暗涵南北穿越整個車間。由于無法使用強夯技術進行地基處理，原設計的獨立混凝土根基需進行修改。經過技術、經濟和工期比較，最終選擇人工挖孔鋼筋混凝土澆筑樁基礎，并按 “一樁一柱”形式布置。

3.1 樁基設計

（1）人工挖孔灌注樁設計樁徑φ1.2 m，工程樁長8.4～11.7m。以下臥層砂巖為樁端持力層，要求保證樁端進入中風化巖層中的深度不小于1.5 m。（2）樁主箱筋φ25，箍筋采用螺旋式φ8@-250（樁頂下4.0m內箍筋加密為@150，并沿樁長每隔2.0 m增加一道φ18加強箍筋）。（3）樁身混凝土強度等級C25，鋼筋保護厚度50 mm。（4）單樁極限承載力標準值為3000kN。

3.2 施工質量要求

（1）樁徑偏差不大于50 mm，垂直偏差不大于0.5%，樁中心允許偏差20mm。（2）樁底沉渣厚度不大于50 mm。（3）樁身混凝土澆注應滿足《建筑樁基技術規范》（JGJ94-94）6.3.22條的規定。（4）鋼筋籠制作允許偏差：主筋間距允許偏差10 mm，箍筋間距允許偏差20 mm，鋼筋籠長度允許偏差50mm。

4 施工中的主要技術要點

人工挖孔灌注樁已有成熟的施工技術措施，針對本工程的特點主要采用了以下幾方面措施。

（1）同排樁基采用間隔挖孔的方法。根據施工場地回填時間短的實際，在樁基開挖時，為防止塌孔和群樁開挖時的相互擾動，采用了間隔挖孔的方法。當遇到大的孤石和集中松散層時，采用隔兩樁開挖，待開挖樁澆注完混凝土后再逐次開挖，可減少開挖的暴露時間，快速掘進，及時護壁和澆筑混凝土。

（2）短掘和增加臨時支護。鑒于開挖的煤矸石松散特點，采用了“短掘短護”的方法。掘進進尺由常規的1.0 m改為0.6m。借鑒煤礦井筒巷道施工中錨網噴漿支護的方法，針對開挖后壁面矸石自立性能較好的實際，用礦井井筒支護用的φ8@100×100鋼筋網先對樁孔壁進行臨時支護，防止下挖時松散矸石松動垮落造成塌孔。

為加強鋼筋網的支護強度，防止鋼筋網位移，在徑向用φ18“100L-600”型短鋼筋打入樁壁起類似錨桿的作用。先噴40mm厚細石混凝土進行臨時支護，噴層內配置鋼筋網目的在于增加噴層的抗壓、抗變強度，提升擴碹鋼筋混凝土的剛度，同時噴射混凝土由于噴射強度可有效充填孔洞孔隙。

（3）用噴射混凝土及時護壁。護壁采用“噴射混凝土”的方法，噴漿厚度80mm，護壁混凝土標號不小于C25。在整體工程樁施工過程中，待一批（一般為5個左右）樁坑用鋼筋網支護完成后，用改進后的ZPH-Ⅱ型混凝土噴射機對樁壁進行噴混凝土支護，噴層厚度一般為80～100mm，初噴厚度為設計厚度的一半左右，待初噴層終凝后即可進行下段的掘挖，再到下步的新掘段完成并用鋼筋網支護完成后，將上段的復噴與下段的初噴一次完成，如此依次完成樁的護壁。噴射混凝土護壁改變了以往的“喇叭形鋼模”護壁方法，有效提高護壁的效率。

（4）保證樁頭擴底尺寸和入巖深度。針對邊山有坡面和風化程度不同的問題，首先要清除山坡上的強分化巖層，保證最低傾斜面的入巖深度要達到或大于設計要求的深度；同時要保證樁頭擴底尺寸。對較軟的巖石采用風鎬擴底，對較硬的砂巖采用電爆破。當樁頭擴底尺寸及入巖深度須檢查符合要求后，應及時清理孔底浮土、松動石塊。用不低于樁身標號的混凝土進行封底，以減少持力層巖石受水和風化，同時可減少樁端沉磧現象。

5 結語

該礦井綜采設備檢修車間建在新近回填的煤矸石場地上，采用人工挖孔灌樁技術后，取得了良好的效果。采用“六錨一”錨樁反力梁法對6根樁進行的靜載試驗表明，各項指標都滿足設計要求。動態試驗全部為Ⅰ類樁，特別是針對“煤矸石”這一特殊回填土場地，采取這些設計和施工技術和安全措施，可為處于特定地區煤礦地面建筑工程的地基處理提供有益的借鑒。

[1]程永雙.淺談人工挖孔樁的施工方法[J].山西建筑，2008(34):100-101.

[2]彭宏偉.復雜地質條件下人工挖孔樁施工護壁支護技術.科學時代，2010（8）.