廢棄采礦區的超大面積地基處理

金 科 曾 波 王佳男 楊忠誠

中建五局第三建設有限公司 湖南 長沙 410004

1 工程概況

山東淄博建陶產業創新示范園（圖1），一期占地1.1 km2，共10棟單體，整個廠區原為已廢棄的制陶采礦區，高差為52 m，單體間地基高差在3～9 m之間。園區場地平面設計采用總長10 km的現澆衡重式毛石擋土墻分隔成臺階分布，充分體現了借用地勢、合理優化、兼顧使用及節省成本的特點。本工程所轄區域地質復雜，場地回填深度多在8 m左右，局部采石坑深近20 m且存在采空區。

圖1 產業園效果圖

2 工程特點

1）工程量大、工期緊：建陶產業園工程涉及約1 400 000 m3土石方的開挖及運輸。

2）投入設備多、多種開挖方式交叉作業：以爆破和油錘破碎相結合的方式為主，高峰期投入挖機油錘110余臺、運輸車輛130余輛、爆破鉆孔機械14臺。

3）采空區治理：采空區治理屬于地下作業，不可預見性因素多，施工不可控，工程施工難度大。

4）超深礦坑處理：礦坑超深回填壓實度若控制不到位將導致基層發生大面積沉降，因此，防止基坑沉降及礦坑邊角處理是基坑回填控制的難點。

3 礦區地基處理施工措施

3.1 廢棄礦區場地開挖

3.1.1 廢棄礦區爆破施工

場地平整階段主要采用土石方爆破工藝，局部采用油錘破碎配合施工。根據當地地質巖石情況及爆破深度，確定爆破的鉆孔深度及裝藥量。本工程有大面積的堅硬巖石區，爆破深度小于2.0 m時，采用鑿巖機淺眼爆破，爆破深度大于2.0 m時，采用潛孔鉆深孔爆破。

3.1.2 施工要點

1）基坑開挖前，不能盲目開挖，必須充分了解地質條件，根據地質條件多方對比后選擇合理的施工方案，再進行施工，避免投入大、工效低的狀況。

2）施工前必須查清各障礙物的產權負責人，進行責任分工，現場及時設立圍擋，圈定施工區，控制人員出入。

3）爆破施工過程中鉆孔過深易超爆，炸藥不夠爆破不完全，將花費大量機械二次破除，在爆破施工過程中要逐孔檢查孔深和炸藥用量。

3.2 場地回填地基處理

3.2.1 方案確定比選

通過對周邊情況進行調查，組織專家論證會，通過各種處理方式的對比分析，最終選擇采用強夯方式處理地基，地基承載力檢查滿足要求且強夯優點顯著。

3.2.2 強夯工藝

強夯工藝流程為：場地回填→清理場地平整→標第1遍夯點位置→夯機就位對準夯點→夯錘自由下落夯擊→完成第1遍夯機→推平夯坑、間歇期→標定第2遍夯點并按要求做第2遍點夯→低垂滿夯、驗收[1-2]。

3.2.3 強夯施工

1）施工準備。施工前進行試夯，選擇有效加固深度、夯擊能、夯擊次數、夯擊遍數、間隔時間及夯點布置等參數，應根據現場控制網及布點圖，進行夯點布設。

2）夯機就位、起夯。將夯機開到指定強夯區域，夯擊時，先將夯錘起吊至距地面約300 mm，錘中心對準夯點，偏差不得大于50 mm，保證落錘平穩，在每坑夯擊未完前不宜變更吊車位置和起吊幅度，以免落錘變位。

3）夯擊停錘標準采用雙控。每點夯擊次數不得少于試夯確定的擊數，以最后兩擊的平均夯沉量不大于規定值作為主控。

3.2.4 超深礦坑的處理

超深礦坑的處理需分2步回填（圖2）。

圖2 超深礦坑處理方式

1）第1步回填：礦坑下部堅硬巖石區進行分層回填、分層強夯，從低向高處回填，每層回填高度不超過6 000 mm。在靠近巖石直壁處可適當加大夯擊能，利用能量擴散來加固無法強夯的邊角部位，以保證每層回填的密實度，減少沉降。

2）第2步回填：在礦坑上部距礦坑頂巖石面以下4 000 mm處，向礦坑外側開寬4 m、高2 m的臺階，保證回填土結合緊密，減少巖石與回填土間的沉降差。

3.2.5 施工要點

1）強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，減少雨水浸泡，如果含水量豐富，會導致地基出現橡皮土地基，施工前必須做好排水措施。

2）若夯錘落下發生錯位或夯坑傾斜過大時，應及時用回填料將夯坑填平，在檢查夯錘起吊是否位于中心并予以補夯后，方可進行下一道工序。

3）當夯坑過深時，立即停夯，向夯坑內填料直至與坑頂平齊，如此重復，直至滿足規定夯擊次數及控制標準，完成一個墩體的夯擊。當夯點周圍軟土擠出影響施工時，可用挖機隨時清理。

4）施工過程中振動比較大，容易產生擾動和擾民，不適合用于離建（構）筑物比較近的區域，對振動敏感區域還需設置減振隔離帶。

3.3 采空區治理

3.3.1 采空區治理工藝流程

采空區治理流程為：采空區調查→采空區物探→專家論證→根據論證意見，地基穩定性不滿足要求的，制訂相應治理方案→采空區治理→治理完成28 d后物探取芯檢測→專家論證治理效果→合格后完成治理。

3.3.2 治理施工

1）物探檢測。采用瞬變電磁法勘探結合深孔鉆探相互驗證，查明場地采空區分布及垮落等情況。

2）物探結果專家論證。物探結果專家論證評定，若評定地基穩定則可不進行治理，若地基不穩定則必須出方案進行治理。

3）采空治理方案及論證。采空區治理方案必需根據專家物探論證意見，由專業的地勘部門出具，施工方案完成后必須進行專家論證，評定方案的可實施性。

4）采空區注漿治理。由專業注漿隊伍對采空區進行注漿治理，過程中必須按方案要求，注意鉆孔的順序，控制帷幕孔、一序孔及二序孔的施工順序；由專業人員通過鉆孔巖芯廢渣確定鉆孔深度達到設計深度。

5）注漿結果檢測論證。注漿完成28 d后，需再次對采空區進行電磁瞬變法和巖石取芯驗證注漿的密實度及效果，判定是否需要再次補注。

3.3.3 施工要點

注漿過程中，地下情況不明，不易察覺地底縫隙是否注滿或地下漿液發生串孔，所以注漿要控制以下幾點：

1）注漿需要先濃后稀再濃。先濃，即保證漿液不至于溢流過遠；后稀，即保證漿液能夠流得更順暢，達到注漿密實；再濃，即保證最后停止注漿時不在地表串孔溢流。

2）打孔時要跳打，避免2個注漿孔過近，導致漿液在注漿孔內互竄。

3）用注漿量檢查下部不可控狀態，單注漿量過大時停注一段時間，或調高配比濃度，避免因地下原因不明導致漿液竄流。

4）注漿時必須要專人看管，防止漿液在地表溢流或噴射，造成漿液浪費。

4 安全及環境保護措施

4.1 安全保護措施

1）在油錘破碎周邊設置警戒線，保護人身安全，拉土車輛減速慢行。

2）每次爆破作業時，每個方向及重要位置均應在危險區邊界設置警戒人員及明顯標志。

3）強夯施工區拉設警戒線，禁止非施工和操作人員進入該區域。

4）針對碎石等易濺起物，準備好安全防護用品和防護器材，提高施工人員自我防護能力。

5）起重工掛鉤后，應避入安全區，并密切注意落錘后飛濺物走向，避險迅速有效，無論在什么情況下，嚴禁將頭、手、腳伸入錘下，修整坑底時應將錘降至安全區。

6）注漿時，必須先從小到大地緩慢打開注漿閥門進行注漿，注漿過程中要注意壓力表的變化情況。

7）操作時施工人員接好管頭，施工人員身體必須離開500 mm以上，注漿管嚴禁正對人。

4.2 環境保護措施

1）施工現場內道路平整完好，無污泥積水，施工排水嚴格按施工組織設計執行，做到有路必有溝，下雨不積水，行車無阻礙。

2）噪聲防治：對距噪聲源較近的施工人員，采取勞保措施；注意保養機械和正常操作，盡量在噪聲源采取措施降低爆破噪聲；為保證施工現場居民的夜間休息，盡量在白天進行爆破。

3）大氣污染防治：經常對施工區域采用灑水車進行灑水降塵；在爆破區周邊道路設置噴淋系統，進行現場降塵；對空氣進行適時監測，當天PM2.5值超過當地許可范圍后，停止所有揚塵作業，用現場降塵設備灑水降塵。

4）水土保持：施工期間不隨意破壞設計范圍外的任何植被及超占設計范圍外的任何土地；土石方棄渣應妥善處理，不得侵占正式工程建筑物位置、擠壓河道、污染水源、毀壞農田等。

5 結語

隨著社會的發展，工業園區遠離人口密集區，選址于偏遠地帶的趨勢越來越明顯，地基處理情況復雜，大面積高填方地基處理的形式越來越常態化。在目前環保大環境的影響下，不同地質的復雜廢棄區域治理，將日益提上日程。本工程從設計、施工及后期維護，本著綠色施工的原則，對項目使用經驗進行總結，為后續相似工程施工提供經驗，在未來地基處理領域的應用必將越來越廣泛。