礦山工程深基坑支護中的注漿施工工藝研究

楊 葳

（深圳地質建設工程公司，廣東 深圳 518023）

礦山深基坑支護設計與施工過程中，雖然會有多個應急措施和預案，但對于一些施工中突發事件的處理，需要用科學的態度與正確的判斷，及時調整支護方案，確保礦山工程安全施工及周邊環境安全，基坑支護技術必須得不斷的改良和革新，以適應當前復雜的施工環境。注漿鋼管支撐施工干擾小、施工工藝簡單、造價相對較低，同時其支護效果也相對良好，在當前復雜的施工環境中是一項比較合適的選擇。下面結合具體案例談談注漿鋼管支撐在基坑圍護中的應用。

1 工程概況

本次研究的礦區經歷了多年開采，礦區內的資源己經趨近枯竭，研究區域南面出現人工地貌及構造剝蝕坡洪積裙貌，南高北低是此地帶地形的主要特征，其中中部高，東部及西部較低，相對高差大致為25m；礦區南幫邊坡高差大，坡上坡下最大高差達到400m。南幫西部幫化角在40°左右，邊坡中部挖損嚴重，多級平臺已不存在；同時邊坡多級平臺破壞嚴重；南幫東部邊坡較緩，但邊坡下半部坡腳挖損嚴重，坡角較陡，在60°左右，且邊坡坡面基本不存在平臺。總之，南幫邊坡大部分區段幫坡角已超越原設計最終幫坡角，且原設計邊坡多級平臺破損嚴重，根據實地勘查，施工區域的地質條件相對復雜，包括粉質粘土、淤泥質黏土、沙質粘性土等，根據本場地地質條件、開挖深度、周邊環境，結合基坑安全、經濟、施工效率等諸因素綜合考慮，本工程支護主要采用注漿鋼管支撐。

2 注漿支撐的優勢

2.1 施工工藝簡單

傳統的基坑支撐結構大部分采用的是鋼混支撐結構，施工工程量較大，施工工藝相對姜維復雜，而前注漿支撐施工避免了傳統鋼混支撐結構施工的表層開挖、搭設鋼構以及施工期間的維護以及后期的繁瑣的拆除工作。只需要借助鉆孔機將鋼管一段打入地下，在進行注漿即可，還可以根據施工區域的地形特點靈活選擇支撐形式，施工工藝簡單，施工過程便捷。

2.2 節約成本

本文所研究的支撐方式通常適用于深度在12米以下的礦山工程施工中，且基坑施工面積越大，節約成本越明顯[1]。但是若基坑開挖深度超過12米，注漿支撐就難以滿足施工強度的需要，因此，在使用此技術時需要嚴格參考基坑開挖深度選擇。礦山工程中基坑開挖深度為11.60米，選用注漿支撐大約可節省22%左右的施工成本。

2.3 縮短施工工期

傳統的基坑支撐結構施工往往需要按部就班，逐步完成各項施工流程，建設周期較長，導致工程施工成本上升。而注漿鋼管支撐在施工時可以與基坑圍護灌注樁同步進行進行施工，且互不影響，這就可以極大的縮短施工周期。在礦山工程施工中，基坑支護結構施工時兩項施工同步進行，大致可節約18～20天施工時間，不僅有效保證了施工周期，同時也大幅降低了施工成本。

2.4 支撐效果良好

注漿鋼管支撐可適用于多種礦山地質條件，并且在基坑支護體系中起到的支撐效果良好。在本工程中，礦區地質條件復雜，基坑土壤包括粉質粘土、淤泥質黏土、沙質粘性土等多種土壤條件，注漿支撐通過將鋼管底端打入地下，固定在深層土壤中，頂部固定在基坑支護體系的壓頂梁上，整體結構穩定，支撐效果良好，可以有效防止基坑支護體系變形[2]。

3 注漿支撐施工流程

綜合本工程施工區域的地質條件、周邊環境、基坑開挖深度以及工程工期要求等諸多因素進行考量，礦山工程基坑支護結構施工界定采用直徑為180mm，長度為13.5m，施工間距為2m的注漿支撐結構。下面具體介紹施工流程：

3.1 選擇材料

注漿支撐施工中主要使用到的材料就是鋼管和注漿漿液，首先，在選擇鋼管時要嚴格按照施工設計的鋼管型號，并把好質量關，鋼管的質量會直接影響前撐式注漿鋼管支撐作用的發揮。其次是注漿漿液的配制，主要原料利用的是硅酸鹽水泥、水以及水玻璃，其中水玻璃的配比主要是用來條件注漿的初凝時間，這個可以根據工程實際情況選擇。

3.2 加工注漿鋼管

在加工注漿鋼管的過程中，首先，鋼管底端連接處的的焊接要嚴格保證鋼管的密封性，焊條應當選用E43型；鋼管管身需要開設直徑為8mm的注漿孔，呈縱向分布，數量為4個；此外，注漿鋼管另一端需要加焊一個鋼筋擴大頭[3]。

圖1 注漿鋼管加工圖

3.3 鉆孔并打設注漿鋼管

注漿鋼管打設需要參照施工區域的地質條件，對于軟弱的礦區地質層可以直接利用機械手將注漿鋼管插進預先設計的位置，無須借助鉆孔機，但是機械手在工作過程中由于自身的震動，往往會影響注漿鋼管入土的角度，可能會造成注漿鋼管偏離預設位置[4]。在本工程中，由于地質條件較為堅硬，且為了保證注漿鋼管入土角度的準確性，所以先行利用鉆孔機在預設位置進行鉆孔，然后再將注漿鋼管插入其中，這樣可以有效保證注漿鋼管入土位置的準確性[5]。注漿鋼管打設完成后，需要逐一進行檢查，確保與預設位置無偏差，即可進行下一步施工。

3.4 注漿

在注漿過程中，首先要按照漿液的材料配比完成漿液配制，各項材料的比例要嚴格把控，確保漿液凝結后的強度符合設計要求。完成漿液配制后，開始注漿，本工程中采用的是分段式注漿，按照注漿孔的位置由下到上進行。需要注意的是，注漿鋼管兩頭的封閉氣囊一定保持良好的密封作用，從而有效達到定位注漿的目的。注漿完成后應進行相應的檢測，注漿所用的水泥量不能少于施工前的設計值，注漿壓力大于2Mpa。

4 強度驗算

4.1 注漿鋼管的抗彎強度驗算

注漿鋼管的設計彎矩為11.8kN·m，采用直徑為180mm、壁厚為3.5mm的注漿鋼管,經強度驗算鋼管樁抗彎強度滿足要求。

4.2 壓頂梁的抗彎強度驗算

壓頂梁的截面彎矩為147.3kN·m，采用350mm ×550mm鋼筋混凝土梁,配筋為兩側各配4Ф 25，抵抗彎矩約為235kN·m，所以壓頂梁抗彎強度滿足要求。

4.4 注漿支撐的抗壓強度驗算

注漿支撐設計軸力為204.75kN·m，長度為11.8m，采用直徑為320mm、壁厚為4.5mm的鋼管,經驗算鋼支撐抗壓穩定強度滿足要求。

5 注漿支撐施工總結

在礦山工程基坑支護體系施工中，順利完成了前置式注漿鋼管支撐施工，并完全達到了預期的效果，前置式注漿鋼管支撐在基坑支護體系中起到了重要作用。下面是本次施工中的施工結果總結。礦山施工工程中，施工區域為深厚填地質層，施工區域條件復雜，且施工場地周圍地下環境也較為復雜，施工難度大。基坑支護設計采用前撐式注漿鋼管支撐，基坑開挖前預留豎向鋼管于地層當中，起到了很好的加筋支護效果，運行狀態良好。注漿鋼管的抗彎強度、壓頂梁的抗彎強度、前撐式注漿鋼管支撐的抗壓強度都有準確的具體數據支撐，完全達到了施工前的設計要求。

注漿支撐技術的鋼管選擇、漿液配比、注漿量標準、注漿壓力等都有經過具體計算且可行的數據為參考依據，工程施工質量可靠，施工周期明顯縮短短，同時工程施工成本也大幅降低。

漿液擴散過程應適當調節漿液濃度及注漿壓力達到劈裂效果，針對不同地層采用不同漿液配比，保證漿液充填密實。水玻璃溶液的加量能有效提高漿液的凝固速率，在特定水泥漿液濃度條件下，40Be水玻璃溶液在15L／m3條件以下漿液粘度和初凝時間成近似線性變化，超過該比例水泥漿液均會出現迅速初凝現象。注漿支撐可以進行二次利用，大大降低了成本，低碳環保。同時無內支撐的設計相對比較方便基坑土方挖掘施工，可以有效提升土方挖掘效率，從而提升施工速度，在土方挖掘完成后可以快速進行下一步的施工。