雙層采空區建筑地基基礎處理措施研究

呂洋

（陽泉新宇巖土工程有限責任公司，山西陽泉045000）

1 工程概況

陽泉礦區某住宅工程建設項目由2棟高層建筑組成，地上32層，結構形式為剪力墻，基礎形式為筏板基礎，基底壓力約650kPa。該場地地質條件較為簡單，場地由新近人工填土、第四紀晚更新世粉質黏土及石炭紀煤系地層組成。

擬建場區下伏存在12#、15#煤層采空區。12#煤層埋深約11～15m，煤厚0.7～1.4m；15#煤層埋深50～55m，煤厚5.0～7.0m。場區下伏采空區為小窯開采，非正規綜合開采，規模小，年代久遠，開采時間不詳，開采方式為穿巷式。

2 注漿法的作用機理

注漿法的作用機理為：（1）通過注漿，能有效充填冒落帶巖石空隙及空洞，增強冒落帶巖石密實度，提高原冒落帶巖層砌體結構的整體剛度，阻止頂板繼續跨落；（2）依靠漿液良好的流動性，對節理、裂隙、層理等軟弱結構面進行充填膠結，提高其抗剪強度，增加裂隙帶的整體性；（3）水泥、粉煤灰漿液凝固后具有一定強度，經過對采空區充填加固，巖石的穩定性增強，地基承載力提高[1]。

3 治理設計

3.1 鉆孔設計

采空區注漿鉆孔分一般注漿孔和帷幕注漿孔。在治理范圍內沿四周布設帷幕注漿孔，鉆孔間距5.0m。一般注漿孔按間排距7.57m，孔距10.0m，梅花形布孔。治理采用分步治理，第一步對12#煤層采空區進行治理，孔深至12#煤層底板下0.5m或采空區鉆探掉鉆時終孔。12#煤層采空鉆孔設計深度按15m考慮。其中，按鉆孔總數2/3的鉆孔直接鉆至15煤層或采空區。第二步對15#煤層采空區進行治理，從地面12#煤治理鉆孔附近0.5m開孔，鉆孔間排距同12#煤采空區治理鉆孔，孔深至15#煤底板0.5m或15#煤采空終孔，設計孔深55m。設計工程量鉆孔328個，鉆探進尺9 840m，設計注漿量13 350m3。

3.2 漿液配比

采用水泥粉煤灰漿液。水泥采用P·S32.5水泥，電廠Ⅲ級粉煤灰，普通生活用水。根據地區經驗，可取12#煤層注漿孔固相比1∶1，水固比（一般孔1∶1、帷幕孔0.7∶1）；15#煤層注漿孔固相比2∶8，水固比（一般孔1∶1、帷幕孔0.7∶1）[2，3]。

4 施工技術要求

4.1 鉆孔施工

鉆孔施工要點包括：（1）測量放點布設注漿孔，嚴格按孔位進行施工。先施工帷幕孔，后施工一般注漿孔。第一步先對12#煤層采空進行治理，待注漿結束后，再進行15#煤層采空治理。15#煤層鉆孔位置根據12#煤層鉆孔位置偏移0.5m。（2）注漿鉆孔孔徑第四系堆積層不得小于108mm，鉆至基巖面以下3m換徑，終孔孔深不小于89mm。帷幕孔采用順序施工，一般注漿孔采用隔孔施工。（3）鉆孔施工過程中，如發現漏水、掉鉆、埋鉆要詳細記錄深度、層位和耗水量。

4.2 下注漿管及封孔

下注漿管及封孔應注意以下事項：（1）鉆孔施工完畢后應及時下入注漿管。下注漿管前應準確校核孔深、變徑、封孔管長度等。（2）注漿管選用φ42mm鋼管下至基巖面以下3.00m，鋼管采用絲扣連接，托盤制作要規范。（3）下管前先將托盤以下段注漿管連接，托盤以下注漿管長度不小于3.0m。下管過程中要保持注漿管垂直，防止堵塞注漿管口。（4）止漿段長度托盤以上5m，基巖面埋深較淺地段，止漿段為托盤以上至地表。地表以上注漿管不宜過長，一般0.6～1.0m為宜。（5）采用純水泥或水泥粉煤灰封孔，封孔材料一般以純水泥為主，有時可適量添加砂、粉煤灰等，水灰比0.5∶1～0.7∶1。

4.3 鉆孔注漿

4.3.1 漿液配置

漿液配置應注意以下事項：（1）漿液材料配置：漿液配置應按設計漿液配合比進行，到場水泥按批量取樣送檢，粉煤灰需檢驗其等級是否達到設計要求。水、水泥、粉煤灰等原材料要用容器計量，進行配比控制。（2）漿液采用二次攪拌，攪拌機一次加水到了位后，添加固料，添加固料過程中隨添隨攪，固料添加完畢后攪拌時間不少于5min。注漿過程中每間隔5min，需攪拌一次，攪拌時間不少于2min[4]。

4.3.2 注漿施工

先施工帷幕孔，后施工一般注漿孔，帷幕孔采用間歇式注漿的方法，施工時，12#煤層單孔注漿量達到25m3時，停注8～24h，而后復注10m3停注8～24h，如此循環，直至停注標準。15#煤層單孔注漿量達到50m3時，停注8～24h，而后復注25m3，停注8～24h，如此循環，直至停注標準。一般注漿孔采用一次性壓力注漿，施工時采用隔孔注漿，單排注漿孔間隔20m。首期注漿結束后，對剩余鉆孔進行注漿，并檢驗首期注漿效果。

4.4 注漿停止標準

注漿停止標準包括：（1）孔口管壓力升至1.5MPa以上，穩定15min；（2）孔口管壓力未升至1.5MPa，但吃漿量小于75L/min，且持續15min；（3）地表溢漿。以上各條均可作為停注標志，停止注漿4h后，對所有鉆孔進行復注。

4.5 異常情況相關處理措施

異常情況相關處理措施包括：（1）吃漿量大：孔口投砂或加入水泥重量5%的速凝劑。（2）跑冒竄漿液：孔口冒漿時，重新封孔；地面裂縫跑漿時，采用小流量濃漿液，減小泵量，及時回填裂縫。若發生注漿孔竄漿，對竄漿孔采用堵頭封堵，繼續關注，或兩孔同時注漿。（3）鉆孔堵塞：因各種故障造成的堵孔現象在捅孔后仍然無效時進行掃孔或重新鉆孔。（4）鉆孔大漏水：采用較稀漿液進行灌注；若不漏水，水泥粉煤灰漿液灌滿即可。

5 注漿質量檢測

注漿質量檢測包括：（1）注漿漿液各種配比漿液的析水率和漿液結石體強度試驗，要求漿液結石強度：12#煤層達到5.0MPa，15#煤層達到2.0MPa；（2）檢查孔取芯檢查冒落巖石中漿液充填情況，鉆探取芯為注漿鉆孔數量的3%～5%，不少于3個，取芯率85%以上，3個月以后要求結石抗壓強度0.2～0.5MPa。要求充填率達到80%；（3）沉降觀測：設地面沉降觀測網，觀測期不少于注漿后1年；（4）注漿完成后，應委托有相關資質的第三方進行檢測，時間為施工后3個月。

6 結語

該雙層注漿施工方法是筆者根據自己在實際施工工作中的經驗總結，希望能對類似雙層采空區注漿施工中提供借鑒。