摘 要：蘇北地區(qū)許多煤礦的煤倉建于20世紀(jì)六七十年代，限于當(dāng)時的技術(shù)發(fā)展，煤倉基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)上多采用整板基礎(chǔ)，幾十年后，由于實(shí)際產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初設(shè)計(jì)的規(guī)模，導(dǎo)致煤倉不堪重負(fù)，發(fā)生不同程度的傾斜及下沉，嚴(yán)重威脅到煤礦的安全生產(chǎn)。本為以實(shí)際施工的項(xiàng)目為模板，論述了采取劈裂注漿技術(shù)以注漿帷幕方式對煤倉地基進(jìn)行加固的施工工藝及方法，并對其實(shí)施過程中的經(jīng)驗(yàn)及效果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：煤倉 劈裂注漿 注漿帷幕 地基加固 壓力注漿

中圖分類號：TD44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0014-02

1 概述

1.1 工程概況

張小樓井位于徐州市西北部，其煤倉建于20世紀(jì)60年代，設(shè)計(jì)儲量2000余噸，由由三座直徑為10.5 m、高約為20 m的圓倉，其南北并列組成，整板基礎(chǔ)是最為基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)埋在在②層粉土與③層粉質(zhì)粘土層間。該煤倉自發(fā)現(xiàn)傾斜以來，南倉傾斜側(cè)相對沉降量達(dá)到242 mm，北倉196 mm，月沉降量高達(dá)11 mm，煤倉傾斜側(cè)傾斜造成皮帶廊出現(xiàn)危情。最主要的原因在于煤倉傾斜側(cè)的儲煤場上堆煤的儲存量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超狗了設(shè)計(jì)量的范圍，地基附加應(yīng)力值上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過了地基承載力，再加上煤倉基礎(chǔ)所處粉土層土體滲透系數(shù)較大，含水量較高，造成煤倉傾斜側(cè)超量沉降，從而帶動煤倉向傾斜。

1.2 工程地質(zhì)概況

（1）層雜填土：主要由煤矸石回填而成，厚約3.5 m。（2）層粉土：灰黃色，中密，含鐵銹質(zhì)，具振動水析現(xiàn)象，厚約1.1 m。（3）層粉質(zhì)粘土：灰褐色，可塑，層狀，土質(zhì)不均，夾粘土薄層，厚約1.2 m。（4）層粉土：黃褐色，中-密實(shí)，具振動水析現(xiàn)象，厚約3.0 m。（5）層粉土（淤泥質(zhì)）：灰色，中-密實(shí)，具振動水析現(xiàn)象，土質(zhì)不均，含有淤泥質(zhì)粘土，厚約1.0 m。（6）層粘土：厚約2.0 m。

2 加固方案

2.1 劈裂注漿方案的確定

我公司受礦方委托決定采用劈裂注漿技術(shù)對該煤倉進(jìn)行加固，做法是在煤倉基礎(chǔ)傾斜側(cè)2 m處布置一排深攪樁，形成注漿帷幕，這樣就可以防止在內(nèi)測注漿使其漿液不會向外滲透現(xiàn)象，就不會影響到注漿在加固時候的效果。同時在止?jié){帷幕和煤倉基礎(chǔ)之間布設(shè)兩排垂直的注漿孔，運(yùn)用梅花錯位的方式來進(jìn)行布置，其中內(nèi)排穿透煤倉的基礎(chǔ)底板，而外派則不用穿過煤倉的基礎(chǔ)底板。進(jìn)行劈裂壓力注漿，施工時由外排到內(nèi)排施工，間隔注漿。

此法特點(diǎn)是深攪樁止水帷幕便于施工，受地面、地下條件限制小，形成帷幕效果也較好，垂直注漿孔施工便利，滲透均一，特別是劈裂注漿技術(shù)能在不同深度反復(fù)壓力注漿，使?jié){液均勻的擴(kuò)散到煤倉基礎(chǔ)底板下，使底板與加固土體形成一體。

2.2 止水帷幕及注漿孔設(shè)計(jì)

為了在加固土體注漿時防止?jié){液向加固土體外側(cè)跑漿，造成不必要的浪費(fèi)，在煤倉基礎(chǔ)傾斜側(cè)外2 m處布置一排深攪樁，樁徑500 mm，樁間搭接150 mm，樁長約10 m，形成地下連續(xù)注漿帷幕，其作用還能阻擋外側(cè)儲煤倉堆煤的地基附加應(yīng)力向煤倉基礎(chǔ)底部擴(kuò)散。在帷幕孔內(nèi)側(cè)，設(shè)兩排注漿孔，排間距1600 mm，孔間距2000 mm，梅花錯位布置，其中最內(nèi)側(cè)一排注漿孔設(shè)在煤倉底板基礎(chǔ)上，穿透底板，孔深11 m左右，孔徑74～108 mm，計(jì)31孔。

3 注漿施工

3.1 鉆孔結(jié)構(gòu)

注漿鉆孔均采用Φ108鉆頭開孔，下入6.0 mΦ90鋼管作為護(hù)口管。為防止上部雜填物跑漿，護(hù)口管外壁用水泥漿封閉固管。下部用Φ74鉆頭鉆進(jìn)，直至孔底標(biāo)高，再用Φ50劈裂注漿管壓力注漿。

3.2 施工原則

按設(shè)計(jì)要求，施工好深攪樁止水帷幕，待注漿帷幕施工完7 d后再由外向內(nèi)逐排施工注漿孔，注漿孔的施工孔位布置呈梅花狀（見圖1），注漿時間隔跳躍式進(jìn)行，漿液同帷幕孔，水灰比先稀后稠，壓力由低到高，但壓力終壓條件和帷幕孔有所不同，詳見3.4終壓條件控制。

3.3 封孔

劈裂注漿管安放到位后，用粘土摻少量水泥將鉆孔孔口向下1 m范圍內(nèi)封死，注意要夯實(shí)，防止水泥漿外溢。

3.4 終壓終量控制

注漿孔終止壓力為0.8～1.0 MPa，注漿量在6～8 m3。實(shí)際注漿時根據(jù)地層及現(xiàn)場情況參數(shù)略有調(diào)整。初始注漿按設(shè)計(jì)控制，少數(shù)孔采取復(fù)注式注漿，壓力控制在1.2 MPa，注漿量控制在10 m3以內(nèi)。

4 施工工藝及工程量

4.1 施工工藝

鉆孔→下鋼套管→安放劈裂注漿管→封孔→分段注漿。

其中要注意以下幾點(diǎn)：（1）用鉆機(jī)按正常的方法鉆進(jìn)成孔，保證孔徑及垂直度。（2）下入劈裂注漿管并安放到位。（3）封孔，材料以粘土為主摻少量水泥，孔口向下1 m范圍內(nèi)要填實(shí)。（4）待封孔材料凝固5 d后自下而上分段注漿。（5）注漿次序：遵守逐漸加密原則，分兩次以上加密。（6）注漿標(biāo)準(zhǔn)：不吃漿為止，壓力一般小于1.2 MPa，吃漿量小于1～2 L/min即可終止。

4.2 工程量

全部工程自2011年7月15日開始，至9月8日竣工，歷時55 d時間，現(xiàn)場投入施工鉆機(jī)2臺，注漿泵2臺，吊車1臺，水泥罐2個，共完成注漿孔37個，其中檢查孔3個，實(shí)際注入PhS7zucgVFPiKixBr4bAATVY3yYom+VmRwJx7412NF4=水泥量379.4T。

5 注漿效果評述

5.1 注漿檢查孔取樣特征

在注漿工程即將完成之前，經(jīng)過有關(guān)單位分析決定在三座煤倉之間底板上及帷幕外施工三個檢查孔，取芯結(jié)果發(fā)現(xiàn)有如下情況：（1）0～3.6 m為雜填土，主要由煤矸石組成。（2）3.6～5.0 m為煤倉基礎(chǔ)。（3）5.0 m處為煤倉基礎(chǔ)底部，有純水泥塊取出，并有基礎(chǔ)底部墊層毛石與水泥漿膠結(jié)在一起的巖芯取出。（4）5.0～6.60 m為粉質(zhì)粘土，6.0 m左右發(fā)現(xiàn)有片狀水泥。（5）7～8.50 m為粉土，發(fā)現(xiàn)有片狀水泥樣。（6）8.50～10.0 m為灰色粉土，發(fā)現(xiàn)有線狀水泥樣。

5.2 土層物理力學(xué)性質(zhì)對比

注漿施工前勘察孔各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與注漿后的檢查孔資料詳見（表1）。

通過上表可明顯看出：通過注漿使土層物理力學(xué)性質(zhì)有所改變，如孔隙比減少，密度增大，含水量減少，塑性指標(biāo)降低。土的力學(xué)性能指標(biāo)也顯著改善。如內(nèi)聚力與摩擦角指標(biāo)大大增加，而壓縮系數(shù)降低，所有這些指標(biāo)均表明地面壓力注漿使煤倉傾斜側(cè)及底板基礎(chǔ)下各土層得到結(jié)構(gòu)性加固，土層的抗變性能大大提高，從而阻止了煤倉的繼續(xù)傾斜。

5.3 經(jīng)濟(jì)效果分析

煤倉地基的加固沒有太好的直接有效地方法，如果遏制不住其傾斜的趨勢，只有拆除重建，其費(fèi)用將高達(dá)上千萬元，并且將影響礦井的生產(chǎn)，間接損失更是無法計(jì)算；而整個注漿加固工程預(yù)算為50萬元，實(shí)際施工總結(jié)算造價(jià)為約40萬元，可以說以極小的投入取得了較好的效果。

5.4 結(jié)論

通過對該煤倉傾斜劈裂注漿加固工程的設(shè)計(jì)與施工，進(jìn)行分析對比，取得了以下有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。

（1）運(yùn)用地面注漿方法對建筑物的傾斜進(jìn)行加固處理，方法可行，優(yōu)勢明顯；注漿止水帷幕效果較好，起到了止?jié){作用，避免了浪費(fèi)；被加固土體孔隙比減少，密度增大，抗壓抗剪強(qiáng)度指標(biāo)提高。（2）工程實(shí)踐證明，用劈裂注漿方法治理建筑物傾斜不僅具有施工條件好、安全性強(qiáng)，可操作性好等優(yōu)點(diǎn)，更具有加固體固結(jié)防滲質(zhì)量高，加固地基效果明顯，不影響礦井正常生產(chǎn)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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