鐘德祥

（福煤（漳平）煤業(yè)有限公司 福建漳平 364403）

1 高壓旋噴技術(shù)原理

高壓旋噴注漿法興起于20世紀(jì)70年代初期，80年代后得到全面發(fā)展和應(yīng)用。高壓旋噴樁原理是用鉆機(jī)先鉆孔至設(shè)計(jì)高程位置，將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設(shè)計(jì)高程，通過高壓設(shè)備將預(yù)先配制好的漿液從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流切割破壞土體，噴射過程中鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌?，在土層中形成一定直徑的固結(jié)柱狀體，起到充填、止水和加固地基的作用。

高壓旋噴注漿根據(jù)噴射方法可分別采用單管法、二管法和三管法。高壓旋噴注漿法對處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等具有良好的效果，在建筑的地基與基礎(chǔ)施工以及淺埋隧道的預(yù)支護(hù)中得到廣泛運(yùn)用。

2 工程概況

箭竹坪煤礦屬于新建項(xiàng)目，設(shè)計(jì)能力30萬t/a。+283 m主平硐上方山地平緩，山地坡度約15°，設(shè)計(jì)與山地呈約35°斜交布置，呈斜交后的山地偽斜坡度約10°，在主平硐0～100 m距離內(nèi)與地面高差約0～23 m。箭竹坪煤礦+283 m主平硐所處溪口組表土層主要以黃土和沙質(zhì)土為主，透水性強(qiáng)、粘結(jié)性差，遇水后會(huì)產(chǎn)生膨脹，易坍塌。硐口上部山地種植農(nóng)作物，灌溉的土層富水性強(qiáng)。該地區(qū)雨水較為豐富，地勢較為平緩，大氣降水不易泄流，積聚在山地易滲透到土層中。

2016年9月中旬，受“莫蘭蒂”和“鲇魚”強(qiáng)熱帶風(fēng)暴影響，雨季時(shí)間較長，土體水分充分飽和、強(qiáng)度減弱。+283 m主平硐施工到距硐口約41 m處，迎頭淋水加大，沙質(zhì)土體泡水嚴(yán)重失去粘性，呈稀泥狀流出，巷道壓力增大。為保證安全施工，礦方曾采取型鋼支護(hù)鉆楔掘進(jìn)施工，但頂部的沙質(zhì)土仍大量沿背板間隙流出，支架壓力持續(xù)加大，清除流出的沙質(zhì)土約100 m3，無法繼續(xù)前進(jìn)。9月28日開始對支架段再補(bǔ)架并打柱加固。10月1日國慶放假停產(chǎn)，10月3日地面巡查發(fā)現(xiàn)地表產(chǎn)生塌陷，10月4日采取打密柱結(jié)合背板臨時(shí)封閉迎頭。

礦井曾考慮從迎頭退出若干米重新掘砌避開塌陷帶、井巷注漿后掘進(jìn)的處理方案，但因地形條件、礦界及設(shè)計(jì)因素，施工無法避開該段地層存在的安全隱患問題而放棄。

3 技術(shù)方案

3.1 方案

鑒于井巷塌方帶距離地表較近的現(xiàn)狀，從地表處架設(shè)高壓旋噴鉆機(jī)，從地表垂直精準(zhǔn)打鉆孔到達(dá)巷道兩側(cè)和拱部，然后采用高壓旋噴注漿法在塌陷帶及周邊一定范圍內(nèi)形成地下拱狀構(gòu)筑物，固結(jié)后起到支撐塌陷帶巷道周邊土體的作用。

3.2 鉆孔布置和注漿高度

在巷道左右兩側(cè)壁布置2排孔，孔深為20.3 m，應(yīng)低于設(shè)計(jì)巷道底板高程1 m標(biāo)高；在巷道拱部布置6排孔，拱中間短兩側(cè)深為16～17 m；孔距為600 mm×600 mm；采用三角形布孔，兩排孔與孔之間交互錯(cuò)開300 mm。從孔底自下而上高壓旋噴注漿，巷道左右兩側(cè)的有效噴射高度不低于6 m，拱部有效噴射高度不低于3 m，見圖1。

4 施工流程

4.1 準(zhǔn)備工作

（1）先將主平硐上方塌陷區(qū)欲高壓旋噴注漿的范圍用土回填壓實(shí)平整，確保地面施工作業(yè)人員和設(shè)備的安全，以利于小型履帶鉆機(jī)作業(yè)。

（2）對塌陷區(qū)回填平整后的地坪標(biāo)高與主平硐需高壓旋噴注漿高程進(jìn)行準(zhǔn)確測量，以巷道中心線和掘進(jìn)巷道寬度精準(zhǔn)確定注漿鉆孔孔位和深度，誤差控制在10 cm之內(nèi)。

（3）將主平硐迎頭用實(shí)心磚砌筑擋土墻封閉（最小厚度24 cm，1順1?。?，并將墻內(nèi)空間用土漿充實(shí)，減少水泥漿用量。

4.2 設(shè)備及人員

①天津聚能泵（90 kW電機(jī)）1臺(tái)及配套；②攪拌機(jī)1對；③小型履帶旋噴鉆機(jī)2臺(tái)及配套（1臺(tái)鉆孔時(shí)，另1臺(tái)高噴，互錯(cuò)）；④人員8人；⑤工期15天。

4.3 高壓旋噴工藝參數(shù)

①孔徑：高噴鉆孔孔徑為 φ110 mm；②壓力 18～20 MPa；③漿液水灰比：0.8～1.0；④旋噴轉(zhuǎn)速：20 r/min；⑤旋噴提速：15～20 cm/min；⑥樁徑：φ600 mm；⑦樁垂直度偏差：0.5%；⑧水泥摻入量：4包/m；⑨可外摻粉煤灰：2包/m；⑩可外摻添加劑：水玻璃 35～40°Be′，摻入比 5%。

4.4 施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）孔位放樣定位準(zhǔn)確，每孔驗(yàn)收（含孔位、深度、偏斜率），定孔位允許偏差不超過20 mm；鉆機(jī)鉆桿的中心軸線對準(zhǔn)孔位，允許偏差不超過50 mm；孔斜率不大于1%；鉆孔后用φ110 mm約500 mm長的PVC在孔口作標(biāo)記。

（2）高壓旋噴注漿先作業(yè)兩側(cè)墻，后作業(yè)拱頂部分。為防止注漿時(shí)，兩樁距離太近或間隔時(shí)間太短，造成相鄰高壓噴孔串漿，應(yīng)采取間隔跳孔注漿施工。

（3）現(xiàn)場施工應(yīng)有技術(shù)員跟班作業(yè)，精確掌握施工狀況，錄入圖表；根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整個(gè)別參數(shù)。

（4）實(shí)時(shí)的控制、修正是高噴注漿成敗的關(guān)鍵技術(shù)之一。高壓旋噴注漿過程中應(yīng)注意觀察壓力表狀況，若出現(xiàn)壓力驟然上升大量冒漿或下降等異常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止提升和注漿，及時(shí)檢查注漿管或巷道內(nèi)的漏漿情況，發(fā)現(xiàn)注漿管堵塞應(yīng)疏通或修補(bǔ)巷道破損擋墻，以防產(chǎn)生斷樁。

5 處理效果

塌陷區(qū)經(jīng)高壓旋噴注漿處理后，沙質(zhì)黃土與水泥漿經(jīng)攪拌后，土中孔隙被水泥漿充填水份被擠出，土質(zhì)得到密實(shí)固化形成樁體，強(qiáng)度得到較大提高，14天后強(qiáng)度正?？蛇_(dá)1.0 MPa左右。施工時(shí)巷道迎頭不再出現(xiàn)淋水，采用風(fēng)鎬或洋鎬挖掘，未產(chǎn)生新的塌方，順序通過塌陷區(qū)，施工安全性高，達(dá)到了預(yù)期的效果。

6 結(jié)語

通過實(shí)踐，高壓旋噴技術(shù)在箭竹坪煤礦+283 m主平硐處理淺表段沙質(zhì)軟土塌陷區(qū)，起到很好的改善固化土質(zhì)、提高施工進(jìn)度、減少工程費(fèi)用、保障安全施工的作用。因此，高壓旋噴注漿的建筑施工技術(shù)對煤礦井筒施工過表土層淤泥質(zhì)土、沙質(zhì)松軟土是一種較為有效的施工安全技術(shù)。