復合注漿技術在郭家河煤礦施工措施井設備基礎加固中的應用

　　 摘要：郭家河煤礦施工措施井設備基礎由于地基承載力不夠和黃土沉陷性出現沉降開裂，本文通過采用高壓噴射注漿（旋噴注漿方法）和靜壓注漿（劈裂注漿方法）復合技術進行治理，治理后的基礎沉降得到有效的控制。在后期的沉降觀測中，說明通過該方案處理的基礎沉降，在11天后基礎沉降趨于平穩。
　　關鍵詞：基礎加固旋噴注漿加固技術 沉降開裂
　　中圖分類號：TM641文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)06(b)-0000-00
　　
　　引言
　　郭家河煤礦位于陜西省寶雞市麟游縣天堂鎮塬子坪村，其風井工業廣場在建工程包括通風機房、回風立井、施工措施井、變電室、控制室、制氮車間、空壓機房等建（構）筑物，基礎形式分別為鋼筋混凝土獨立基礎和素混凝土條形基礎，目前其絞車基礎、穩車基礎及其井架基礎均出現了不同程度的沉降和開裂。措施立井3.5m絞車、穩車群基礎、風井北部穩車基礎、措施立井西側2個井架腿基礎沉降開裂較嚴重，經觀測，5天內最大沉降達88mm，設備基礎開裂裂縫寬度最大達20mm以上，且有繼續發展趨勢，若不采取措施及時加固處理，破壞程度將進一步加重，將會給后期的繼續施工及其安全造成嚴重的威脅。
　　
　　1 場地巖土工程條件
　　整個場地地基由黃土和填土組成，屬于不均勻地基，黃土濕陷性等級為Ⅰ級，為非自重濕陷性黃土場地。具體見表1。①層：回填土，處于松散狀態，性質不均勻，厚度及密度變化大，堆積時間短，工程性質差，具有濕陷性，高壓縮性，承載力低，不能作為建筑物地基持力層，若作為建筑物持力層，其容易導致建筑物基礎的不均勻沉降。②層：黃土，中壓縮性，強度高，可作為一般建筑物的地基持力層。
　　 2 基礎沉降破壞原因分析
　　根據基礎的沉降破壞特征結合地層的工程地質性質，初步分析郭家河煤礦風井工業廣場基礎產生沉降和破壞的原因主要是地基承載力不夠和黃土濕陷性造成的，其主要表現在以下幾個方面：①該工業廣場自然地面起伏很大，場地平整時，場地北部東側地段為切方，其余大部分為填方，且填方厚度極大，從地基土組成來看，填土和黃土性質差異極大且層位起伏很大，東部切方區局部為黃土地基，其余大部分為填土地基，場地地基屬于不均勻地基，其基礎形式不宜采用天然地基，而目前的基礎大部分位于這種不均勻天然地基上。②目前發生明顯沉降及破壞的基礎西側是填土形成的松散邊坡，由于邊坡臨空面的存在，為基礎地層發生側向位移提供了空間條件，很容易使得基礎在重力作用下發生側向位移。③該場地為非自重濕陷性黃土場地，濕陷性等級為Ⅰ級，黃土濕陷性也是造成該場地基礎發生沉降變形的原因之一。
　　
　　3 加固方案
　　針對設備基礎不均勻地基和非自重濕陷性黃土可以采用靜壓注漿加固方案，以提高原基礎地基承載力、消除黃土濕陷性。針對設備基礎周邊不均勻地基、非自重濕陷性黃土及現有邊坡臨空面對設備基礎產生的不良作用，采用高壓旋噴注漿形成重力式擋墻的處理方案，以限制基礎發生側向位移并提高廣場地基承載力、消除黃土濕陷性。靜壓注漿鉆孔間距1.2m，梅花形布置，注漿壓力0.3MPa，水灰比1：1，漿液流量30~40L/min；高壓旋噴注漿采用三重管法，鉆孔間距1.2m，梅花型布置，注漿壓力38MPa，水灰比0.6：1，提升速率不大于8cm/min，水泥摻量不小于500kg/m。注漿材料采用普通硅酸鹽水泥，可添加少量加快固結速度的外加劑。靜壓注漿孔和高壓旋噴注漿孔深度均約8～10m，并進入②層土不少于1m。具體方案平面布置見圖1～6。施工順序先基礎底部靜壓注漿施工，后高壓旋噴注漿施工；基礎底部靜壓注漿施工先外后里；高壓旋噴注漿施工由西側向東側逐排施工。
　　
　　
　　
　　4 施工中關鍵技術
　　(1)減少孔口冒漿，提高注漿效果。選取適當的套管作護壁管，在灌漿前將它下至孔口下1～2m深處，以防止孔口塌落，減少孔口冒漿，而且更重要的是頂部漿液壓力由護壁管承擔，以推遲或防止地基表面劈裂，起到“內劈外不劈”的作用，使漿液在地基內處于封閉狀態，因而可施加較大的灌漿壓力，促使漿液析水固結；同時當孔口壓力消失后，地基頂部所產生的回彈壓力較大，有利于提高漿液的固結速率和漿體的密實度。施工過程中證明，下護壁管使注漿影響范圍上下基本一致，效果較好，否則，地基表面很快被劈裂，不但孔口壓力無法施加，而且孔口冒漿非常嚴重。(2)消除凝結體頂部凹穴。當采用水泥漿液進行高壓旋噴時，在漿液與土攪拌混合后的凝固過程中，由于漿液析水作用，一般均有不同程度的收縮，造成在凝結體頂部出現一個凹穴，凹穴的深度隨土質、漿液的析出性、凝結體的直徑和旋噴樁長等因素而不同，一般深度在 0.3～1.0m 之間。這種凹穴現象，對于地基加固是極為不利的，必須采取措施予以消除。采用兩次注漿的方法較為有效，即旋噴注漿完成后，凝結體的頂部與構筑物基礎的底部之間有間隙，在原旋噴孔位上，進行第二次注漿，漿液應為不收縮或具有膨脹性的材料。(3)鉆孔時如遇塌孔可視情況分段灌漿。即在塌孔時先灌上段，漿材初凝后再鉆掃孔，向下鉆進至設計深度，并進行下一段灌漿。
　　
　　5 效果分析
　　經過一個月施工，措施井設備基礎沉降和開裂得到有效控制。施工結束后進行了1個月的變形監測，11天后沉降趨于穩定。監測數據見圖。
　　
　　6 結論
　　通過郭家河煤礦施工措施井設備基礎沉降災害采用高壓旋噴注漿和靜壓注漿相結合的方法，基礎的沉降災害得到有效的控制，在后期的沉降觀測中，說明通過該方案處理的基礎沉降，在11天后基礎沉降趨于平穩。
　　①【作者簡介】：劉洪華（1976—），男，畢業于中國礦業大學巖土工程專業，主要從事巖土工程、工程管理等