采空區注漿工程施工技術方案

王 興 亮

(山西省宏圖建設集團有限公司，山西 太原 030000)

采空區注漿工程施工技術方案

王 興 亮

(山西省宏圖建設集團有限公司，山西 太原 030000)

結合晉城市吳王山小區項目的自然與地質環境條件，介紹了該項目采空區注漿工程的設計方案，并闡述了注漿材料選擇與配制的方法，提出了注漿質量的檢驗措施，為注漿工程施工積累了經驗。

采空區，注漿孔，鉆孔技術，質量檢測

1 工程概況

山西太行置業吳王山小區項目采空區注漿工程(組團二商品房區)，工程由山西太行置業房地產開發有限責任公司投資興建。地處晉城市市區西南部，牛匠村村北，西環路西側，中原西街北側。南北寬約190 m，東西長約350 m，呈長方形，占地面積約58 150 m2，項目包含9棟29層～32層的高層建筑物以及裙樓和成片地下車庫。

根據甲方要求，項目施工分為兩個階段進行，其中一期工程為2-1號，2-3號，2-6號，2-7號樓所處區域及其樓之間的地下車庫區域；二期工程為2-2號，2-4號，2-5號，2-8號，2-9號樓所處區域及其樓之間的地下車庫區域。其中一期項目于2015年5月開始，已于2016年3月完成鉆孔施工及部分注漿孔注漿。根據甲方要求計劃2016年4月開始對二期工程進行治理。

本方案僅適用于對二期工程(2-2號，2-4號，2-5號，2-8號，2-9號樓所處區域及其樓之間的地下車庫區域)施工。根據施工圖設計，現有二期工程主要施工工程量為：擬治理區域為2-2號，2-4號，2-5號，2-8號，2-9號樓所處區域及其樓之間的地下車庫區域，治理面積約52 515 m2，設計鉆孔269個，其中帷幕孔110個，注漿孔159個，該區域主要治理煤層為9號、15號煤層，其中9號煤層設計孔深為70 m～80 m，15號煤層設計孔深為100 m～110 m；設計注漿量28 408 m3，設計單孔注漿量約為145 m3。

由于現場施工條件制約，對現場內所設計的鉆孔進行了調整，具體以實際施工為準。

2 自然、地質環境條件

2.1 氣象與水文

工作區屬大陸性季風氣候，年平均降水量590.8 mm，多集中在7月份～9月份，最大降雨量176.4 mm，年平均氣溫7.9 ℃～11.7 ℃，最高氣溫7月份，平均氣溫19 ℃～25 ℃,極端最高氣溫可達40.2 ℃，最低氣溫在1月份～2月份，月平均氣溫為-4 ℃～-7 ℃；極端最低氣溫-24 ℃，年平均降水量618 mm，年平均蒸發量2 200 mm，無霜期141 d～189 d，標準凍結深度43 cm。

2.2 工程地質條件

工作區影響擬建吳王山小區穩定性的主要工程地質問題為煤礦采空區。根據《山西太行置業吳王山小區項目巖土工程采空區勘察報告》(中冶地集團西北巖土工程有限公司)及《山西太行置業吳王山小區項目(組團二區)采空區治理施工圖設計》資料，本區段煤礦采空區為三個采空異常區，編號對應Ⅰ號～Ⅲ號，其中Ⅰ號為15號煤層采空異常區，Ⅱ號為9號煤層采空異常區，Ⅲ號為3號煤層與9號煤層雙層采空異常區。場地內Ⅰ號異常區15號煤層采空區埋深100 m～110 m，采厚2.8 m～3.1 m；Ⅱ號異常區9號煤層采空區埋深50 m～65 m，采厚0.5 m～1.3 m；Ⅲ號異常區3號煤層采空區埋深20 m～30 m，采厚1.7 m～5.2 m，9號煤層采空區埋深50 m～65 m，采厚0.5 m～1.3 m。采空區內已經完全充水。3號煤層頂板大多為泥巖，9號煤層頂板大多為石灰巖；15號煤層頂板大多為灰巖。治理區域內地層總體走向NE-SW，傾向NW，傾角3°～10°，局部有平緩向斜。根據《建筑抗震設計規范》附錄A，本區地震基本烈度為本區抗震設防烈度為6度，第三組，設計基本地震加速度為0.05g。

3 注漿孔設計

根據施工圖設計，本次采空區處理根據建筑物所在場地及占地面積進行注漿孔布設，采用雙層帷幕孔、小間距注漿孔的方法進行采空區注漿設計。根據工程經驗結合公式計算結果，9號煤及15號采空區治理范圍的寬度和長度取平均值為場地四周外延38 m，3號煤采空區治理范圍為劃定的3號煤采空區異常邊界外延25 m。

本次商品房二期治理區域范圍內存在采空區為9號煤層采空區及15號煤層采空區，根據設計可知，9號煤層治理范圍東起2號～4號樓東側約20 m，西至2號～9號樓東部邊界，治理面積約為27 969 m2，其中布置采空區帷幕孔35個，其中1維帷幕孔16個，鉆孔間距10 m，2維帷幕孔19個，鉆孔間距10 m。樓建筑范圍內部注漿孔50個，主要建筑物內的注漿孔間距排距均為10 m，地下車庫范圍內注漿孔42個，地下車庫間距排距均為15 m，按照梅花形布置。15號煤層治理區域位于9號煤層治理區域西側，其中布置采空區帷幕孔75個，其中1維帷幕孔41個，鉆孔間距10 m，2維帷幕孔34個，鉆孔間距10 m，樓建筑范圍內部注漿孔33個，主要建筑物內的注漿孔間距排距均為10 m，地下車庫范圍內注漿孔34個，地下車庫間距排距均為15 m，按照梅花形布置。設計鉆孔鉆至采空區底板以下1.0 m處。在實際施工過程中，應根據不同位置煤層垮落的厚度及形成冒落帶高度的不同，鉆孔深度進行相應調整。

本次實際施工中由于擬建2號～9號樓所處位置位于工廠內，工廠未能拆遷，因此甲方協商后，對該區域內的注漿孔不進行施工，對其北側、西側帷幕孔也不進行施工。擬治理15號煤西側兩排帷幕孔由于均位于工廠、民房區域內，其施工難度大，在實際施工中經與設計方溝通后，均會對其進行調整。各鉆孔在實際施工中均會根據現場地形、現場施工環境進行調整。

4 施工順序

無論鉆孔或注漿，采用先施工帷幕孔，后施工注漿孔；先施工取樣孔，后施工非取樣孔，先施工底板標高位置相對較低位置的注漿孔，再沿巖層傾向由低向高、由邊部向中心開展施工。

5 鉆孔技術要求

1)注漿孔位置采用全站儀和50 m鋼尺按設計圖紙實地測量定位，如遇特殊情況不能按設計圖紙位置施工時，鉆孔位置不應超過設計位置0.5 m的范圍。

2)開孔孔徑為直徑110 mm，鉆進至相對穩定基巖5 m后，變徑為直徑89 mm，鉆孔至采空區底板下1.0 m時達到設計深度，經設計、監理及建設單位驗收符合要求后，進行下道工序施工。

3)一般注漿孔不取芯樣，但要求對整個鉆探過程的原始記錄做好，特別是各種土層厚度、變徑深度及采空區頂底板深度要重點記錄。

4)鉆孔施工過程中，如發現漏水、掉鉆、埋鉆、見軟、見硬等現象要詳細記錄其深度位置、土層情況及用水量等。

5)取樣孔應選擇具有代表性部位進行取樣檢測，根據該工程實際情況取每棟主樓范圍內布置的孔為取樣孔，取樣孔數量應不少于總孔數的2%～5%，故每棟主樓范圍內取3個取樣孔；采取芯樣時采空區部位巖芯采取率不小于30%，其他部位采取率不小于60%，并對全過程做好原始記錄工作。

6)鉆孔時應保持鉆桿垂直，偏差應小于1%。

7)在注漿孔成孔施工完成并驗收合格后，下φ50 mm注漿管至穩定基巖下5 m，注漿管采用封閉泥漿封堵固定措施，注漿管連接采用管箍連接，然后采用碎石混凝土封閉孔口段，封閉孔口段高度不小于5 m。

6 漿液配合比設計

根據以往工程經驗和當地的材料供應情況，確定注漿漿液為水泥粉煤灰漿，其水固比為1∶1.0～1∶1.3，水泥占固相的30%，粉煤灰占固相的70%。在正式施工前，應按施工時使用的水泥、粉煤灰、水在試驗室作漿液配比試驗，試驗內容應包括每立方米漿液干料含量、初終凝時間、結石率、試塊無側限抗壓強度等。

7 注漿材料及其質量要求

注漿材料由水、水泥、粉煤灰以及外加劑等組成，必要時應添加部分粗骨料(礦渣砂、石粉等)。施工用水一般為飲用淡水，但不應采用含硫酸鹽大于0.1%、氯化鈉大于0.5%以及含過量糖、懸浮物質、堿類的水；水泥宜用P.O42.5普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，其性能、成分等應符合國家現行標準及規范中的相關規定，并且要求新鮮無結塊；粉煤灰要求其細度模數不粗于同時使用的水泥，燒失量小于3%，其他各項指標應符合二級粉煤灰的國家現行標準；砂選用天然砂或人工砂，粒徑不大于2.5 mm，細度模數小于2%，含泥量及有機物含量小于3%；石屑或礦渣最大粒徑不大于10 mm，含泥量及有機物含量不大于3%；添加的水玻璃模數宜為2.5～3.0，濃度不低于30Be′～40Be′。

8 注漿材料的配制

1)按設計的漿液配合比進行施工，單筒攪拌量應在現場試稱量，然后按照稱量結果選用合理的水泥、粉煤灰及水的用量。

2)現場加料應先在攪拌池內放入規定量的水，再加入水泥、粉煤灰，待攪拌均勻后，最后加入外加劑。

3)漿液分兩級攪拌；一級攪拌池的攪拌時間不得少于3 min，隨后進入二級攪拌池；進入二級攪拌池必須用濾網過濾且停留時間不超過4 h。

9 注漿技術要求

1)施工程序。注漿是采空區治理工程的最終目的，更是工程施工的核心。注漿施工順序為注漿站建設→一級攪拌→二級攪拌(加速凝劑)→注漿(先注外圍孔后注注漿孔)→記錄孔口壓力→達到設計要求→注漿結束→封閉孔口。

2)注漿施工方法。注漿施工的順序同注漿孔的成孔順序，且應與之速度匹配。每孔注漿前或必要的間歇期間采用清水洗孔，壓水時間不得小于5 min。在鉆探過程中，巖層若為以遇水軟化巖石為主時，注漿前可不進行壓水沖洗，孔內不返水孔和掉鉆孔可不進行壓水沖洗。

帷幕孔注漿:采用漿液濃度先稀后稠的方法，起始注漿水固比采用1∶1.0，注漿開始后，要定時觀測泵的吸漿量和泵壓，記錄注漿過程中發生的各種現象，收集原始數據，并根據實際情況，及時調整注漿量和漿液濃度。若某一濃度漿液的注入量已達設計量的20%以上或灌注時間已達2 h，而注漿壓力和單位吸漿量無明顯變化時，應調濃一級或兩級灌注，在注漿后期泵壓逐漸升高或吸漿量逐漸減小的情況下，不應改變其水固比。當單位吸漿量大于250 L/min時，可越級變濃，同時還可添加必要的速凝劑等外加劑。注漿過程中若出現地表裂隙大量跑漿時，應采用間歇式注漿或減小泵量及采取地表充填裂隙的措施，阻止漿液從地面大量流失。

注漿孔注漿：開灌水固比采用1∶1.0，在注漿孔剛開始灌注過程中應盡量避免間歇式注漿，在注漿中期可調整水固比至1∶1.2，在注漿末期時，可根據具體情況采取添加粗骨料、調整吸漿量、減小泵壓等辦法。

10 注漿質量檢測

采空區治理工程結束后，委托第三方進行注漿質量檢測，根據以往經驗，結合鉆探和物探資料，做出綜合評價，在全面分析研究這些資料的基礎上，最終確定注漿質量是合格的；無需補充注漿。

[1] 《建筑施工手冊》編委會.建筑施工手冊[M].第5版.北京：中國建筑工業出版社，2013.

[2] 山西省地質工程勘察院，山西太行置業吳王山小區項目采空區注漿工程施工圖設計[Z].

On construction technique scheme for grouting projects in goaf

Wang Xingliang

(ShanxiHongtuConstructionCo.,Ltd,Taiyuan030000,China)

Combining with the natural and geological conditions of Wuwangshan Complex in Jincheng City, the paper introduces the design scheme for the grouting project of some goaf in the program, illustrates the grouting material selection and proportion methods, and points out the inspection measures for the grouting quality, so as to accumulate the experience of the grouting projects.

goaf, grouting hole, drilling technique, quality inspection

1009-6825(2017)01-0098-02

2016-10-26

王興亮(1982- )，男，工程師

TU472

A