固化注漿在某尾礦庫軟弱地基處理中的應用

譚杰驥

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

1 尾礦庫工程概況

某尾礦庫于1964年設計并投產，采用上游法筑壩，設計總庫容為8863.0×104m3，最終標高+100.0m，設計總壩高（主壩）為84.5m，尾礦庫等別為三等庫。目前壩體標高接近設計最終高程+100.0m，礦業公司擬對該尾礦庫實施閉庫。結合公司實際，利用現有的廢石土資源針對尾礦庫閉庫工程采取壩腳壓坡和灘面覆土等措施，一方面能提升尾礦庫閉庫后的安全度，另一方面將大量廢石土進行綜合利用，具有較好的安全效益、經濟效益和社會效益。

2 尾礦庫壩前基礎條件

根據工程勘察報告，尾礦庫主壩前200m擬堆筑區域表層為素填土層和粉質粘土層，物理力學強度指標較低，不利于主壩加固工程壓坡體的穩定。工程地質剖面圖顯示該兩層深度將近8m～10m，若同時清除，開挖過程中易產生邊坡塌方、基坑積水等不利影響，且清基單項工程十分浩大。

3 尾礦庫軟弱地基處理方案研究

為考慮對尾礦庫壩體加固基礎處理設計工程進行方案優化，減少清基工程量，分別對軟弱地基處理提出不同方案。

（1）基礎全換填。該方法是用物理力學性質較好的巖土材料置換天然基礎中的部分或全部軟土層，并分層夯實成低壓縮性的地基持力層，有利于提高基礎的承載能力，同時也有利于減少基礎的沉降量。

（2）基礎碎石樁加固。碎石樁是一種換土置換，即以性能良好的碎石來替換不良的地基土。一般采用振動、沖擊或水沖等施工方式，在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠壓入孔中，形成具有密實度高和直徑大的樁體，它與粘性土構成復合地基而共同工作。碎石樁用于改善天然地基整體穩定計算時，可使用復合地基的抗剪強度，再采用圓弧滑動法來進行計算。地基抗剪強度的復合值可由下式求得：

（3）基礎固化注漿。由于粉質粘土層本身具有一定承載力，但在動水壓力作用下，或是擾動后，粉質粘土會液化，承載力迅速喪失。采用注漿固化處理，利用水泥-水玻璃漿液凝固時間可控的特點，通過控制漿液的凝固時間來控制漿液的擴散半徑，使得漿液在粉質粘土中劈裂和擠密，形成脈狀、層狀或網紋狀的注漿結石體，降低加固體的孔隙率，提高密實度，灌漿孔周圍形成置換體，提高地基承載力，與粉質粘土層共同承擔上部荷載。由于該尾礦庫區域地下水位較高，全開挖過程清基工程量大，場地處置困難；根據計算，若基礎處理采用碎石樁需要約12000個，工程量大，施工周期較長，且投資相對較大。因此考慮采用基礎固化注漿處理軟弱地基。

4 固化注漿

注漿采用滿堂注漿方式，鉆孔梅花型布置，局部注漿孔間距根據地形和地基情況進行調整。注漿孔注漿施工采用分序施工。注漿施工工藝流程為：放線定孔→鉆孔→下管→注漿→提管→封孔→移孔→補孔注漿。

圖1 高壓雙液注漿工藝流程圖

根據壩體加固方案，建立加固方案后壓坡體典型剖面的穩定分析模型，分別對其進行正常工況和地震工況下的抗滑穩定安全性分析。表1給出了壓坡體典型剖面的最小抗滑穩定安全系數。圖2～圖5分別為瑞典圓弧法和簡化畢肖普法的最危險滑弧。

表1 壩體加固方案典型剖面壓坡體穩定計算結果總表

根據表1計算結果可知，在各種工況下，壓坡體的最小抗滑穩定安全系數均能夠滿足規范要求。

圖2 壓坡體正常工況最危險滑弧(瑞典圓弧法）

圖3 壓坡體地震工況最危險滑弧(瑞典圓弧法）

圖4 壓坡體正常工況最危險滑弧(簡化畢肖普法）

圖5 壓坡體地震工況最危險滑弧(簡化畢肖普法）

5 結語

在軟弱基礎上建設的工程，由于其基礎強度不夠，往往不能滿足工程的質量，需對軟弱基礎進行處理，從而提高基礎的穩定性，減少其沉降和不均勻下降。經過固化注漿處理，根據壩體穩定計算，正常運行和特殊運行工況下的抗滑穩定安全系數均滿足規范要求。