鄭瑞良 趙 健 鞏 金

（1.山東新巨龍能源有限責(zé)任公司，山東 菏澤 274918；2.山東能源集團(tuán)沖擊地壓災(zāi)害防治研究中心，山東 菏澤 274918）

風(fēng)井是礦井的重要部位，隨著地面基礎(chǔ)沉降加劇，基礎(chǔ)碎石墊層的固結(jié)可能使碎石墊層與基礎(chǔ)間產(chǎn)生離層，如不進(jìn)行治理，基礎(chǔ)會繼續(xù)發(fā)生下沉變形，由彈性變形發(fā)展到屈服變形，最終產(chǎn)生破壞，影響上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，影響周圍建筑物的使用安全，給礦井安全生產(chǎn)造成威脅。

1 基礎(chǔ)沉降原因分析

北風(fēng)井地面基礎(chǔ)發(fā)生沉降的原因：（1）由于風(fēng)井井筒采取凍結(jié)法施工，風(fēng)井井口及風(fēng)道基礎(chǔ)的持力層位于凍結(jié)土上，隨著凍結(jié)土逐漸融陷產(chǎn)生不均勻沉降造成建筑物結(jié)構(gòu)裂縫；（2）風(fēng)井周圍的建構(gòu)物（風(fēng)道和通風(fēng)機(jī)房等）處在粉質(zhì)粘土中，原基礎(chǔ)的碎石墊層和素填土密實(shí)度低，產(chǎn)生了固結(jié)變形，上覆的素填土隨之下沉，造成基礎(chǔ)不均勻下沉開裂。然后，雨水沿著已有的地面裂縫向素填土（粉土）下滲，在滲流作用下，素填土（粉土）流失，進(jìn)一步加劇地面下沉開裂。

2 施工方案

由于基礎(chǔ)土建施工過程中四周回填土的密實(shí)度小，孔隙比大，壓縮模量小，在長期受水平力的情況下位移大，根據(jù)以往的注漿加固經(jīng)驗(yàn)，通過對建筑物內(nèi)側(cè)及外側(cè)附近填土（碎石墊層和素填土）進(jìn)行注漿，充填密實(shí)填土的孔隙，以增強(qiáng)填土的密實(shí)性和承載能力，可取得理想的加固效果。

因此，采用地面垂直與斜插孔相結(jié)合的靜壓帷幕注漿方案，通過對地表以下土體進(jìn)行花孔輻射型注漿處理，改善地層松散的性狀，形成具有一定強(qiáng)度復(fù)合地基，從而達(dá)到降低巖土滲透性，減緩地表沉降的目的。

注漿加固順序依次為：集中風(fēng)道、風(fēng)井井筒、風(fēng)道安全出口（含混凝土平臺）東西分支風(fēng)道和通風(fēng)機(jī)房。

2.1 注漿工程量

（1）注漿鉆孔。立孔約97 個(gè)，斜插孔37 個(gè)。

（2）注漿量。水泥80t。詳見表1。

表1 預(yù)計(jì)工程量一覽表

2.2 注漿參數(shù)

2.2.1 注漿材料

選擇以水泥單液漿為主。水泥選擇P.O.32.5R普通硅酸鹽水泥（袋裝）。實(shí)際施工中，為增加水泥的密實(shí)性，必須控制和降低漿液的水灰比，水泥漿液水灰比選用范圍一般為0.5:1~0.8:1。

漿液攪拌要求時(shí)間大于5min，放置時(shí)間不宜超過30min。

為方便操作、準(zhǔn)確控制注漿參數(shù)，列出漿液濃度分級參見表2。

表2 漿液濃度分級

2.2.2 注漿加固范圍評價(jià)

依據(jù)注漿理論和現(xiàn)場勘查，為確保建筑物基礎(chǔ)及建筑物安全，漿液擴(kuò)散半徑取2.0m，為達(dá)到較好的注漿充填加固效果，施工步驟如下：

（1）采用注漿泵加壓注漿，劈裂與滲透注漿相結(jié)合，注漿壓力0.3~0.5MPa；

（2）注漿順序先外后內(nèi)，采取間隔注漿法，鉆孔深度在注漿土層深度5m 時(shí)一次注全高；8~10m范圍內(nèi)采取二次（5m/段）分層注漿。

2.2.3 注漿孔的布置設(shè)計(jì)

注漿孔在均勻?qū)ΨQ布置的基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑物及破壞程度不同，優(yōu)化布設(shè)方式。

2.2.4 注漿工藝設(shè)計(jì)

為避免注漿土層擾動誘發(fā)建筑物破壞，應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力，并采用注漿孔和溢流孔并行和跳孔間隔注漿方式進(jìn)行。即：按照設(shè)計(jì)造孔3 個(gè)后，安裝孔口管及閥門，在注漿孔注漿施工時(shí)應(yīng)打開另外2 個(gè)溢流孔閥門，進(jìn)行觀察。

2.2.5 注漿壓力測算

地表滲透注漿的好壞取決于滲透半徑內(nèi)體積土的孔隙充填程度，充填率越高，注漿的效果越好。

最大容許注漿壓力:

式中：

h-注漿處以上土柱高度，m；

γ-注漿地基的天然重度，kN/m3；

σ-土的抗拉強(qiáng)度，kPa。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般軟土地基中注漿需采用低壓慢注的方式，孔口壓力控制在0.3~0.5MPa 之間。

根據(jù)上述關(guān)于臺灣對祖國大陸農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，明確了兩岸農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的現(xiàn)狀及其對島內(nèi)經(jīng)濟(jì)的影響。基于此，提出以下進(jìn)一步促進(jìn)臺灣對大陸農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易發(fā)展的建議。

為達(dá)到適位適量注入的目的，采用注漿壓力結(jié)合鉆孔試壓成果計(jì)算反壓力方式進(jìn)行。

2.2.6 注漿量

在覆蓋層不發(fā)生抬升的情況下, 單孔漿液注入量可按下式估算:

式中：

h-注漿段高度，m；

α-有效灌漿系數(shù)，取0.8~1.0；

1+β-損失系數(shù)，可取1.2~2.0。

單孔延米灌漿量Q1=0.4m3

灌漿總量約為Q=600×0.4=240m3

對于地層滲透注漿，現(xiàn)場應(yīng)通過調(diào)節(jié)漿液濃度和注漿壓力的變化來控制注漿量。初步估計(jì)并經(jīng)工程經(jīng)驗(yàn)分析校核，本次注漿加固工程預(yù)計(jì)需要：水泥80t。

現(xiàn)場施工時(shí)，注漿孔的布置、漿液更換及配比等均須根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，故最終材料實(shí)際消耗量會有所不同。

2.3 施工工藝

2.3.1 總體施工流程

總體施工流程為：定點(diǎn)→成孔及下管→下注漿管、澆鑄孔口管→套孔→注漿（備料、拌制漿液）→終止注漿。施工工藝見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

2.3.2 注漿施工

本次地基處理采用的袖閥管注漿法，施工工藝見圖2。

圖2 袖閥管注漿工藝圖

2.4 布孔設(shè)計(jì)

（1）風(fēng)道安全出口：2 排/側(cè)，出口兩側(cè)采取斜插孔，外圍立孔布置。

（2）風(fēng)井井筒周圍因受到凍融影響土體擾動較大，采取三圈布孔。

（3）集中風(fēng)道：首先對開裂采用砂石回填，并布置斜插注漿孔（進(jìn)入風(fēng)道混凝土底板以下土體1~2m）分層注漿，使之與底板結(jié)合緊密。2 排/側(cè)，風(fēng)道兩側(cè)采取斜插孔，外圍立孔布置。

（4）分支風(fēng)道：由于受到凍融影響較小，內(nèi)排采取立孔和斜插孔相間的布孔方式，外圍立孔布置。

（5）通風(fēng)機(jī)房：外墻一側(cè)采取立孔和斜插孔間隔布置，外圍立孔布置。

詳細(xì)布置見圖3。

圖3 注漿鉆孔布置平面圖

3 結(jié)束語

（1）現(xiàn)場累計(jì)完成注漿孔113 個(gè)，注水泥漿670t，與理論注漿量80t 有偏差。

（2）采用井筒地面注漿加固方案對第四系地層進(jìn)行加固，有效解決了北風(fēng)井地面基礎(chǔ)下沉的問題，保證北風(fēng)井正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長了使用年限。