CN112593561B - 一种矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法，具体包括如下步骤：a、依据设计方案进行岩体柱状结构体化成孔施工，b、高压冲洗矿坑岩壁裂隙，c、在所有的周边孔和中心孔中插入钢管，d、岩体柱状结构体化注浆采用“先周边孔加压灌浆，后中心孔加压注浆”的施工顺序，e、预应力锚索施工。本发明能够实现矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化，有效控制施工质量，提高岩体的承载能力和稳定性，承载主体结构荷载，保障结构安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿坑岩壁裂隙岩体承载的方法，特别是涉及一种矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法。
背景技术
随着人民物质生活水平的提高，城市发展的扩展，对城市内原来遗留下来的废弃矿坑进行生态修复符合国家绿色发展战略目标。根据地域条件，因势利导，在矿坑区域修建大型设施，对矿坑开发再利用，推动地区经济发展是矿坑生态修复的方式之一。矿坑大型建筑建设中，消坡坑底立柱承载、岩壁桩基承载、岩壁整体加固承载等传统施工做法施工难度大、施工费用高，易对地下环境造成污染和二次破坏。如何有效解决上述问题，充分利用矿坑地形优势以及岩壁资源，运用岩壁支承建筑物部分荷载，避开大体量施工，降低施工难度和费用，减少地下环境的污染和二次破坏，提高岩溶裂隙发育的岩壁岩体承载力和稳定性来承受构筑物荷载是急需解决的技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种对矿坑岩壁裂隙岩体定点加固、单点结构化，提高矿坑岩壁裂隙岩体承载力和稳定性来支承建筑物部分荷载的矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法。
为了有效解决上述问题，本发明提出一种矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法，包括以下步骤：
a、依据设计方案进行岩体柱状结构体化成孔施工：
注浆孔的布置形式为“中心孔+周边孔”，首先在需要进行岩体柱状结构化施工的位置开设中心孔，然后以中心孔为中心，周边孔围绕中心孔均匀分布，中心孔与周边孔的中心距按设计要求设置；
b、高压冲洗矿坑岩壁裂隙：
采用高压水冲洗岩体裂隙，以钻孔内返水不再浑浊作为冲洗结束的判断标准；
c、在所有的周边孔和中心孔中插入钢管：各钻孔岩层裂隙冲洗完成后，往周边孔和中心孔内下放钢管，钢管放入前，在钢管壁上按设定间距梅花形布置出浆孔，出浆孔采用胶纸进行密封，对注浆钢管底部和管节间密封处理，钢管安放时进行扶正定位；
d、岩体柱状结构体化注浆采用“先周边孔加压灌浆，后中心孔加压注浆”的施工顺序：
周边孔加压灌浆：周边孔在钢管安放完毕后，采用多孔同时灌浆，周边孔灌浆采用从孔底往上返浆方式填充钢管与孔壁间空隙，停止灌浆标准为孔口流出新鲜浆液至少10分钟；
中心孔加压注浆：在周边孔灌入水泥浆初凝之前，进行中心孔注浆，中心孔注浆采用从孔底往上返浆方式填充钢管与孔壁间空隙，停止灌浆标准为孔口稳定流出新鲜浆液至少10分钟，停止灌浆后，在中心孔和周边孔钢管外壁套上1cm厚环形橡胶止浆环，止浆环尺寸与钢管外径和注浆孔直径相匹配，然后采用速凝砂浆封堵周边孔与钢管之间的空隙以及中心孔与钢管之间的空隙，待砂浆凝固后，进行中心孔分段加压注浆，填充柱状结构核心岩体裂隙；
e、预应力锚索施工：根据设计图在岩体柱状结构体化注浆周围进行锚索放样成孔施工，依次按照预应力锚索钻孔、下索、注浆、张拉的工序进行锚索施工；最后，将注浆后的岩体柱状结构两侧锚索通过扁型锚具连接器连接，使得锚索在柱状注浆岩体外形成抱箍结构。
本实施方式中，步骤b中，所述高压水由360度旋转扁头扇形高压水枪提供。
本实施方式中，步骤c中，对钢管按5cm间距梅花形布置直径Φ5mm注浆孔。
本实施方式中，步骤d中，止浆环塞入孔内至少0.5m，所述速凝砂浆的厚度不小于0.5m。
本实施方式中，步骤e中：锚孔孔位偏差≤10mm；锚孔偏斜度≤2％；钻孔深度≥锚索设计长度0.5m，终孔孔径≥设计孔径1cm。
本实施方式中，所述步骤e后，采用超声波和钻芯取样的组合检测方法对柱状注浆岩体进行综合质量检测；岩体注浆14天后，采用超声波检测法对岩体空隙及裂隙注浆情况检测，合格标准是100％合格；不合格时，通过中心孔注浆钢管进行加压劈裂注浆，将岩体中未充填满的裂隙进行再次填充，并进行再次检测，直到合格，保证岩体裂隙完全填充，裂隙最后一次注浆14天后，对注浆岩体进行钻芯取样，制作试验试件，检测注浆后裂隙岩体的强度，合格标准是100％达到设计强度。
本实施方式中，对柱状注浆岩体进行综合质量检测完成后，在矿坑岩壁岩体结构化区域按20m间距布置信息化变形监测传感器，重点监测后期岩壁岩体的水平位移和竖向位移，以及其变化速率，当累计位移量大于设计提供的预警值或变化速率连续3天大于设计提供的预警值时进行安全预警，预警后采取加固措施加固。
本实施方式中，对柱状注浆岩体进行综合质量检测完成后，对柱状注浆岩体中钢管内腔进行注浆，浆液达到设计强度后，采用平板载荷试验检测结构化岩体的承载力；载荷试验布置在有代表性的地点，不少于3个；荷载试验承压板面积不小于0.07m2；依据《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001(2009年版)要求进行试验，承载力满足设计要求为合格。
与现有技术相比，本发明采用“岩体柱状注浆+预应力锚索加固”的组合方案对矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化加固来支承建筑物部分荷载。本方法克服了传统施工方法施工难度大、施工费用高，易对地下环境造成污染和二次破坏的难题。采用多孔钢管注浆和预应力锚索抱箍的施工方法，能够有效保障施工质量，使岩体单点结构化，形成完整的柱状结构体，提高岩体的承载能力和稳定性，避免了大体量的土石方开挖，符合国家绿色发展政策。同时可选用的施工设备体积小、重量轻、施工荷载小能够适应受限空间作业，提高了施工效率和进度。
综上所述，本发明能够实现矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化，有效控制施工质量，提高岩体的承载能力和稳定性，承载主体结构荷载，保障结构安全。
具体实施方式
为了解决上述技术问题，本发明的具体实施过程如下：
本发明包括以下步骤：a、依据设计方案进行岩体柱状结构体化成孔施工：
注浆孔的布置形式为“中心孔+周边孔”，首先在需要进行岩体柱状结构化施工的位置开设中心孔，然后以中心孔为中心，周边孔围绕中心孔均匀分布，中心孔与周边孔的中心距按设计要求设置；
b、高压冲洗矿坑岩壁裂隙：
采用高压水冲洗岩体裂隙，所述高压水由360度旋转扁头扇形高压水枪提供，以钻孔内返水不再浑浊作为冲洗结束的判断标准；
c、在所有的周边孔和中心孔中插入钢管：各钻孔岩层裂隙冲洗完成后，往周边孔和中心孔内下放钢管，钢管放入前，在钢管壁上按设定5cm间距梅花形布置Φ5mm的出浆孔，出浆孔采用胶纸进行密封，对注浆钢管底部和管节间密封处理，钢管安放时进行扶正定位；
d、岩体柱状结构体化注浆采用“先周边孔加压灌浆，后中心孔加压注浆”的施工顺序：
周边孔加压灌浆：周边孔在钢管安放完毕后，采用多孔同时灌浆，周边孔灌浆采用从孔底往上返浆方式填充钢管与孔壁间空隙，停止灌浆标准为孔口流出新鲜浆液至少10分钟；
中心孔加压注浆：在周边孔灌入水泥浆初凝之前，进行中心孔注浆，中心孔注浆采用从孔底往上返浆方式填充钢管与孔壁间空隙，停止灌浆标准为孔口稳定流出新鲜浆液至少10分钟，停止灌浆后，在中心孔和周边孔钢管外壁套上1cm厚环形橡胶止浆环，止浆环塞入孔内至少0.5m，止浆环尺寸与钢管外径和注浆孔直径相匹配，然后采用速凝砂浆封堵周边孔与钢管之间的空隙以及中心孔与钢管之间的空隙，所述速凝砂浆的厚度不小于0.5m，待砂浆凝固后，进行中心孔分段加压注浆，填充柱状结构核心岩体裂隙；
e、预应力锚索施工：根据设计图在岩体柱状结构体化注浆周围进行锚索放样成孔施工，依次按照预应力锚索钻孔、下索、注浆、张拉的工序进行锚索施工；锚索施工过程中，锚孔孔位偏差≤10mm；锚孔偏斜度≤2％；钻孔深度≥锚索设计长度0.5m，终孔孔径≥设计孔径1cm，最后，将注浆后的岩体柱状结构两侧锚索通过扁型锚具连接器连接，使得锚索在柱状注浆岩体外形成抱箍结构。
f、采用超声波和钻芯取样的组合检测方法对柱状注浆岩体进行综合质量检测；岩体注浆14天后，采用超声波检测法对岩体空隙及裂隙注浆情况检测，合格标准是100％合格；不合格时，通过中心孔注浆钢管进行加压劈裂注浆，将岩体中未充填满的裂隙进行再次填充，并进行再次检测，直到合格，保证岩体裂隙完全填充，裂隙最后一次注浆14天后，对注浆岩体进行钻芯取样，制作试验试件，检测注浆后裂隙岩体的强度，合格标准是100％达到设计强度，对柱状注浆岩体进行综合质量检测完成后，对柱状注浆岩体中钢管内腔进行注浆，浆液达到设计强度后，采用平板载荷试验检测结构化岩体的承载力；载荷试验布置在有代表性的地点，不少于3个；荷载试验承压板面积不小于0.07m2；依据《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001(2009年版)要求进行试验，承载力满足设计要求为合格。
g、对柱状注浆岩体进行综合质量检测完成后，在矿坑岩壁岩体结构化区域按20m间距布置信息化变形监测传感器，重点监测后期岩壁岩体的水平位移和竖向位移，以及其变化速率，当累计位移量大于设计提供的预警值或变化速率连续3天大于设计提供的预警值时进行安全预警，预警后采取加固措施加固。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
a、依据设计方案进行岩体柱状结构体化成孔施工：
注浆孔的布置形式为“中心孔+周边孔”，首先在需要进行岩体柱状结构化施工的位置开设中心孔，然后以中心孔为中心，周边孔围绕中心孔均匀分布，中心孔与周边孔的中心距按设计要求设置；
b、高压冲洗矿坑岩壁裂隙：
采用高压水冲洗岩体裂隙，以钻孔内返水不再浑浊作为冲洗结束的判断标准；
c、在所有的周边孔和中心孔中插入钢管：
各钻孔岩层裂隙冲洗完成后，往周边孔和中心孔内下放钢管，钢管放入前，在钢管壁上按设定间距梅花形布置出浆孔，出浆孔采用胶纸进行密封，对注浆钢管底部和管节间密封处理，钢管安放时进行扶正定位；
d、岩体柱状结构体化注浆采用“先周边孔加压灌浆，后中心孔加压注浆”的施工顺序：
周边孔加压灌浆：周边孔在钢管安放完毕后，采用多孔同时灌浆，周边孔灌浆采用从孔底往上返浆方式填充钢管与孔壁间空隙，停止灌浆标准为孔口流出新鲜浆液至少10分钟；
中心孔加压注浆：在周边孔灌入水泥浆初凝之前，进行中心孔注浆，中心孔注浆采用从孔底往上返浆方式填充钢管与孔壁间空隙，停止灌浆标准为孔口稳定流出新鲜浆液至少10分钟，停止灌浆后，在中心孔和周边孔钢管外壁套上环形的橡胶止浆环，止浆环尺寸与钢管外径和注浆孔直径相匹配，然后采用速凝砂浆封堵周边孔与钢管之间的空隙以及中心孔与钢管之间的空隙，待砂浆凝固后，进行中心孔分段加压注浆，填充柱状结构核心岩体裂隙；
e、预应力锚索施工：根据设计图在岩体柱状结构体化注浆周围进行锚索放样成孔施工，依次按照预应力锚索钻孔、下索、注浆、张拉的工序进行锚索施工；最后，将注浆后的岩体柱状结构两侧锚索通过扁型锚具连接器连接，使得锚索在柱状注浆岩体外形成抱箍结构；
f、采用超声波和钻芯取样的组合检测方法对柱状注浆岩体进行综合质量检测；岩体注浆14天后，采用超声波检测法对岩体空隙及裂隙注浆情况检测，合格标准是100％合格；不合格时，通过中心孔注浆钢管进行加压劈裂注浆，将岩体中未充填满的裂隙进行再次填充，并进行再次检测，直到合格，保证岩体裂隙完全填充，裂隙最后一次注浆14天后，对注浆岩体进行钻芯取样，制作试验试件，检测注浆后裂隙岩体的强度，合格标准是100％达到设计强度。
2.根据权利要求1所述的矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法，其特征在于：步骤b中，所述高压水由360度旋转扁头扇形高压水枪提供。
3.根据权利要求1所述的矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法，其特征在于：步骤c中，对钢管按5cm间距梅花形布置直径Φ5mm注浆孔。
4.根据权利要求1所述的矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法，其特征在于：步骤d中，止浆环塞入孔内至少0.5m，所述速凝砂浆的厚度不小于0.5m，在中心孔和周边孔钢管外壁套上1cm厚环形橡胶止浆环。
5.根据权利要求1所述的矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法，其特征在于：步骤e中：锚孔孔位偏差≤10mm；锚孔偏斜度≤2％；钻孔深度≥锚索设计长度0.5m，终孔孔径≥设计孔径1cm。
6.根据权利要求1所述的矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法,其特征在于：对柱状注浆岩体进行综合质量检测完成后，在矿坑岩壁岩体结构化区域按20m间距布置信息化变形监测传感器，重点监测后期岩壁岩体的水平位移和竖向位移，以及其变化速率，当累计位移量大于设计提供的预警值或变化速率连续3天大于设计提供的预警值时进行安全预警，预警后采取加固措施加固。
7.根据权利要求1所述的矿坑岩壁裂隙岩体柱状结构化施工方法，其特征在于：对柱状注浆岩体进行综合质量检测完成后，对柱状注浆岩体中钢管内腔进行注浆，浆液达到设计强度后，采用平板载荷试验检测结构化岩体的承载力；载荷试验布置在有代表性的地点，不少于3个；荷载试验承压板面积不小于0.07m2；依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版)要求进行试验，承载力满足设计要求为合格。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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