CN112878310A - 一种市政工程的地基施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种市政工程的地基施工方法，对于两层近距离矿层的情况，采用大采宽、宽条带矿柱的全部垮落法回采，使得在采空区中部形成一定宽度的压实区；且上部矿层和下部矿层的回采工作面/条状矿柱左右错开布置，具体为下部矿层的条状矿柱中心与上部矿层的回采工作面中心/压实区中心在同一垂直面上，此时，上部矿层的条状矿柱中心与下部矿层的回采工作面中心/压实区中心也在同一垂直面上，从而上部矿层的非压实区与下部矿层的非压实区在同一垂直位置；这种布置一方面利于后期注浆加固，另一方面使得开采后地表沉陷均匀，且避免条状矿柱处的应力集中，一举两得。
Description
技术领域
本发明属于市政施工领域，涉及一种市政工程的地基施工方法。
背景技术
市政工程一般是指在城市区规划建设范围内设置各种建筑物、构筑物，在进行施工时，其必要的条件是保证地基的稳定。地基是指建筑物下面支撑基础的土体或岩体，地基不属于建筑的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。其要求如下：强度—地基要具有足够的承载力；变形—地基的沉降量需控制在一定范围内，其次不同部位的地基沉降差不能太大，否则建筑物上部会产生开裂变形；稳定—地基要有防止产生倾覆、失稳方面的能力；压力—适当的压力。
地基可分为近距离的地基，即传统地基，和远场地基，传统的近距离地基的施工技术已趋于成熟，而远场地基的处理方式一直困扰着本领域技术人员，是急需解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种市政工程的地基施工方法，包括如下施工步骤：S1，在远场地基处，有两层近距离矿层，采用长壁全部垮落法进行矿层开采，回采工作面采用大采宽开采，保证回采后的采空区中部可以形成一定宽度的压实区，压实区的两侧为压实程度低于压实区的非压实区；回采工作面之间留设宽条状矿柱；上部矿层、下部矿层的条状矿柱宽度、回采工作面宽度相同；上部矿层和下部矿层的回采工作面/条状矿柱左右错开布置，使得下部矿层的条状矿柱中心与上部矿层的回采工作面中心/压实区中心在同一垂直面上，此时，上部矿层的条状矿柱中心与下部矿层的回采工作面中心/压实区中心也在同一垂直面上；
优选的，工作面宽度不小于210m。
优选的，压实区宽度不小于工作面宽度的三分之一。
优选的，条状矿柱的宽度为回采工作面宽度的三分之一。
S2,根据回采工作面的倾斜方向，在上部矿层、下部矿层回采工作面内钻排水孔，排水孔设置在回采工作面内的低洼处，可设置多个排水孔，排水孔成孔后安装套管护壁，排水孔顶端，即位于回采工作面内的一端设置滤网，排水孔底端延伸至附近的排水巷中，并设置排水阀；
S3，上部矿层以及下部矿层回采完毕后，沿着非压实区长度方向间隔钻设竖井注浆孔，孔底抵达上部矿层非压实区；沿着上部矿层压实区长度方向钻设梳状注浆孔，孔底抵达上部矿层压实区；沿着上部矿层条状矿柱长度方向钻设梳状注浆孔，孔底抵达下部矿层压实区；
梳状注浆孔包括顺次连通的竖直井段、水平井段、分枝井段，竖直井段靠近切眼或者停采线侧，水平井段位于压实区上部的近距离的完整岩层内，水平井段自切眼以内一定距离处延伸至停采线以内一定距离处，之后自水平井段垂直向下间隔施工分枝井段；
竖井注浆孔、梳状注浆孔孔施工完成后，采用套管固井；
S4，地面注浆泵站准备就绪，在竖井注浆孔孔口安装井口装置，井口装置采用一个四通结构，上路连接压力表，下路连接竖井注浆孔，水平两路中一路连接注浆管路，一路连接注水管路；先注水冲刷管路以及采空区碎石间的间隙，再注浆，之后交替泵注浆体和清水；注浆结束后打开排水阀，放完采空区内水；
优选的，采用常压注浆高压注水的注入方案。
优选的，注入的浆体为粉煤灰浆体。
优选的，间歇打开排水阀，防止采空区中积水较多影响浆体的泵入。
S5，向竖井注浆孔泵注水泥浆，使得竖直注浆孔附近的采空区碎石与水泥固结为一体，延长竖井注浆孔至下部矿层非压实区，即竖井注浆孔包括上部段以及下部延长段，采用步骤S4中注浆工艺进行下部矿层非压实区的注浆充填；
优选的，竖井注浆孔在对上部矿层非压实区进行注浆前，下花管至上部矿层非压实区，即竖井注浆孔包括上部段、上部矿层内的花管段、以及下部延长段。
S6,通过梳状钻孔进行注浆，泵注具有胶结性能的充填浆体，胶结充填浆体包括为水泥、粉煤灰、添加剂、水，使得胶结材料与采空区碎石固结为一体；
优选的添加剂为早强剂和减水剂。
S7,采用深层搅拌法进行紧邻建筑物下的地基基础加固施工，将搅拌机械的转动搅拌翼片下沉至预定的加固深度，然后由下而上的一边提升搅拌翼片，一边压入固化剂，使固化剂与土粒充分搅拌混合，经过一定时间凝结成圆柱状加固土体。
优选的，固化剂采用水泥浆或生石灰。
本发明的有益技术效果为：
1、对于市政工程的远场地基，对于两层近距离矿层的情况，采用大采宽、宽条带矿柱的全部垮落法回采，使得在采空区中部形成一定宽度的压实区；且上部矿层和下部矿层的回采工作面/条状矿柱左右错开布置，具体为下部矿层的条状矿柱中心与上部矿层的回采工作面中心/压实区中心在同一垂直面上(此时，上部矿层的条状矿柱中心与下部矿层的回采工作面中心/压实区中心也在同一垂直面上)，从而上部矿层的非压实区与下部矿层的非压实区在同一垂直位置(左右对应，不错开)；这种布置一方面利于后期注浆加固，另一方面使得开采后地表沉陷均匀，且避免条状矿柱处的应力集中(上下矿层条状矿柱不错开易造成应力集中)，一举两得。
2、在上述施工工艺的基础上，在注浆充填工艺方面进行了创新。
非压实区：先注水冲刷管路以及采空区碎石间的间隙，同时将小的碎石/粉末冲刷至远端，为后续注浆提供注浆空间；采用交替泵注的技术方案，带水的浓浆扩散范围受限，且易堵住小的空隙，使得浆液扩散范围小，而注入的高压清水可以将钻孔附近充填的浆体冲刷至远端，进而提高下一步注浆浆液的扩散范围，如此反复；设置排水孔以及排水阀，可以将采空区的积水排出，防止采空区内积水较多，影响浆体的泵入。
压实区：通过梳状钻孔注胶结材料，使得压实区碎石与胶结材料固结一体，此时压实区内碎石及胶结材料一起形成类似条带开采的条带煤柱(或本案的宽条状矿柱)，与上部矿层/下部矿层的宽条状矿柱一起，大大提高对上覆地基的支撑。且由于非压实区的注浆作用，不会产生应力集中问题。
3、解决了钻孔穿采空区的技术难题。上部矿层非压实区注浆前在上部矿层非压实区内设置花管，上部矿层注浆结束，先通过排水阀排水(防止水分太多水泥无法胶结)，然后注水泥加固，使得竖直注浆孔附近的采空区碎石与水泥固结为一体，然后在继续钻孔至下部矿层采空区，避免抱钻问题。
附图说明
图1是本申请远场地基施工俯视图，上图为上部矿层俯视图，下图为其正下方对应位置的下部矿层俯视图。
图2是本申请远场地基施工剖视图。
图3是梳状钻孔侧视图。
图中，回采工作面1(采后为采空区)；压实区1-1；非压实区1-2；条状矿柱2；竖井注浆孔3；上部段3-1；下部延长段3-2；梳状钻孔4；竖直井段4-1；水平井段4-2；分枝井段4-3。
具体实施方式
以煤矿区地基施工为例，如图1-3，一种市政工程的地基施工方法，包括如下施工步骤：S1，在远场地基处，有两层近距离矿层，采用长壁全部垮落法进行矿层开采，回采工作面1采用大采宽开采，保证回采后的采空区中部可以形成一定宽度的压实区1-1(压实区可认为是采空区内破碎岩体残余变形量满足地基稳定关于变形量的需求的部分,回采工作面回采后采空区中部1-1破碎岩体的压实程度较两侧采空区1-2高，即采空区中部压实区的残余碎涨量小于两侧采空区)，压实区1-1的两侧为压实程度低于压实区的非压实区1-2；回采工作面1之间留设宽条状矿柱2(矿柱宽度大于传统长壁开采时矿柱留设宽度)；上部矿层、下部矿层的条状矿柱2宽度、回采工作面宽度相同；上部矿层和下部矿层的回采工作面/条状矿柱左右错开布置，使得下部矿层的条状矿柱中心与上部矿层的回采工作面中心/压实区中心在同一垂直面上(此时，上部矿层的条状矿柱中心与下部矿层的回采工作面中心/压实区中心也在同一垂直面上)；
优选的，工作面宽度不小于210m。
优选的，压实区宽度不小于工作面宽度的三分之一。
优选的，条状矿柱2的宽度为回采工作面1宽度的三分之一。
S2,根据回采工作面1的倾斜方向，在上部矿层、下部矿层回采工作面1内钻排水孔，排水孔设置在回采工作面1内的低洼处，可设置多个排水孔，排水孔成孔后安装套管/钢管护壁，排水孔顶端，即位于回采工作面内的一端设置滤网，排水孔底端延伸至附近的排水巷或者其他排水设置中，并设置排水阀；
S3，上部矿层以及下部矿层回采完毕后，沿着非压实区1-2长度方向间隔钻设竖井注浆孔3，孔底抵达上部矿层非压实区；沿着上部矿层压实区1-1长度方向钻设梳状注浆孔4，孔底抵达上部矿层压实区；沿着上部矿层条状矿柱2长度方向钻设梳状注浆孔4，孔底抵达下部矿层压实区；
梳状注浆孔4包括顺次连通的竖直井段4-1、水平井段4-2、分枝井段4-3，竖直井段4-1靠近切眼或者停采线侧，水平井段4-2位于压实区1-1上部的近距离的完整岩层内，水平井段4-2自切眼以内一定距离处延伸至停采线以内一定距离处，之后自水平井段4-2垂直向下间隔施工分枝井段4-3；
竖井注浆孔3、梳状注浆孔孔4施工完成后，采用套管固井；
S4，地面注浆泵站准备就绪，在竖井注浆孔3孔口安装井口装置，井口装置采用一个四通结构，上路连接压力表，下路连接竖井注浆孔3，水平两路中一路连接注浆管路，一路连接注水管路；先注水冲刷管路以及采空区碎石间的间隙，再注浆，之后交替泵注浆体和清水，以此提高注浆浆液的扩散范围；注浆结束后打开排水阀，放完采空区内水；
优选的，采用常压注浆高压注水的注入方案。
优选的，注入的浆体为粉煤灰浆体。
优选的，间歇打开排水阀，防止采空区中积水较多影响浆体的泵入。
S5，向竖井注浆孔3泵注水泥浆，使得竖直注浆孔3附近的采空区碎石与水泥固结为一体，延长竖井注浆孔3至下部矿层非压实区，即竖井注浆孔包括上部段3-1以及下部延长段3-2，采用步骤S4中注浆工艺进行下部矿层非压实区1-2的注浆充填；
优选的，竖井注浆孔3在对上部矿层非压实区进行注浆前，下花管至上部矿层非压实区，即竖井注浆孔包括上部段3-1、上部矿层内的花管段、以及下部延长段3-2。
S6,通过梳状钻孔4进行注浆，泵注具有胶结性能的充填浆体，胶结充填浆体包括为水泥、粉煤灰、添加剂、水，使得胶结材料与采空区碎石固结为一体；
优选的添加剂为早强剂和减水剂。
S7,采用深层搅拌法进行紧邻建筑物下的地基基础加固施工，将搅拌机械的转动搅拌翼片下沉至预定的加固深度，然后由下而上的一边提升搅拌翼片，一边压入固化剂，使固化剂与土粒充分搅拌混合，经过一定时间凝结成圆柱状加固土体。
优选的，固化剂采用水泥浆或生石灰。
S8，进行地面建筑物建设。
Claims (10)
1.一种市政工程的地基施工方法，包括如下施工步骤：S1，在远场地基处，有两层近距离矿层，采用长壁全部垮落法进行矿层开采，回采工作面采用大采宽开采，保证回采后的采空区中部可以形成一定宽度的压实区，压实区的两侧为压实程度低于压实区的非压实区；回采工作面之间留设宽条状矿柱；上部矿层、下部矿层的条状矿柱宽度、回采工作面宽度相同；上部矿层和下部矿层的回采工作面/条状矿柱左右错开布置，使得下部矿层的条状矿柱中心与上部矿层的回采工作面中心/压实区中心在同一垂直面上，此时，上部矿层的条状矿柱中心与下部矿层的回采工作面中心/压实区中心也在同一垂直面上；
S2,根据回采工作面的倾斜方向，在上部矿层、下部矿层回采工作面内钻排水孔，排水孔设置在回采工作面内的低洼处，可设置多个排水孔，排水孔成孔后安装套管护壁，排水孔顶端，即位于回采工作面内的一端设置滤网，排水孔底端延伸至附近的排水巷中，并设置排水阀；
S3，上部矿层以及下部矿层回采完毕后，沿着非压实区长度方向间隔钻设竖井注浆孔，孔底抵达上部矿层非压实区；沿着上部矿层压实区长度方向钻设梳状注浆孔，孔底抵达上部矿层压实区；沿着上部矿层条状矿柱长度方向钻设梳状注浆孔，孔底抵达下部矿层压实区；
梳状注浆孔包括顺次连通的竖直井段、水平井段、分枝井段，竖直井段靠近切眼或者停采线侧，水平井段位于压实区上部的近距离的完整岩层内，水平井段自切眼以内一定距离处延伸至停采线以内一定距离处，之后自水平井段垂直向下间隔施工分枝井段；
竖井注浆孔、梳状注浆孔孔施工完成后，采用套管固井；
S4，地面注浆泵站准备就绪，在竖井注浆孔孔口安装井口装置，井口装置采用一个四通结构，上路连接压力表，下路连接竖井注浆孔，水平两路中一路连接注浆管路，一路连接注水管路；先注水冲刷管路以及采空区碎石间的间隙，再注浆，之后交替泵注浆体和清水；注浆结束后打开排水阀，放完采空区内水；
S5，向竖井注浆孔泵注水泥浆，使得竖直注浆孔附近的采空区碎石与水泥固结为一体，延长竖井注浆孔至下部矿层非压实区，即竖井注浆孔包括上部段以及下部延长段，采用步骤S4中注浆工艺进行下部矿层非压实区的注浆充填；
S6,通过梳状钻孔进行注浆，泵注具有胶结性能的充填浆体，胶结充填浆体包括为水泥、粉煤灰、添加剂、水，使得胶结材料与采空区碎石固结为一体；
S7,采用深层搅拌法进行紧邻建筑物下的地基基础加固施工，将搅拌机械的转动搅拌翼片下沉至预定的加固深度，然后由下而上的一边提升搅拌翼片，一边压入固化剂，使固化剂与土粒充分搅拌混合，经过一定时间凝结成圆柱状加固土体。
2.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S1中，工作面宽度不小于210m。
3.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S1中，压实区宽度不小于工作面宽度的三分之一。
4.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S1中，条状矿柱的宽度为回采工作面宽度的三分之一。
5.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S4中，采用常压注浆高压注水的注入方案。
6.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S4中，注入的浆体为粉煤灰浆体。
7.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S4中，间歇打开排水阀，防止采空区中积水较多影响浆体的泵入。
8.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S6中，添加剂为早强剂和减水剂。
9.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S7中，固化剂采用水泥浆或生石灰。
10.根据权利要求1所述的一种市政工程的地基施工方法，其特征在于，步骤S5中，竖井注浆孔在对上部矿层非压实区进行注浆前，下花管至上部矿层非压实区，即竖井注浆孔包括上部段、上部矿层内的花管段、以及下部延长段。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210601 |
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