优化注浆参数（精选6篇）
优化注浆参数 篇1
1 地区条件
—150运输大巷跨采段位于整个运输大巷中部1700m～2400m左右位置, 对该地段巷道虽然采用了“U型钢+锚网喷”联合支护的方式进行了扩修, 扩修断面:净宽4200mm, 净高3200mm, 但是, 巷道在未跨采前由于受地压与水患影响, 局部地段底鼓已十分严重, 大巷水沟变形严重, 从上述情况表明, 显然, 仅仅单纯通过扩修方式可以暂时控制巷道围岩变形, 但不能满足该段巷道在12200工作面跨采时的巷道支护强度要求。因此, 需提前对该段巷道进行注浆加固治理已迫在眉睫。
2 巷道注浆、加固方案
2.1 注浆材料与注浆工艺的确定
(1) 注浆材料:注浆材料主料为425#普通硅酸盐水泥, 配以一定比例的由中国矿业大学研发了矿用注浆加固材料复合强化剂, 组成高强围岩注浆加固材料。普硅水泥与强化剂的使用比例为:10袋:1袋。水灰比及配料顺序:水灰比为0.55:1。施工中在预定位置放置加水标杆, 加水前必须先停掉搅拌机。待水位到达标杆位置时, 先加1袋强化剂, 搅拌1min～2min后, 再加10袋普硅水泥。 (2) 注浆工艺:采用单液注浆, 注浆加固施工工艺流程:施工准备—凿孔—洗孔—安装注浆管—造浆—注浆施工—清理注浆机具;注浆施工:每排注浆顺序为先注下部孔, 再注肩部孔, 最后注顶孔。注浆系统包括注浆泵、搅拌桶、连接管路与阀门接头等。
2.2 注浆参数确定
注浆参数主要有:注浆时间、注浆压力、注浆量、注浆扩散半径及注浆孔间排距等。
(1) 注浆时间:在实际注浆过程中, 注浆时间难以定量, 需要与注浆压力、注浆量等参数配合来决定, 要尽量注“饱”, 可视具体情况停止注浆。 (2) 注浆压力:对围岩严重破碎时, 注浆压力不宜超过1.5MPa, 围岩较破碎时以1.5MPa～3.5MPa, 最高不超过6.5MPa。因此, 对于-150大巷围岩情况, 帮角注浆时, 压力控制在1.5MPa～3.5MPa以内, 帮顶不宜超过6.5MPa。实际操作中, 要据具体情况进行调整。 (3) 注浆量:注入的浆液量应力求保证裂隙被充填满, 原则上做到不进浆为止, 保证巷道围岩裂隙被充填密实。用注浆压力及每孔是否注“饱”来衡量注浆效果是较容易操作的方法。 (4) 浆液扩散半径:据-150m大巷围岩破碎情况, 初步确定浆液扩散半径为1m～2.5m。 (5) 注浆孔布置:注浆孔间排距布置基本原则:保证注浆后浆液渗透范围交叉, 即孔距应小于2倍的扩散半径 (一般取2倍扩散半径的0.8倍) 。因此, 注浆孔间排距初步定为1.5m～4.0m, 注浆孔布置为每个断面9个, 左、右帮各两个, 拱顶3个、底部2个。下面仅以浅部注浆孔布置及注浆加固效果图为例进行说明。
此外, 根据现场实际情况注浆孔可浅、中与深孔结合布置, 实现层次注浆。其中, 浅部注浆两帮及顶板孔深2000mm, 选用管长0.8m的注浆管, 邦角孔深2500mm, 选用管长1.0m的注浆管。中部注浆两帮及顶板孔深3000mm, 选用管长1.5m的注浆管, 邦角孔深3500mm, 选用管长2.0m的注浆管。深部注浆顶板、两帮、邦角孔深均为4000mm, 选用管长2.5m的注浆管。底板注浆:注浆孔沿巷道底板道轨两侧对称布置, 其间距2m, 分别距巷道两帮留有800mm～1000mm间隙, 前后排距2m, 孔深4000mm, 注浆孔垂直巷道底板布置, 注浆管长度3000mm。
2.3 注浆设备
(1) 凿注浆孔机具:顶拱可用风动锚索钻机和φ36mm岩石钻头湿式打眼成孔。帮孔可用气腿式凿岩机, 用φ36或φ42钻头。底板用风锤凿孔, 若存在困难可用TXU-75小型地质钻。 (2) 注浆管:注浆管选用外径φ33mm, 壁厚3.5mm～4mm的无缝钢管制作, 前端成倒扣缠麻绳封孔, 注浆管长0.8m、1m、1.5m、2m、2.5m、3m不等, 其中孔口螺纹段50mm, 马牙段600mm, 该注浆管具有结构简单, 成本低廉等优点。 (3) 注浆与搅拌设备:注浆设备主要包括注浆泵与搅拌桶。根据-150m大巷注浆要求, 选用单液或双液注浆泵皆可。从以往使用情况看, 锦西产的2TGZ—60/210型注浆泵应用效果较好。搅拌桶没有特殊要求, 只要一次能搅拌0.5m3～1.0m3的注浆料就可以。
3 试验结果
在12200工作面跨大巷回采期间, 我们通过在切眼大巷位置前后100米受回采影响范围区域建立均匀观测点, 每20m布置一测点。通过对巷道围岩位移监测数据分析可以明显的看出, 巷道经注浆加固后表现非常稳定, 80天内巷道顶板位移为30mm, 两帮位移最大为50mm, 底板底鼓表现相对略大, 最大底鼓量达到120mm。至2009年9月份, 实测最大顶板位移量总计为44mm, 两帮总位移量为70mm, 底板底鼓总量为200mm, 巷道围岩趋于稳定状态。
4 结语
该课题于2008年12月开始在—150运输大巷跨采段我们就采取了边扩修边滞后注浆加固, 截至2009年6月底, 采用该技术共计注浆、加固跨采段巷道640m, 从而达到了有效治理巷道变形的目的, 保证了12200工作面跨采期间的巷道支护强度。同时在大巷3100m段进一步推广应用了该注浆加固技术, 注浆加固效果均十分明显。
煤矿注浆堵水参数的确定 篇2
1 水文地质概况
河南煤矿主要含水层有:奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层,太原组下段灰岩岩溶裂隙含水层,太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层,二1煤顶板砂岩裂隙含水层。采九工作面位于-199m水平,下距奥陶系灰岩平均200m;主采煤层一1煤层上距二1煤层60m左右,下距奥陶系灰岩一般10m。
2 工作面出水情况
2008年5月14日4时50分河南某矿在施工二七盘区九采区水平巷道时发生底板突水,突水层位为奥陶系石灰岩含水层,突水水量约2500～3000m3/h(估算),因突水来势凶猛,水量大,很快将标高-100m以下地区全部淹没,致使矿井主采区东翼大部分工作面被淹,矿井生产无法正常进行。
突水后,该矿原采四突水点水量1103/h全部消失,浅部的小关煤矿和东部的新中煤矿矿井涌水量也大幅度减少。据初步调查,突水后奥灰水位发生了变化,突水点8km～10km处的新中煤矿奥灰观测孔水位下降6m～8m。据水温资料,在距突水点500m左右处,2008年6月6日测得水温38.5℃。
3 参数确定
3.1 注浆材料的确定
注浆材料是注浆堵水及加固工程成败的关键,并且材料的选择直接影响到投入成本。注浆材料的选择主要取决于堵水加固地段的水文地质条件、岩层的裂隙、岩溶发育程度、地下水的流速及化学成分等因素。理论上注浆材料最好符合下面要求:可注性好(如流动性好、粘度低、分散相颗粒小等);浆液稳定性好(析水少、颗粒沉降慢);浆液凝结时间易于调节,固化过程最好是突变的;浆液固结后,具备所需要的力学强度、抗渗透性和抗侵蚀性。
但是由于在注浆过程中需要消耗大量的注浆材料,理论上的材料价格是很高的,不符合经济要求,因此在实际中还要考虑材料的费用问题,最好是材料源广、价廉、储运方便,配置、注入工艺简单,不污染环境[1～3]。
常用注浆材料有水泥浆液、水泥-水玻璃浆液、粘土浆液和化学浆液等。虽然这次突水的突水水源为奥灰水,但从突水量的大小、范围及水量变化分析,该次奥灰突水以底板裂隙分散流为主。因此,要求注浆浆液粘度要小、低析水率、稳定性好、塑性强度高、扩散半径远,应以稀浆为主,故选择水泥单浆液。
3.2 注浆压力
浆液必须克服流动阻力才可以在岩层裂隙中扩散,而注浆压力是给予浆液扩散、充塞的能量。若注浆压力大,能量大浆液就可以扩散较远,效果比较好,但是耗浆量大,造成浪费,在经济方面不合理。若注浆压力小,浆液扩散近,虽然耗浆量小,但是有可能造成封堵不严,不能成功堵水。因此正确选择注浆压力并且合理运用注浆压力,是注浆过程中的关键问题[4]。
(1)注浆压力按以下经验公式计算。
式中:
P0为注浆终压(0.1MPa);
RK为压力系数(一般取3～3.5);
H0为岩层高度,m;
γ0为水的比重,γ0=1g/cm3;
γC为浆液的比重g/cm3。
将上式进行化简就可以得到下面简单一点的经验公式:
PC为注浆泵的表压(0.1MPa)。
钻孔的注浆压力一般取受注点静水压力的1.5～2.5倍,具体压力大小应根据隔水层厚度、岩性及破碎程度、水压大小确定。
(2)采九工作面注浆压力。
注浆压力:分段注浆压力超过注浆孔口静压0.3MPa～0.5MPa;最终注浆终孔压力为孔口静压的1.5～2倍。结束标准:达到终孔压力并持续10min以上。
3.3 扩散半径
浆液在岩石裂隙中的扩散范围,称为扩散半径。我们布孔时必须要按照扩散半径来确定孔距,孔距必须小于或等于扩散半径才能使封堵密实,堵水才能成功。由于岩石裂隙发育的各向异性,浆液在岩石裂隙中扩散不规则。因此,注浆时常以充塞半径表示有效扩散范围,在此范围内浆液充塞、水化后的结石体能有效地封堵涌水。由于岩石的渗透性和裂隙发育的不均匀,致使浆液的扩散半径和充塞半径有时相差很大。所以在注浆前应进行试验,以取得布置注浆孔孔距的可靠依据。
(1)扩散半径影响因素。
浆液的扩散半径随岩层渗透系数、注浆压力、注入时间的增加而增加,随浆液浓度和粘度的增加而减少。在施工中,可通过调节浆液浓度、注浆压力、注入量等参数,取得既能满足工程需要,又能降低浆液消耗量的合理扩散半径。
(2)采九工作面扩散半径的确定。
本次堵水采用的是水泥单浆液,属于牛顿流体型,在注浆压力下,浆液在孔下部呈现柱形扩散时,采用下面的理论计算公式:
t为注浆时间,s;
r1为浆液扩散渗透半径,cm;
β为浆液粘度对水的粘度比;
n为被注载体的孔隙率;
k为被注载体的渗透系数,cm/s;
h1为注浆压力(厘米水头),cm;
r0为注浆管半径,cm。
在这个公式中,我们可以看到在公式的右边也含有r1,因此要采用试算迭代的方法,在计算机中使用牛顿迭代的方法就可以计算出它的解析解。计算出的扩散半径要与本矿区的经验值作出比较,在注浆开始前要做试验确定出扩散半径。
3.4 注浆量的预算
注浆呈柱状扩散,因此注浆孔浆液预算注入量可用下列计算公式:
式中:
V为注浆孔浆液预算注入量m3;
A为浆液消耗系数,一般A=1.2～1.5;
H为注浆段高,m;
R为浆液的有效扩散半径m,一般按20m计算;
N为岩石裂隙率%,一般根据取芯和抽压水试验来确定。在砂岩、砂质页岩含水层n=1-3%:断层破碎带或岩溶发育的地层n最大10%。
β为注浆在裂隙内的有效充填系数(一般取0.3～0.9)。
4 注浆工艺
(1)按稀到浓原则,开始时注稀浆来充填小的裂隙,视其吸浆程度再提高浓浆来充填大的裂隙,最后再以稀浆来充填微裂隙并起加固作用。
(2)注浆时当注浆压力保持不变,而吸浆量有均匀减少或当前吸浆量不变,而压力有均匀升高时,进行连续注浆。
(3)分段注浆,逐步升压,封堵通道,加固底板。因煤层底板破坏严重,含水层导升裂隙加大,注浆终孔压力稍微掌握不好,就可能造成底板鼓开。因此,施工中钻孔见水超过30m3/h时,停止注浆,进行量水测压,连通试验,注浆堵水,分段注浆终孔压力为:超过注浆孔口静压0.3MPa～0.5MPa。
(4)注浆前,根据联通试验,确定水泥浆比重;注浆过程中,根据出水点的串浆情况,调整水泥浆比重;分段注浆终孔时,降低水泥浆比重。
5 堵水效果评价
本次注浆项对奥陶系灰岩岩溶裂隙共注浆25次,奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层水位由炭煤矿二七盘区采九工作面突水后的标高-25m(堵水前)逐步恢复至标高-35.56m(堵水后)的正常奥灰水位,与区域奥灰水位相吻合。2010年12月3日井下排水58m3后压力值由0.12MPa降至0.00MPa,24h后压力升至0.10MPa的情况,算得流量为2.42m3/h,与2008年5月2500～3000m3/h的突水水量相比,井下已基本无水,堵水率达到90%以上。本次注浆项目达到了封堵炭煤矿二七盘区采九工作面突水点的治源目的。
6 结语
注浆堵水是一种重要的防治水方法,在注浆堵水过程中必须结合出水工作面所处的构造特征以及水文特征,分析出水的通道及出水含水层的特点,并确定出水水源和来水方向,为堵水做好必要的准备工作。在注浆过程中注浆参数可以通过注浆理论确定,但是理论上的注浆参数与实际施工中可能存在误差,因此在施工中注浆参数要通过实际情况不断的进行修正。
参考文献
[1]刘志刚.特大型灰岩突水动水注浆封堵技术研究[D].山东:山东科技大学,2003.
[2]孙纪正.常用灌浆材料性能试验研究[D].山东:山东大学,2005.
[3]杨秀竹.静动力作用下浆液扩散理论与试验研究[D].中南大学,2005.
优化注浆参数 篇3
1 模型的建立与基本假设
1) 本文计算模型的基本假设如下:a.土体为均质、各向同性体, 土的本构关系采用Mohr-Coulomb模型, 网格单元类型为CAX4;b.注浆压力简化为柔性荷载作用在注浆小孔侧壁上, 每段注浆长度为1 m;c.考虑土体初始地应力场的作用;d.不考虑注浆过程中土体固结。
2) 计算模型尺寸与边界条件。本文以一个注浆孔为研究对象, 土体尺寸取为直径为10 m、高10 m的圆柱体, 注浆管直径为25 mm, 建立轴对称模型。压密注浆见图1, 模型底部固定, 外侧限制水平位移, 具体见图2。
2 地应力场对土体中位移场影响分析
本文此处采用的土体物理力学指标见表1。通过在不同深度处土体施加侧向注浆压力来反映地用力场对土体的影响。通过试算分析得到极限扩孔压力、扩孔半径等。不同注浆深度处土体的扩张曲线见图3。相同注浆压力 (p=300 k Pa) 与土性参数、不同注浆深度对水平位移的影响见图4, 图5。
从图3中可以看出, 其他条件相同, 当注浆深度增大时极限扩孔压力增大, 但极限扩孔半径相近。从图4, 图5中可以看出, 相同注浆压力条件下, 随着注浆深度的增加, 土体的水平位移明显减小。
3 弹性模量对土体中位移场影响分析
本文此处仅改变土的弹性模量:10 MPa, 15 MPa, 20 MPa, 25 MPa。其余参数同表1;注浆深度h=7 m。弹性模量对注浆孔扩张曲线的影响见图6。p=300 k Pa时水平向位移数值模拟结果见图7, 图8。
从图6中可以看出, 弹性模量对注浆孔极限扩孔压力有一定的影响, 但对极限扩孔半径影响较小。从图7, 图8中可以看出, 相同注浆压力条件下, 土体的水平位移与塑性区半径均减小。
4 土体凝聚力与内摩擦角对土体中位移场的影响分析
取h=7 m, E=10 MPa进行分析比较, 其余参数同表1。取c=10 k Pa, φ=20°, 25°, 30°, 35°计算土体中位移场, 其注浆孔扩张曲线见图9, 取φ=25°, c=10 k Pa, 15 k Pa, 20 k Pa, 25 k Pa计算土体中位移场, 其注浆孔扩张曲线见图10, p=300 k Pa时数值模拟结果见图11~图14。
1) p=300 k Pa, c=10 k Pa时土体中的位移场。
2) p=300 k Pa, φ=25°时土体中的位移场。
从以上图中可以看出, 土体强度对柱孔扩张有很大影响, 随着土体强度增加, 其扩张所需的极限扩张力随之增加, 但相应的极限扩孔半径有减小趋势。相同荷载条件下, 随着土体强度指标增大土体的水平位移和塑性区均减小。
5 土体剪胀角对土体中位移场的影响分析
取h=5 m, Es=10 MPa, c=10 k Pa, φ=25°, 本文此处仅改变土的剪胀角:ψ=0°, 5°, 10°, 15°, 20°进行分析比较。剪胀角对注浆孔扩张曲线的影响见图15。p=300 k Pa时土体的水平向位移场见图16, 图17。从图15中可以看出, 当土的各项强度指标一定时, 随着土的剪胀角的增加, 排水条件下柱孔扩张所需的极限扩张力随着剪胀角的增加而增加, 极限扩孔半径也随着剪胀角的增加而增加。从图16, 图17可以看出, 注浆压力相同时, 随着剪胀角的增大, 注浆孔扩孔半径明显减小。
6 结语
1) 压密注浆时随着注浆压力的增加, 扩孔半径不断增大。扩孔初期, 压力—扩张曲线较为平缓, 当注浆压力接近极限值时, 扩孔半径迅速增加, 实际上此时土体发生破坏, 浆泡转变为浆脉并不断发展, 压密注浆转变为劈裂注浆。2) 地应力的大小对极限注浆压力有较大影响, 当地应力增大时, 极限注浆压力也增大, 但对极限扩孔半径影响很小, 这说明虽然在均质土体中压密注浆时不同深度所需采用的注浆压力不同, 但都可以达到相近的扩孔半径。3) 土体的弹性模量对压密注浆压力—扩张曲线的影响与地应力相似。弹性模量的大小对极限扩孔压力有一定影响, 对极限扩孔半径影响很小。4) 土体的强度增加时, 极限扩孔压力也增加, 极限扩孔半径有减小趋势。5) 土的剪胀角对极限扩孔压力有非常显著的影响, 随着剪胀角的增大, 极限扩孔压力显著增长, 极限扩孔半径也明显增加。这说明排水条件下土的强度和密实度对压密注浆孔扩张的极限扩张力产生显著的影响, 在实际工程应用中或数值计算中如果忽略这种影响将会产生较大的误差。
摘要：基于有限元软件ABAQUS, 建立考虑地应力的轴对称模型, 对排水条件下压密注浆小孔扩张过程进行数值模拟, 通过改变土体力学参数和注浆压力, 研究排水条件下不同土性参数对小孔扩张时压力—扩张曲线的影响, 为压密注浆法在地基加固工程领域的应用提供借鉴。
关键词：土体,注浆压力,弹性模量,位移场
参考文献
[1]杨晓东.锚固与注浆技术手册[M].北京:中国电力出版社, 2010.
[2]费康, 张建伟.ABAQUS在岩土工程中的应用[M].北京:中国水利水电出版社, 2010.
优化注浆参数 篇4
后注浆灌注桩在当今工程中运用较广泛, 武汉地区绝大部分高层建筑的桩基础采用的是后注浆钻孔灌注桩。然而, 桩基属于隐蔽工程, 其质量优劣直接关系到整个建筑的安危。因此, 特别是灌注桩的极限承载力的确定将影响到整个建筑物的安全可靠性和经济合理性。
本文主要介绍经验参数法确定后注浆灌注桩的极限承载力, 并将其与静载试验进行对比。
1 工程地质概况
泛海国际居住区桂海园位于武汉江汉区, 原始地貌属长江冲积一级阶地。根据工程地质勘察报告 (详勘) , 各土层的工程地质特征见表1。
2 经验参数法计算后注浆灌注桩极限承载力
本工程采用钻孔灌注桩, 桩径700 mm, 桩长36 m。灌注桩在第 (2) 黏土层的深度为8.5 m, 在第 (3) 粉质黏土与粉土、粉砂互层土层的深度为9.0 m, 在第 (4) -1粉细砂层的深度为9 m, 在第 (4) -2粉质黏土夹粉土、粉砂层的深度为5 m, 桩端持力层为第 (4) -3细中砂层, 灌注桩进入该层的深度为4.5 m。用经验参数法计算灌注桩极限承载力。
其中, Quk为后注浆灌注桩极限承载力标准值;u为钻孔灌注桩周长;lj为后注浆非竖向增强段第j层土的厚度;lgi为后注浆竖向增强段内第i层土的厚度, 对于钻孔灌注桩, 当为单一桩端后注浆时, 竖向增强段为桩端以上12 m;qsik, qsjk, qpk分别为后注浆竖向增强段第i层土初始极限侧阻力标准值、非竖向增强段第j层土初始极限侧阻力标准值、初始极限端阻力标准值;βsi, βp分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数;Ap为桩端横截面面积。
依据JGJ 94-2008建筑桩基技术规范, 用经验参数法计算的后注浆钻孔灌注桩竖向极限承载力标准值为3 205.9 k N。
3 单桩竖向静荷载试验及极限承载力
3.1 单桩竖向静荷载试验
试验采用慢速维持荷载法, 利用混凝土预制块配重平台提供满足试验要求的反力。通过电动液压泵、千斤顶加载, 荷载值由精密压力表测量, 依千斤顶率定曲线换算得出。其中4个对称放置的大量程百分表测读沉降, 用以观测被检单桩的沉降变形, 百分表由磁性表座固定于基准梁上。压重平台支座墩边与桩中心距不小于2.0 m, 试桩与基准桩中心距离不小于2.0 m。示意图见图1。
3.2 钻孔灌注桩竖向极限承载力
在此场地对3根试桩进行静载试验, Q—S曲线见图2~图4。
通过单桩竖向静载荷试验, 从Q—S曲线图可以看出, 3根试桩的单桩竖向极限承载力取Q—S曲线陡降段的前一级荷载, 分别为:4 500 k N, 4 500 k N, 4 000 k N。其平均值为 (4 500+4 500+4 000) 3=4 333.3 k N。依据GB 50007-2011建筑地基基础设计规范有关条款规定:3根试桩竖向极限承载力的极差均小于平均值 (4 333.3 k N) 的30%, 可以确定单桩竖向极限承载力标准值:Quk=4 333.3 k N。
4 结语
用经验参数法计算得出的钻孔灌注桩的竖向极限承载力比单桩竖向静载荷试验确定的极限承载力小26.0%。
GB 50007-2011建筑地基基础设计规范相关条文规定可用经验参数法计算后压浆灌注桩竖向极限承载力, 但根据以上工程实例, 经验参数法计算的结果可能偏小, 还应做钻孔灌注桩竖向静载荷试验, 由试验得出竖向极限承载力的平均值作为标准极限承载力。否则, 在实际工程中会由于设计过于保守而造成浪费, 不符合经济合理的原则。
参考文献
[1]GB 50007-2011, 建筑地基基础设计规范[S].
[2]JGJ 94-2008, 建筑桩基技术规范[S].
圆砾持力层桩端注浆优化效果分析 篇5
桐庐梧桐望江花园位于桐庐镇富春路。该工程主楼18层,裙楼6层,地下室1层,落地面积约1 700 m2,建筑面积约14 000 m2,框剪结构。
场地土层分层及主要物理力学指标见表1。其中⑤-1圆砾层强度较高且厚度较大,可作为桩基持力层[1]。
2 基础设计方案
基础设计采用钻孔灌注桩,桩长14 m～15 m,桩径为600 mm,700 mm两种,桩身采用C30混凝土,持力层为圆砾层,入持力层深度为1.5 m[2]。设计要求单桩竖向承载力设计值为2 500 kN(桩径600 mm),3 200 kN(桩径700 mm)。
由于桩端持力层为圆砾层,桩端注浆可以大幅提高单桩承载力并能够有效地减少桩端沉降量,因此,本工程取两组试桩进行注浆与不注浆的对比分析,分析其承载力与沉降情况。其中两根(191号、135号)为裙楼基础试桩,这两根未实行桩底注浆;另外两根(66号、14号)为主楼基础试桩,并实行桩底注浆。这4根静载试验桩的施工记录见表2。
3 静载试验结果分析
静载试验采用堆载—反力架装置[4],共进行两组试验,一组为2根未注浆试桩,一组为2根注浆试桩,试桩参数及结果对比见表3。
1)未注浆桩试验结果。
191号试桩(桩径600 mm,桩长15 m,未注浆):按规定荷载级别加载到第一级荷载800 kN时,桩顶累计沉降量为0.96 mm;加到第五级荷载2 400 kN时,桩顶累计沉降量为6.04 mm;继续加载到第十级荷载4 200 kN时,桩顶累计沉降量为36.39 mm。卸载后测得桩顶回弹量为15.99 mm,桩顶残余沉降量为20.40 mm。
135号试桩(桩径600 mm,桩长14.1 m,未注浆):按规定荷载级别加载到第一级荷载800 kN时,桩顶累计沉降量为0.81 mm;加到第五级荷载2 400 kN时,桩顶累计沉降量为6.28 mm;继续加载到第十级荷载4 200 kN时,桩顶累计沉降量为32.04 mm。卸载后测得桩顶回弹量为14.06 mm,桩顶残余沉降量为17.98 mm。
2)注浆桩试验结果。
66号试桩(桩径600 mm,桩长14 m,注浆):按规定荷载级别加载到第一级荷载800 kN时,桩顶累计沉降量为0.44 mm;加到第五级荷载2 400 kN时,桩顶累计沉降量为3.35 mm;继续加载到第十级荷载4 200 kN时,桩顶累计沉降量为10.32 mm。卸载后测得桩顶回弹量为8.01 mm,桩顶残余沉降量为2.31 mm。
14号试桩(桩径600 mm,桩长13 m,注浆):按规定荷载级别加载到第一级荷载800 kN时,桩顶累计沉降量为0.70 mm;加到第五级荷载2 400 kN时,桩顶累计沉降量为3.67 mm;继续加载到第十级荷载4 200 kN时,桩顶累计沉降量为10.87 mm。卸载后测得桩顶回弹量为7.46 mm,桩顶残余沉降量为3.41 mm。
3)注浆与未注浆试验对比。
两组试桩静载试验Q—S曲线对比如图1所示。从图1中可以看到,在加载到4 200 kN时,注浆试桩的沉降量仅为10.23 mm和10.87 mm,而未注浆试桩的沉降量达到36.39 mm和32.04 mm,可见注浆对控制基础沉降有着很好的效果。从试验结果可以看到,注浆后桩的承载力和沉降都比较稳定,可见圆砾层采用桩端后注浆对上部结构的不均匀沉降控制有着显著的效果。最后本工程所有工程桩都采用了桩端后注浆技术。
目前,该工程已经竣工,房屋累计沉降量很小且沉降均匀,经济效益和社会效益很明显。
4结语
1)圆砾层采用桩端后注浆,注浆后桩的承载力和沉降都比较稳定,对上部结构的不均匀沉降控制有着显著的效果。2)静载试验对比分析表明,在相同的桩顶荷载作用下,注浆钻孔灌注桩的沉降量仅为未注浆桩的1/3左右。3)桩端后注浆技术在卵石、圆砾层中有着很好的经济效益和社会效益。
摘要：通过对桐庐望江花园工程的静载试验对比,分析了钻孔灌注桩在持力层桩底注浆或不注浆的承载力和沉降规律,从定量的角度分析了圆砾持力层中注浆对控制基础沉降的优化效果,得出了桩端后注浆技术经济效益和社会效益显著的结论。
关键词：钻孔灌注桩,持力层,注浆,承载力,静载试验
参考文献
[1]张忠苗,辛公锋.不同持力层钻孔桩桩底后注浆应用效果分析[J].建筑结构学报,2002,23(6):85-94.
[2]张忠苗.桩基工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[3]徐永贵.浅谈注浆法处理钻孔灌注桩缺陷的施工工艺[J].山西建筑,2008,34(4):144-145.
优化注浆参数 篇6
1 二水平二采区承压开采工作面水文地质条件
22505、22507、22509和22511工作面皆位于二水平二采区东翼,几个工作面水文地质条件基本相同。区域内5号煤层底板标高+217m~+280m,煤层总体上呈现西南高东北低的发育趋势。通过对该区域内及相邻的6个钻孔进行分析,该区域内5煤距奥灰26.29m~44.69m,平均33.7m。煤层底板K2灰岩多相变为石英砂岩,厚度为6m~20m。5煤距K2石英砂岩距离为15.2m。K2层位裂隙较发育,是底板注浆改造的目的层。封堵煤层底板导水裂隙和其他通道是底板注浆改造的重点。该区域煤层底板地层信息统计结果见表1。
2 底板注浆改造设计方案比较
2.1 2014年以前煤层底板注浆改造设计方案
2014年以前,董家河煤矿针对22505、22507和22509承压开采工作面开展采前防治水工作程序如下:(1)根据《煤矿防治水规定》要求,在承压回采工作面之间,按要求留设隔离煤柱;(2)在巷道掘进的过程中,每100m留设1个注浆钻场,并保障排水管路及水泵紧跟掘进头铺设、安装,并根据情况留设了临时水仓;(3)工作面底板注浆钻孔终孔层位为5煤底板以下20m,钻孔倾角一般20°~60°,单个钻孔进尺约40m,注浆材料为黄土水泥双液浆,终注压力为5.0MPa~5.2MPa;(4)初次注浆结束后,需进行井下直流电测检测,并根据电法检测结果做好工作面富水区域的打孔验证及底板注浆加固工作,直到达到预期效果方可回采。经注浆加固改造后,以上几个工作面在回采期间均未见出水异常情况,底板注浆改造取得较好效果。
2.2 2014年以后煤层底板注浆改造设计方案
2014年,在进行22511工作面防治水设计时,矿上调整了防治水设计方案。即在工作面掘进期间,先针对地面瞬变电磁探测的富水异常区进行打钻设计,在巷道掘进至巷道设计总距离的一半左右时,进行井下直流电法物探工作,再依据物探成果完成钻场布设和钻孔设计,开展治水工作,回采前利用物探和钻探相结合的方法对注浆效果进行验证,以实现安全回采,这样降低了打钻注浆的盲目性,减少了无效钻孔施工。22511工作面回采前对南部22509采空区的积水进行了疏放。目前22511工作面已经安全回采三分之二,在回采期间未见出水异常情况。22505~22511工作面注浆钻场、钻孔平面布置示意图见图1。
3 底板注浆改造设计方案效果比较
在22505、22507和22509工作面每条巷道沿用每100m留设一个钻场的方法开展防治水工作。经统计(见表2),22509工作面吨煤防治水费用为23.4元;较22505和22507工作面吨煤防治水费用下降21元左右。在切眼都是180m的情况下,22511工作面与22509工作面相比,没有施工专门的注浆巷,在优化底板注浆改造设计方案后,吨煤防治水费用为10.8元。较22509工作面吨煤防治水费用下降了12元左右。
4 结论
通过几年的摸索,不断总结实践经验,优化底板注浆改造设计方案,董家河煤矿在承压开采工作面的底板注浆改造方面取得了很好的效果,吨煤防治水成本明显下降,不仅解放了承压煤量,提高了煤炭资源回收率,也为今后澄合矿区的承压开采水害防治积累了经验。
摘要：通过对几个承压开采工作面的底板注浆改造方案进行分析比较,在优化底板注浆改造方案后,不仅有效的封堵了煤层底板裂隙,也降低了吨煤防治水投入费用,为承压开采水害治理提出了新思路。
关键词：带压开采,底板打钻,注浆改造,优化设计
参考文献
[1]中煤科工集团西安研究院.陕西陕煤澄合矿业有限公司澄合西区5号煤带压开采可行性研究[R].2012.