某大厦采空区地基注浆处理设计方案.docx

1、某大厦采空区地基注浆处理设计方案某大厦采空区地基注浆处理设计方案一、岩土工程条件11、工程概况12、岩土工程条件2二、采空区地基注浆处理方案1 31设计依据1 32采空区地基处理方案1 33采空区地基注浆处理设计1 431注浆处理范围1 432注浆处理深度1 433注浆孔平面布置及工作量1 634注浆施工顺序1 735注浆材料及水泥消耗量估算1 736注浆设备1 837注浆工艺1 838异常情况的处理20 39动态管理与信息化施工20三、注浆效果检测2 1 1注浆效果检测2 1 2长期观测与监测2 1附图钻孔压水试验曲线图(11页)附件注浆试验成果(4页) 受某房地产开发有限公司(以下简称业主

2、)委托，某地勘岩土工程有限责任公司(以下简称“我院)承担了某市路南区曙光大厦采空区地基注浆处理设计工作。一、岩土程条件1、工程概况 拟建曙光大厦位于某市路南区新华道以南、车站路以西地块块，见图1。 该项目属于城市规划改造项目。拟建场地拆迁工作已完成。拆迁前场地内主要为25层民用建筑。 该项目征地面积为19950.62m2(29.926亩)，土地隶属某市路南区。场地中心点地理坐标为东经11 8。1 124，北纬39。3723”。 拟建项目规划建筑面积117286.3939m2，规划建设高度不超过70m，地上2124层(商业裙房56层)，地下2层，基础底板埋深约10m，+0标高暂定为28.00m。

3、主体拟采用钢筋混凝土框架结构，基础形式拟采用桩箱(桩筏)基础(见表1)。根据某市规划建筑设计研究院提供的桩基设计资料，桩长不超过30m。拟建场地交通位置图筑形式一览表 表1序号建筑物地上层数基础形式基础埋深（m）建筑高地11号楼21箱型 、筏形、桩基础107022号楼21箱型 、筏形、桩基础107033号楼24箱型 、筏形、桩基础107044号楼22箱型 、筏形、桩基础107055号楼46箱型 、筏形、桩基础10706裙房及商业箱型 、筏形、桩基础1020，23.6 2.岩土工程条件 21自然地理 某地处燕山南麓山前倾斜平原，地势北高南低，地面标高1540m，坡降4。北部为丘陵区，波状起伏，冲

4、沟发育。南部地势平坦。在拟建区北部出露剥蚀残丘，由北向南依次为湾道山、贾家山、大城山、凤凰山，大体呈北东南西展布，最高的大城山，标高125.1m。位于工作区东约2.1m的陡河两岸连续发育有I、级阶地。曙光大厦拟建场地原属开滦(集团)有限公司某矿业分公司(即原“某矿)井田范围，有多年的采煤历史。场地下遗留有多层煤层采空区。拟建场区拆迁前建筑物密集，主要为低层商业场所和部分机关企事业单位等，地面标高在24-28m之间。勘察之前，建设方将场地内旧基础全部挖除，挖除后场地地形基本平坦，场地绝对标高2239m一2322m。 拟建场区地处暖温带半湿润季风气候区，年平均气温125，常年降水量500-,700

5、mm，60以上的降水量集中在6、7、8三个月。多年平均水面蒸发量1 840mm。 陡河是拟建场区附近的主要河流，由上游的管河和泉水河汇入陡河水库后始称陡河，全长122km，流经市区段长27km，流域面积1340km2，自北向南流经市区，在涧河入渤海。该河在拟建场区东约21km处通过。 22地层岩性 根据勘察资料，场地表层为填土；上部为第四系；中洪积物(Qal+p1)；下部基岩为二叠系(P)地层，岩性为全风化泥岩、砂岩、强风化泥岩、砂岩、中等风化煤岩、砂岩，部分地段存在岩体破碎带及煤层采空区、冒落带，充填煤矸石、砂岩碎块及粘性土。顶部分布厚度不等的残积土。各岩土层的分布和特征自上而下分述如下：

6、填土(Qm1)： 填土：杂色褐黄色，稍密，稍湿，松散，以粉土为主，局部含较多砖块、石块、灰渣等建筑垃圾。该层厚度较小，主要分布在场地南侧局部地段。层底标高1 947 m2205 m，层厚O60 m300 m。 第四系冲洪积物(Qal+p1)： 该层为粘性土与粉土互层，局部地段夹有粉细砂层。厚度变化较大，总体趋势北部薄，南部较厚。层底标高1148 m2207 m，层厚0.80 m11.10m。 l粘土：棕红色，饱和，可塑，切面光滑，韧性、干强度较高，含云母、氧化铁及铁锰结核。 2粉质粘土：褐黄色灰黄色，饱和，可塑，切面光滑，韧性、干强度较高，含云母、氧化铁及铁锰结核。 3粉土：褐黄色灰黄色，稍湿

7、，密实，韧性、干强度较低，含云母、氧化铁、少量铁锰结核。局部夹粉细砂薄层。 残积土：杂色灰黄色，稍湿，稍密，由泥岩风化而呈土状，含风化碎石及铁锰结核。该层厚度不均，不均匀分布于基岩顶部。层底标高873 m2158 m，层厚0.50 m 4.50 m。 二叠系(P)基岩： 泥岩：灰白灰黄色，全风化，散体结构，组织结构基本破坏，大部分矿物已风化成土状，泥质基底式胶结。按岩石坚硬程度分类为极软岩，按岩体完整程度分类为极破碎，岩体基本质量等级为V级，为软化岩石。该层在场地范围内均有分布。局部地段夹全风化砂岩。 泥岩：灰黄灰白色，局部为灰黑色，强风化，散体结构，组织结构大部分破坏，风化裂隙很发育，泥质基

8、底式胶结。按岩石坚硬程度分类为极软岩，按岩体完整程度分类为极破碎，岩体基本质量等级为v级，为软化岩石。岩石质量指标RQD在1l3 0之间，岩芯采取率为3055。 1砂岩：黄灰色灰白色，强风化，散体结构，组织结构大部分破坏，风化裂隙很发育，孔隙式胶结，矿物成分主要为粉细粒岩屑及石英。按岩石坚硬程度分类为软岩，按岩体完整程度分类为极破碎，岩体基本质量等级为V级，为软化岩石。岩芯采取率为4560。 煤岩：灰黑色，中等风化，节理裂隙发育，节理面有锈染，岩芯多呈短柱状，岩芯中轴夹角4555。该层分布于整个场区中下部，岩面起伏变化较大，东北部埋藏较浅，厚度较大，西南部埋藏较深，厚度相又寸较小。按岩石坚硬程

9、度分类为软岩，按岩体完整程度分类为较完整，岩体基本质量等级为级，为软化岩石。岩石质量指标ROD在49-90之间，岩芯采取率为7290。该层分布有岩体破碎带与煤层采空区、冒落带及裂隙带，煤矸石泥质填充，局部夹有煤层。岩体破碎带及煤层呈碎裂状及散体状结构，岩芯采取率极低，岩体基本质量等级为V级。 1砂岩：浅黄色、灰灰白色，中等风化，局部强风化，孔隙式胶结，矿物成分主要为细粒岩屑、石英及长石。岩芯多呈柱状、短柱状，岩芯中轴夹角455 5按岩石坚硬程度分类为较硬岩，按岩体完整分类为较完整，岩体基本质量等级为III 级 。岩芯采取率为8090。局部有破碎带，岩芯采取率极低。 砂岩：灰色，中等风化，孔隙式

10、胶结，矿物成分主要为细中粒岩屑、石英及长石。岩芯多呈柱状、短柱状,岩芯中轴夹角4555。按岩石坚硬程度分类为较硬岩，按岩体完整度分类为较完整，岩体基本质量等级为III 级。岩石质量指标RQD在5492之间，岩芯采取率为50 92。局部地段有破碎带，裂痕很发育，岩芯采取率极低。该层厚度不均，局部钻孔缺失。 煤岩、煤岩、煤岩、煤岩、煤岩、煤岩：灰黑黑色，中 等风化，节理裂隙发育，节里面有锈染，岩芯多呈短柱状、柱状，岩芯轴夹角 4 555。按岩石坚硬程度分类为较软岩，按岩体完整程度分类为较 完整，掩体基本本质量等级为IV级，为软化岩石。该层具有破碎带、采空区!，冒落带及裂隙，煤矸石、泥质充填，局部夹

11、有煤层。破碎带及煤层呈碎裂状及散体状结构，岩芯采取率极低，岩体基本质量等级为 V级。 砂岩、。砂岩、砂岩：灰色，中等风化，孔隙式胶结，矿物成分主要为中粗粒岩屑、石英及长石。岩芯多呈柱状、短柱状，岩芯中轴夹角45-5 5。按岩石坚硬程度分类为较硬岩，按岩体完整程度分类为较完整，岩体基本质量等级为III级。局部地段有破碎带，裂隙很发育，岩芯采取率极低。23始质构造 本区大地构造位于燕山台褶带南缘的开滦台凹，该台凹主要由中元古界至上古生界组成，晚古生界石炭、二叠系沉积环境稳定，发育齐全，沉积层厚1 200m的煤系地层。中生代燕山运动强烈，形成一系列褶皱和断裂，并缺失中生界，也无岩浆运动。褶皱具隔挡式

12、特点，背斜窄，走向断层发育，向斜宽。褶皱轴走向均为北东，主要有丰台背斜、车轴山向斜、碑子院背斜、开平向斜。新生代以来，南北构造分异明显，南部下沉，上新统一第四系向北层层超覆，并伴随断裂活动形成鸦鸿桥凹陷、新军屯一某凸起、某东断凹等构造 拟建场地附近的断裂主要为某断裂带的某一丰南断裂组的F断裂，见图2“拟建场地及附近主要断裂位置图。拟建场地距西侧F断裂约550m。根据某市路南区曙光大厦(曙光区域改造)项目工程场地地震安全性评价报告，工程场地内建筑不需考虑地震时由于断裂错动引起的地面变形对工程可能造成的影响。24冰文地质条件 勘探期间(20 1 O年1 2月1日20 11年1月1 2日)，在现地表

13、以下1 28.0m深度范围内量测到二层地下水。 第一层地下水类型属上层滞水，地下水初见水位埋深1.10m800 m，绝对标高1 489 m2 164 m：稳定水位埋深070 m440 m，绝对标高1 849 m2206m。该层水主要受大气降水及管道渗漏补给，以蒸发及向下越流的方式排泄。 第二层地下水类型属基岩裂隙水，终孔测到水位埋深4250 m9700 m，绝对标高-7441 m1992 m。根据实测，当钻孔深度90m时，由于各钻孔地段岩体破碎程度的不同，钻孔内水位埋深差异较大，地下水位埋深在4250m(绝对标高-1992m)7600m(绝对标高-5325m)之间：当钻孔深度90m时，终孔后除

14、个别孔外，钻孔内测不到地下水，显示在60m(绝对标高-37m)80m(绝对标高-57m)深度存在一相对稳定的隔水层。 根据甲方提供的本场地230oo m深孔钻探资料，深层地下水稳定水位埋深在1 6200m(绝对标高约-1 3 5m)。图2基岩构造地质略图2.5煤层开采情况与地下开采情况2.5.1煤系地层赋存情况 根据开滦某矿提供的区域地质资料，拟建场地正下方煤层位于-300m标高以上，分别为3、5、8、9和1 2煤层，各煤层产状基本相同，煤层之间垂直距离在20一75m之间。各煤层赋存情况见表2。表2 煤层赋存情况表煤层名称煤层厚度煤层倾角(o)最大埋深33.045-65标高 52.542-14

15、0标高 83.041-21 5标高 97.042-260标高125.042-300煤层 注：埋深由剖面上沿准线量得。252煤层开采情况 某矿自1 878年开凿1号竖井至今已有1 29年的开采历史，是开滦集团所属最大的生产矿井之一。 拟建场区下各煤层的开采时间最早可以追溯到1 925年，最晚开采时间为1 975年。 据调查拟建场区下各层煤层采用煤垛支撑，开采后不回填，煤线伪顶及煤线在回采过程自行垮落堆积充填。 根据本项目地质灾害评估报告及矿区调查资料，拟建场地各煤层的赋存开采情况主要依据某矿的2号、3号地质剖面(见图3，图4)计算出： 3煤层主要在拟建场地中南部分布，在标高Om-65m之间，煤层

16、厚约3.0m，倾向南，倾角约45，拟建场地范围内煤层采空比约为70。 5煤层：在拟建场地全区均有分布，在标高+2m-140m之间，煤层厚约2.5m，倾向南，倾角约42，拟建场地范围内煤层采空比约为80。8煤层：在拟建场地全区均有分布，在标高-25m -260m标高之间，煤层厚约70m，倾向南，倾角约42，拟建场地范围内煤层采空比约为75。 9煤层：在拟建场地全区均有分布，在标高-55m - 215m之间，煤层厚约7.0m，倾向南，倾角约42，拟建场地范围内煤层采空比接近90。 12煤层：在拟建场地全区均有分布，在标高-75m -300m之间，煤层厚约50m，倾向南，倾角约42，拟建场地范围内煤

17、层采空比约为60。 经概算，拟建场地范围内的所有煤层体积约占-300m以浅地层体积的10，各煤层采空比达到60-90。各煤层开采时间最晚在1975年以前。25砒下采空区、冒落带、裂隙带及岩体破碎带分布 煤层开采后，煤层采空区上部的岩层会崩塌、冒落，并充填煤层采空区，崩塌、冒落岩层上部的岩体会形成较大裂隙，称为裂隙带。因此，煤矿开采后，大的空洞区是不存在的， 根据浅层地震法、瞬变电磁法、钻探、高密度电法、高密度地震映像、钻孔波速测试、压水试验资料(见附图)，本项目各拟建建筑物下采空区冒落带、裂隙带及岩体破碎情况如下： 1楼：中部在现地表下20m30m(标高300-600m分布有小煤窑冒落堆积物(

18、4孔、11孔、12孔、16孔)、；东南角(1孔)在现地表下576m605m(标高一3466一3756m)分布有小煤窑冒落堆积物：西南角(24孔、25孔)在现地表下473 649m(标高一2408一4196m分布有小煤窑冒落堆积物。基岩破碎带主要分布在现地表下3570 m深度(标高一1 3-48m)，下部也有局部分布。 2楼：在现地表下30m(标高22m -8m为强风化泥岩，整体性较好。局部地段现地表下35rn 42 m(标高一1 3 -20m)、45m 50m(标高一23 - 28m)、65m 70 m(标高一43 -48m有一层破碎带。在33孔492535 m(标高-2645一3075m、3

19、6孔68706m(标高一4524一4784m有冒落堆积物：附属建筑在现地表下3239m(标高一904一一1 644m)为冒落充填堆积物(40孔、41孔、42孔)。 3楼：现地面下30m(标高22m8m为强风化泥岩及砂岩，整体性较好。冒落带分布无规律，仅在43、48孔961 055m深度(标高一7328一8303m)出现采空区冒落充填堆积物，49孔 53275 m深度(标高一307 1一5251 m)出现较大体积冒落堆积物。 4楼：现地面下50m(标高22m一28m)为强风化泥岩及砂岩，整体性较好，仅在69 孔25 m40 m(标高一3 1 8m)深度出现裂隙破碎带。在80m1 l 0m深度(标

20、高一58m -88m左右局部地段出现破碎带。 5楼：基底岩层在地面下30 m(标高22m一8m)为强风化泥岩及砂岩，整体性较好。在3545m(标高一1 3m23m)有一层破碎带分布、在951 1 0m (标高一73m -88m)有破碎带分布，并在54#、55# 68.5728m(标高一4601 -5024m有冒落带碎石充填物堆积。254采空区冒落、裂隙带的稳定性 拟建场地范围内地下煤层已于1975年前停采，停采时间最短的也已超过35年，浅层采空区及巷道坍塌沉积物已有近百年时间，采空区主沉降变形已结束，现阶段地表稳定。采空区冒落带、裂隙带经历了1 976年某大地震，已基本震动密实。因此可以认为，

21、如不进行建设开发，在自然条件下场地地下采空区是基本稳定的。 拟建建筑物的基底附加压力可引起采空区的活化，因此需经地基处理后，方适宜作为建筑场地进行工程建设。二、采空区地基注浆处理方案 (1)甲方提供的建筑总平面图及已有技术成果 (2)岩土工程勘察规范(GB50021-2001，2009年版) (3)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) (4) 建筑抗震设计规范(GB500 1120 10) (5)建筑桩基技术规范(JGJ94-2008) (6) 建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002) (7)土工试验方法标准(GBT50 123-1 999) (8)建筑工程抗震设防分类标准(G

22、B502232008) (9)地基处理手册 (1 O)河北省建筑地基承载力技术规程(试行)(DB 1 3(J)T48-2005) (11)曙光大厦商住楼项目住宅楼基底附加应力计算(某规划建筑设计 研究院) (12)某大厦岩土工程勘察报告(建设综合勘察研究设计院有限 公司) 2采空区地基处理方案 因本场区地下采空区冒落带、裂隙带分布面积大，且分布不规则，拟建建筑基底附加应力影响范围内尚存在采空裂隙，拟建建筑难以躲避、跨越，因此，选用注浆法进行治理。治理对象为煤层开采后形成的采空区冒落带、裂隙带中的空隙。 注浆法可使浆液在设定的压力下充填采空区冒落带、裂隙带的较大空隙，使碎裂岩体的完整性加强，起到

23、防止地下采空区“活化”的目的。 根据国内外工程经验，目前注浆法是处理地下采空区最常用、也最有效的手段。 根据注浆试验结果(见附件)，本场地采空区冒落带、裂隙带的空隙连通性较好，注浆试验期间多个钻孔发生串浆现象，岩体可灌性较好，本场地具备进行采空区注浆处理的条件。3 、采空区地基注浆处理设计31注浆处理范围 根据本项目岩土工程条件，采空区治理范围一般外扩至建筑边线外81 0m。根据勘察资料及压水试验、注浆试验结果，本场地采空区、冒落带及裂隙带岩体裂隙连通，陛较好，注浆孔有效扩散半径可按10m考虑，但因边界注浆孔多采用无压或低压注浆，扩散半径可按56m考虑。 本次采空区地基注浆工程，在建筑靠近场地

24、边界一侧的建筑外边线外扩4m布置第一序次斜注浆孔(孔深40m，外斜1 5)，并形成围绕整个场地的封闭注浆带：在建筑靠近场地边界一侧的建筑外边线外扩2m布置第一序次垂直注浆孔，注浆孔平面布置见图3。上述注浆方案可满足将采空区治理范围外扩至建筑边线外81 0m的要求，详见图3。32_注浆处理深度 建筑物的基底附加应力随深度变化而不断扩散、衰减。表3为某规划建筑设计研究院提供的曙光大厦商住楼项目住宅楼基底附加应力计算。拟建建筑附加应力影响范围表 表3 注：表中计算结果已考虑了基坑开挖(按挖土8m计算)对基底附加应力的影响。根据压水试验结果(见附件)，基岩漏水情况及完整岩体分布情况如下： 1#楼两个试

25、验孔，6#试验孔在65,95m(标高一43m73m漏水不严重(漏水量约501min)，基岩较完整，1 20m深度(标高一98m以下漏水严重，基岩破碎。1 7#试验孔在6580m(标高一43m58m漏水量小(漏水量小于501min)，基岩完整，80m深度(标高一58m以下漏水严重，基岩破碎。 2#楼两个试验孔，3 1群试验孔在545m(标高1 7 m23m基本不漏水，基岩完整，4580m(标高一23m58m漏水较严重(漏水量小于2001mi_n)，基岩较破碎，80m(标高一58m深度以下漏水严重，基岩破碎。3 5#试验孔在5 51l Om(标高33m88m漏水量小(漏水量小于501min)，基岩

26、完整。 3#楼两个试验孔，44#试验孔在570m(标高1 7m48m漏水量小(漏水量小于50lmin)，基岩完整，7090m(标高48m一68m漏水也不严重(漏水量小于1 001min)，基岩较破碎。47#试验孔在4575m(标高一23m一53m)漏水不严重(漏水量小于801min)，基岩较完整，75m(标高一53m深度以下漏水较严重，基岩较破碎。 4#楼两个试验孔，66#试验孔在5570m(标高33m一48m基本不漏水，基岩完整， 73#试验孔在1 560m(标高7 m38m漏水量较小(漏水量小于801min)，基岩较完整，60m(标高一38m以下漏水不严重(漏水量小于11 01min)，基

27、岩较破碎： 5#楼两个试验孔，5 1#试验孔在6080m(标高3858m基本不漏水，基岩完整。56#试验孔在2050m(标高2m一28m漏水量较小(漏水量小于901min)，基岩较破碎，6575m(标高43m一53m漏水量较小(漏水量小于801min)，基岩较完整，5065m(标高一28m43m)、7595(标高一53m73m m及1 05m(标高22rn83m以下漏水较严重(漏水量小于1 1 01min)，基岩较破碎。 压水试验结果导钻探揭露的地下水情况基本一致，即在现地表下6080m深度(标高一38m58m存在一层相对完整的基岩隔水层。完整基岩的存在，也说明下部采煤形成的冒落带、裂隙带并未向上扩展到与浅部小窑采煤形成的冒落带、裂隙带连成一体。 综合考虑采空区冒落带、裂隙带的分布、场地地质条件及拟建建筑基底附加应力影响范围、桩基深度、冒落带分布、完整基岩分布等多种因素，注浆处理深度确定为在拟建建筑基底附加应力衰减至导自重应力的比值为1 O时对应深度的基础上再加深2030m，并确保处理深度达到桩底下2030m深度，即1#楼、3#楼、5#为基础底面下70m，2#楼、4#楼及附属建筑、建筑间绿化带及公共区域