焦作煤矿中西部矿井采煤塌陷区两园两厂建设计划优化

焦作煤田位于太行山南麓，煤田处于山前坡地，北高南低的地理位置，煤田中西部为河南开发最早的矿井，矿井地表不规则的塌陷严重，这些塌陷区距市较近，焦作矿务局与市政府在塌陷区内共同规划两园两厂建设，收到了良好效果。

一、塌陷区建成焦作森林动物园

该园位于焦作市西南部，原是焦西矿、朱村矿、李封矿采煤塌陷区，距离市中心3公里。总占地面积11518亩，西部森林绿地与南水北调景观遥相呼应，是焦作市区内面积最大的森林绿地。

（一）公园变迁史

森林公园是焦作市最大的公园，有万亩生态草坪，有规模巨大的人造森林。生态草坪花卉品种繁多，苗木造型修剪工整；大型人工森林遮天蔽日，四季各异，是市民休闲娱乐绝好去处。春天日光和煦时在草坪上晒太阳放风筝；夏天酷暑炎热日到森林里闲步避暑纳凉；秋天红叶草枯时银杏金黄芦苇飘扬；冬日天寒地冻时白雪皑皑塔松屹立。

在森林公园漫步享受休闲活动时你可想过现在的绿洲，过去曾是一片煤矿塌陷区。几十年来，李封、焦西、朱村等煤矿大规模的地下煤炭开采，造成这里成千上万亩良田地表不规则塌陷，地面裂缝交错分布。有的地方不陷成沟状锅底，有的地方形成丘陵斜坡，煤矿产生的煤矸石无序倾倒堆积如山，形成黑色污染。由于地下水位急剧下降，耕地干旱，寸草难生，地表高低不平，道路崎岖难行。举目四望，荒丘枯草，狼藉遍野。

根据煤矿塌陷区有关治理政策，焦作矿务局对煤矿塌陷区有步骤地进行地面植树造林活动。

1957年，焦作国有林场由百间房迁到嘉禾屯塌陷区。在此期间，嘉禾屯村的94公顷土地和店后村34公顷的塌陷区土地划给林场造林，这就是如今森林动物园的位置。当时生产条件落后，塌陷区灌溉很难，粮食产量极低，但大队还是按照面积交公粮。这块塌陷区的土地划给林场造林，对村里来说，是减掉了一个负担。此后，在这个塌陷区里，开展了一场植树造林行动，形成了如今森林动物园的雏形。

随着经济体制改革的深入，1980年开始实行生产责任制，改变了林场经营管理上的在锅饭模式。提高焦作国有林场的潜力和发展远景，发展药材、猕猴桃，建立丰产林基地，发展果品生产，提供木材和林副产品，使林场变成生态旅游公园和省级森林公园。

20世纪90年代开始，旅游业的发展加速，焦作国林场开始积极申请建立森林动物园。1996年，河南省林业厅批准建立省级森林动物园，森林动物园与焦作国有林场实行“两块牌子，一套班子”的管理体制。就这样，在原焦作国有林场的基础上成立了市森林动物园。

直到1999年，借着焦作市大力发展旅游的东风，森林动物园又实现了大跨越。

1999年至2000年，市政府投资600余万元，完成了森林动物园一期工程的部分项目建设，修建了三个大门及北门的内外广场，建起了国内规模最大的百鸟苑，使森林动物园具备了初步的接待能力。2000年5月1日试运营以来，市森林动物园成为市民休闲娱乐的好去处。

2007年，市林业局为配合焦作市“创建国家生态园林城市”的战略部署，又按照较高标准规划设计。迁建人民公园动物园为森林动物园提供了新的发展机遇。以此为契机，市林业局制定了全新的森林动物园发展规划。其主要为：

1.湿地观赏区在园区西部，在这里，自然水体与西侧的高地相辉映，岛屿、半岛、浅湾、溪流各种景色层次丰富。同时建造天然特色小桥和木结构游客驿站，增加游客的参与性活动。在湿地绿化区种植水葱、芦苇、菖蒲等水生植物，丰富水体层次。

2.森林广场区在园区东侧，紧邻城市道路。拓展休闲区在园区中西部，结合湿地水景，二者相得益彰。动物剧场区在园区中东部，紧邻园区管理处，便于管理和服务。

3.苗圃区位于园区西北部，保留现有植被，形成天然屏障，有效阻隔铁路支线对园区的影响，同时满足绿化需求。饲料加工区位于园区南部。风力发电区位于园区西侧的高地，有利于形成标志性景观，同时提供清洁能源。孵育科研区位于园区东南部；后勤区位于园区西南部；管理区位于园区东南角；停车区位于园区东侧；预留发展区位于园区西南角，相对独立。

（二）观赏动物“无障碍”

在森林动物园的建设中，动物笼舍遍布全园，动物展览引入了无障碍观赏的现代理念。借助壕沟式、沉降式、先进的电子围栏等隔离方式，使动物栖息在拟原生态环境中，多物种和谐共处，展现一幅生机盎然的景象。

动物笼舍、展馆和其他设施的设计，充分结合现有地形和植被，尽可能地保留原有树木，使其与动物馆舍、附属设施及人工绿化工程自然结合起来，将树皮、木、竹等天然材料与轻钢、仿木等材料相结合，尽量减少人工建设的痕迹，使建筑融入自然，打造生态景观。

按动物的生态类群，动物展览区分为百鸟苑、小型动物区、太行山动物区、食草动物区、猛兽区、灵长类动物区、两栖爬行馆和水禽湖。其中太行山动物区和两栖爬行馆是以展出本地区太行山系所分布的乡土动物为特色，规划建立全国最大的金钱豹、太行猕猴人工饲养种群。另外，本展区也将一改以往单独展出、食草动物与肉食动物分区展出的展览方式，而改为小动物、食草动物混养，并与食肉动物金钱豹、豺、狼等相邻展出。

（三）七大主题齐体验

根据游览主题化的设计理念，未来的森林动物园有七大游览主题区会让游客有不同的体验。

1.登陆狂欢节：丞基堕塞、风车塔、游客服务中心将成为森林广场的标志性景观，主入口为圆木排房的造型，围合森林广场。

2.向左看向右看：圆形的小型动物馆舍散落于道路两旁，游客可以边走边看，感受奇妙的动物世界。

3.听风讲故事：以风车、灯塔为起点，三桅帆船为目标，游人可以沿着走廊，一边观赏奇妙的动物世界，一边聆听有趣的动物故事。

4.湿地世界：鹤舞白沙、沙鸥翔集、锦鳞游泳……优雅的诗句化为鹤舞渡、翔集岛、锦鳞湾、禽戏台、香茗屋等一个个湿地景点。让人们在观赏水景的同时，可以停留小憩，优哉游哉。

5.丛林冒险家：石桥、原木桥、野驴营、雾森丛林、草原帐篷，让游客在丛林中拥有跌宕起伏的别样体验。

6.动物西游记：以西游记剧场为核心，集中了多个特色动物观赏点，提供了丰富多彩的互动活动，山、林、谷、溪，多种风貌并存，再现了许多西游记中的布景。

7.太行奇乐园：以太行动物群落为观赏对象，中心地带集中了览胜餐厅、探险走廊等集娱乐、休闲、购物等活动为一体的服务设施。

丰收游园位于塔南路与丰收路交叉口东北角，总占地26亩。在这里你可看到，蜿蜒小路周边栽植各种观赏树，休闲广场安装有各类健身器材。这里最吸引人的是占地800多平方米的小型湿地景观，湿地中设置了80个梅花桩供人游玩。园中还建设了观景亭、花架等园林建筑。是焦作市80多个游园中景观最丰富、档次最高的游园建设。

普新游园位于普济路（丰收路至人民路段）西侧、普济河东侧，占地36亩，500多米的园路南北贯通，连接着4个健身广场，4组台阶与河堤道路互通相连，园内西侧种植着许多大叶女贞，配植有花灌木、球类等植物。春秋季节形成美丽景色。这里绿树成荫，草坪翠绿，是名副其实的城市绿肺。

图14－15　为塌陷区森林动物园人们晨练的美景

二、塌陷区建成焦作闫河公园

闫河公园位于焦作市北太行山南，沿着焦作市主干道塔南路一路北上，经塔北路即可到达。具体位置在岭南公路南侧，缝山针公园对面。由缝山针公园南门沿着宽敞整洁的地下通道横穿焦辉公路，步行40米即可由缝山公园南门来到路南的闫河公园。

闫河公园原是焦作矿务局焦东煤矿采煤塌陷区，由于地表不规则下陷，爻断缝交错分布，煤矸石堆放，倾倒垃圾一遍荒野。闫河公园以所在地闰河村命名，与岭南公路北的缝山公园相呼应，建设用地245亩，项目投资3800余万元，其中公园建设投资1000万元。该公园是一个集生态保护、娱乐休闲为一体的综合性公园，闰河公园于2011年12月开工建设，历时一年建成开放。园内种植着许多大叶女贞，配植有花灌木、球类等植物。公园内设置有广场、园林小品、文化园地等，绿树成片，三步一景五步一亭，美不胜收。公园规划设计时考虑缝山针公园和闫河公园融为一体，方便游客穿越岭南公路安全，专门设计修建了地下通道，穿越岭南公路地下通道桥高3.5米、宽10米、长40米，安全、方便地将岭南路南北两个公园沟通连接，使得缝山公园与闫河公园既保持相对独立，又有机地合为一体。

三、焦作合晶科技公司采空区建造工业建筑

焦煤集团合晶科技有限公司位于焦作市西北方向西冯封村北，是王封煤矿采煤塌陷区。由于早年采煤技术条件落后，地下存在大量残煤。20世纪八十年代以后，本区小煤窑多处再次开挖，形成大面积二次塌陷。再加上当地农民地表挖坑采砂和倾倒建筑生活垃圾，地面形成高差数十米坑洞，厂区范围采煤塌陷产生的爻断缝纵横交错，当地农民放牧经常发生牛羊牲畜跌落地缝事件。

2007年前后，焦煤集团按照工业规划，在王封西冯封村北建设大型光伏产品多晶硅生产基地合晶科技公司。根据工业建筑使用要求结合地下采煤采空区塌陷特性，对厂区规划精心布置合理利用，达到了安全设计施工，场地合理利用目的。

（一）建筑物分类

合晶科技建筑工程按工程性质分为管理建筑用房和工业生产建筑用房两大类，其中工业建筑分为重负荷载建筑和一般负荷仓储式超长度厂房，按照生产作业要求呈流水线作业布置方式。

重负荷建筑均为钢筋混凝土结构，一级产品生产过程均是上下工艺形式，这类建筑特点是负荷重，具有生产过程动负荷振动性质，结构强度要求高。

仓储式超长度一般设计为钢桁架结构，建筑特点是负荷较小，有宽度要求，但线性流水作业长度大，结构具有轻载抗变形要求。

（二）工业建筑规划布置

合晶科技公司厂区规整，正南正北方向，四方形而积，厂区东西长600余米，南北宽300余米。厂区北高南低，西南地势最低。厂区最大高差40余米，进场公路东西方向位于厂区北侧，进入合晶科技公司大门俯视厂区，可以发现所有建筑均是东西方向布置状态，这与该地区地质条件密切相关。

合晶科技公司厂区规划前属于王封西翼采煤塌陷区，由于矿井采空区存在部分残煤，1985年至2008年期间先后新建几个小煤窑在此采煤，因而引发本来已经稳定的采空区地层再次无规律塌陷。厂区西南部当地农民地表挖石采砂，形成长宽近百米，深度近二十米左右大坑。厂区内荒坟遍野，爻断缝交错，杂草丛生。经查王封矿六十年代煤炭开采图纸得知，厂区内煤层走向东西倾向北南，厂区北侧地层由于东西走向断层结构造成无煤，在此形成数条东西方向采煤边界断裂缝。

因为地下采煤工作面基本是按照煤层走向布置的，地层塌陷量走向和倾向存在区别。根据采煤塌陷地层陷落规律，按照地层采空区陷落理论和焦煤矿区采空区抗震抗变形建造工业和民用住宅经验，为降低地层因采煤南北倾向不均匀沉降，减少地基高差工程量，厂区建筑均北高南低错台阶东西方向布置。办公楼职工宿舍位于厂区北侧沿路修建，变电所、机修间位于中部，重负荷高大工业建筑钢筋混凝土结构设在地层较为稳定的厂区东北位置，轻质大长度仓储式厂房位于厂区西部，水处理车间设在厂区西南部较低处，密集输料管道采用架空式钢桁架东西方向布置。

（三）建筑结构基础变形设防

合晶科技公司重负荷建筑均为钢筋混凝土结构，特点是面积尺寸小但是高度较大，一般采用桩基板筏式基础，可以有效地减少压强，提高地基承载力，使高大建筑具有很好的抗变形抗倾覆能力。

轻质大长度仓储式厂房长度达200余米，钢桁架之间采用铰接方式连接，允许变形。各桁架采用点式基础可以调节变形余量。分段式地坪与桁架基础之间设变形缝，使得车间生产荷载与厂房荷载不发生关系，车间流水作业线采用可调节方式，当地基发生变形时可以方便处理，保证正常生产。

（四）特殊建筑地基处理（移土厚填重夯）

工业用水和废水处理车间设在厂区西南地基处理难度最大。按照生产工艺要求，生产用水首先要有数百立方米正常使用和备用储水池四个，水处理车间与水池联合布置，生产废水厂区实现自流且供水经济高差适当。厂区西南水处理车间设计标高与原来的自然地面标高相差二十多米，将这里挖沙坑填平再高筑十余米后才能满足要求。

为达到厂区挖填土方合理，设计采用挖高填低方式，工程前期将厂区北部办公楼、食堂宿舍位置土丘地基挖走，运倒厂区西南，采用分层碾压力式进行夯填，并住厂区南部边乔沿东西方向建造了长度二百余米，高度五至十米石砌挡土墙。为满足回填地基不均匀下沉危害新建水处理车间安全，工程前期地基回填工程与水处理车间时间滞后将近两年，目的在于满足地基变形过程有充分时间，使地基压力重新达到平衡。

（五）地层自然灾害处理技术

采煤作业引起地表不均匀下沉塌陷，随着时间推移，地层内部在重力、地震、地下水溶蚀冲刷等外部作用影响下，一般认为二三十年后基本踏实趋于平衡稳定，但是在外部重力作用和局部加载时，采空区看似平衡稳定的地层重力平衡被打破，此时地基会再次发生局部变形下沉，这是重力平衡重新分布再平衡过程。

合晶科技公司工业建筑施工之前，已经预计地基会发生局部下沉现象，因此针对不同类别建筑分别采用了不同地基设计方式，有效解决了工程安全使用问题。另外对于生产过程中可能发生的地基变形事件也有充分的预防措施。

机加工车间地坪动荷载较大，车间厂房设计点式杯状地基与地坪之间留有变形缝，地坪使用双层配筋分块设缝施工，如果地坪下变形可以采用打钻注浆加固处理，或者局部回填重夯重新施工。(www.xing528.com)

由于厂区爻断缝很多，厂区露天场地多采用水泥硬化，绿化区采用深度翻耕带有流水坡度，防止雨季地表积水灌入地下会引起地层塌陷。加强地面生产生活用水管理，防止管道破裂生产生活用水灌入地下。生产输料管道和供暖供水管道采用高空钢桁架布置，也是防止地层塌陷便于检修的技术措施。厂区防洪排水沟设计排水能力较大，均采用明沟大坡度形式，保证厂区排水畅通，水沟不积水，有问题及时发现及时解决。

合晶科技公司工程建设是在采煤塌陷区修建的，是焦煤矿区多年研究采空区抗震抗变形工业和民用建筑技术的成功典型事例，对于煤矿采空塌陷区恢复利用值得借鉴。图14－16和图14－17为合晶硅科技厂房建筑一角

图14－16　合晶科技厂区一角

图14－17　合晶科技精馏塔

四、焦作千业水泥有限责任公司生产线水泥仓地基加固设计施工

千业水泥生产场区位于原焦作矿务局田门矿工业广场，属于煤层露头区域，根据河南省地矿建设工程（集团）有限公司焦作千业水泥有限责任公司新型干法熟料生产线岩土工程勘察报告，水泥库区域范围除原田门矿斜井井筒和局部防空洞外未见明显地层裂缝、孔洞、采矿立井、巷道、采空区等地质灾害现象。地层结构从上至下为人工杂填土一粉质粘土一卵石一风化泥岩和粉砂岩一基岩。其中地表人工杂填土厚度约1.5m，粉质粘土为主，卵石厚度2m左右，表土平均厚度37m，无第四系地下水。水泥厂范围煤层露头区域没有早年采矿记录，存在地表斜井井筒、矸石堆放和更早年代当地居民对煤层露头地下采矿活动痕迹。

原田门矿井建于50年代，关闭于80年代末，在30余年的开采煤炭过程中，地表水通过地表裂隙渗透，以卵石层为通道经煤层露头直接流入采空区，将卵石层细粒物质和卵石岩上方局部粉质粘土带走，从而形成孔洞，这种现象在前期工程桩孔施工时已经得到验证，它们的共同特点是位于井筒巷道附近。

千业水泥公司水泥生产上程建设工程地基按规范进行了地质勘察，发现地基不符合建造大型工业建筑条件，存在大型重负荷建筑体局部地基下沉不均匀沉降造成工程报废隐患。中国中材国际工程股份有限公司与焦煤集团合作，根据焦煤矿区多年地基加固经验，按照特殊地基工程设计方法，在水泥生产磨机、水泥储存仓等主要工程承载基础设计方面进行了安全改进，采用地层地基事先钻孔充填注浆工程检验，桩基板阀地梁联合形式，顺利设计施工了水泥生产线大型建筑。

（一）地质灾害现象及产生原因

焦作干业水泥公司始建于2006年，分一期和二期两条新型干法熟料生产线，合计日产水泥10000吨。工程建设过程中场地曾经多次发生过地表裂缝、大规模地表塌陷事件，对于这类地质灾害焦煤集团采取了空洞人工充填、钻孔注浆加固、填土重夯、杂土置换夯压、桩基加固等一系列技术措施结合特殊地基设计均压减荷方式，顺利完成多项工程施工建设任务。

千业水泥一期工程施工过程中，曾经发生过多次地基裂缝、地面塌陷、钻具掉落、泥浆流失等事件，原因是地下存在防空洞、斜井井筒、采煤巷道、流水冲刷空洞，当地基大量密集深孔桩基施工时，强大的人为干扰力、剧烈的打桩震动、桩孔中大量的灌注泥浆破坏了地基压力平衡。从工程安全角度考虑，地基施工过程时发生的这些现象，有利于暴露地基安全隐患，便于事先及时处理。对于地基塌陷、地下空洞影响可能造成的隐患，工程地基采取了一系列针对性有效技术措施。其主要方法是：防空洞人工充填、斜井井筒大孔径分段大骨料注浆充填、地面裂缝灌浆充实、大规模塌陷坑人工清理后分层填土重夯压实、疑似地区钻孔注浆加固、钻孔取芯桩基承载物理探测科学手段地基检验。

2010年5月8口，二期重要工程水泥库一号立仓的37号灌桩在桩孔开挖过程中，发现地层情况与地质勘察报告和已经施工钻孔土质不符，钻出的土质为稀泥杂填土。钻孔深度35米时钻具快速落到45米，钻孔深度52米后，孔内泥浆急剧漏失，随即孔内开始塌方，最终塌陷形成直径约4米，深度4米的大坑。经焦煤有关技术负责人以及甲方、施工单位、监理、地质勘察等部门在现场专题会议认为，本场地存在地下空洞，又是煤层露头附近地区，可能存在早年煤矿开采井筒、巷道或采空区，尽管已经进行过地质勘探，但是根据现场发生的大型地面塌方特殊情况，结合过去工程施工过程中地基加固的成功经验，对万吨级水泥库必须采取有效地基加固特殊处理措施，确保大型工业建筑工程使用安全。

根据水泥库37号桩基地表大型塌陷规模、位置、方式分析，地层存在裂隙、空洞条件下，施工过程中人工干扰是地表塌陷的诱发原因。水泥库位于煤层露头上方，地层倾向西南，正是早年人工斜井经过方向，也是煤层露头附近人工挖掘井筒探寻资源区域，有可能存在地下隐蔽残存空洞。该处地表地处低洼，多年地表积水汇集排水冲刷形成地下局部空洞也有可能。桩基施工过程中，大量积水浸泡向地下渗漏，另外施工时的降水井孔恰位于该处，打孔和泥浆抽吸流动过程中破坏了地下空洞的平衡，地表积水和大量泥浆通过地层裂缝进入空洞，冲刷作用使地下空洞体积不断增大，从而引发大体积塌陷。

表土层中卵石层存在大量孔隙，是地层水良好通道，地表潜流水位的反复变化和层流作用，将卵石层上方粉质粘土带走而形成空洞，是必然结果。当地层空洞压力平衡破坏时，地层产生变形在所难免。由于地下空洞或采空区的存在，一定范围内地下水流向采空区引起的粘土流失现象，距离井筒越近就越明显，这就是前期工程生料库和窑尾（主、副斜井附近）发生地层变形的直接原因。

综上所述，早年井筒、巷道、采空区的存在、卵石层的分布，人工干预引起地层塌陷是该区地质灾害的主要表现。

（二）地质灾害对地表工业建筑的危害

千业水泥多个工程在地基加固施工过程中发生过数次地面塌陷事件，桩基施工过程出现地层裂缝、塌陷、桩孔大量泥浆流失，充分证明水泥库附近地层存在孔洞裂隙。采用密集桩基和板阀、地梁等基础形式，均是分散地表大型工业建筑压力，防止不良地基非均匀下沉的安全措施。但是地表以下复杂的孔洞，要全部发现并予以有效处理，工作量无法预计，如果将来工业建筑地基发生变化，引起的后果是不堪设想的。据中国中材国际工程股份有限公司设计资料，两组水泥库直径均为18m、高度45m，单库重300000kN，且地基沉降敏感性极强，且荷载较大，绝对不允许地基变形，要求地基安全度很高。

为了保证水泥库安全使用，确保大型工业建筑建成后地基不发生变形，针对现场桩基施工过程中出现的孔洞、地表塌陷现象，焦煤集团有关领导、干业水泥公司、工程建设部门等有关单位都非常重视，组织有关部门专家进行论证，一致认为必须采取有效技术措施，使水泥库发生的地质灾害提前处理。

（三）水泥库场地地质灾害处理方案

对于水泥库场地范围地层可能存在井筒、地层裂隙、采空区、引起地面塌陷，消除地质灾害有以下处理方法：

1.卵石层及其裂缝空洞处理方法

桩孔施工时发现的裂缝和空洞均存在于卵石层上方粉质粘土中，在桩基施工过程中，漏浆和灌注砼对地基裂缝和局部空洞通过挤压、震动可以对其进行局部加固，为防止桩基之间存在的孔隙日后产生变形，宜在关键工程部位布置钻孔进行高压注浆地层加固。

2.塌陷空洞处理方法

37号桩孔处发生的地表塌陷坑是局部地质灾害现象，已经证明该处存在地下空洞，塌陷坑造成36号、17号、18号三个桩孔无法继续施工。根据桩基施工工艺特点及其工程受力原理，结合立式圆筒仓基础设计施工方法，可以用原土暂时回填，按原计划继续施工桩基工程。待水泥库基础施工时，二次开挖后局部回填夯实，按《建筑桩基技术规范》和《建筑地基基设计规范》以及建筑工程基础施工有关规范进行施工。

3.基岩空洞处理方法

根据《岩土工程勘察报告》ZK83、ZK84、ZK85钻孔资料及其水泥库附近其它钻孔资料表明，水泥库地基地质条件属于正常。但是37号桩孔施工过程中，当桩孔深度在35－45米之间钻具快速下落、桩孔深度达到52米时，孔内泥浆快速流失、短期迅速塌方形成塌陷坑等异常现象，充分证明基岩下方存在空洞。由于ZK84号钻孔深度不够而且没有命中空洞位置，所以没有发现地质灾害。

水泥库存在地下空洞，有可能是早期回填的井简，也有可能是采空区、地层裂隙、残存的巷道等现象，可用地质钻孔得到证实，发现地下空洞后通过钻孔进行注浆处理。

注浆钻孔可以分步实施：

第一步先在塌陷坑附近打几个钻孔，要求钻孔深入基岩5米以上，间距不大于4米。这样做的目的是先探察塌陷坑发生的原因及其空洞的位置和性质，进一步掌握地质灾害的危害程度，为是否继续进行钻孔注浆提供依据。

第二步工作是按设计位置布置钻孔，对水泥库地基承载受力范围进行全部加固处理。

（四）地基加固钻孔注浆方法

按照设计图纸在水泥库地基持力范围布置钻孔，按照对地基治理工程性质分为注浆钻孔施上和地层注浆施工两个部分。

1.注浆钻孔施工

采用地质勘探钻机完成钻孔施工，钻孔孔径Φ100mm，钻孔设计深度为表土全深加5米，根据地质勘察报告和已经施工的桩孔估算大约42－55米，钻孔深度的基岩部分要求取芯。对于钻孔深入基岩5米内发生浆液漏失现象的钻孔，应在表土段设置套管，并且有必要继续加大钻孔深度，进一步探明基岩空洞。

2.地层注浆施工

首先通过钻孔向内压注清水，以确定该钻孔位置地层是否存在裂隙空洞。对于注入清水压力达到2－3MPa.无明显流量的钻孔，可以改用水泥浆液直接封孔。对于注入清水压力很小，流量较大的钻孔应该采取充填—注浆—反复透孔—加压再注浆的方式。

地下空洞较大情况（直接掉钻），可向孔内投入粒石、粗砂直接对空洞充填。充填完毕后从注浆管向孔内注水泥粉煤灰浆。注浆浆液水灰比1.1～1.5，固体充填物中水泥占20%～30%，粉煤灰占70%～80%。必要时可加大水泥用量，注浆采用间歇注浆方法。

地下裂隙情况（浆液漏失），可向孔内注水泥粉煤灰浆。注浆浆液水灰比1.1～1.5，固体充填物中水泥占20%～30%，粉煤灰占70%～80%。根据情况可适当加大水泥用量，采用间歇注浆方法。

地下裂隙较小情况（浆液漏失量少），可向孔内直接注水泥浆稀浆。浆液水灰比约1：1.1，采用间歇注浆方法。

表土空洞和裂隙一般在桩基施工时通过打桩和水泥灌注时可以部分消除。若存在表土空洞和裂隙，可在地面通过钻孔用水泥浆对卵石层和地层空隙进行充填加固。

正常情况下注浆压力达到2－3MPa即可符合加固要求；当注浆量较大且压力较小时，应加大水泥浆浓度，必要时可加入速凝剂，防止水泥浆液扩散太远而造成不必要的浪费；

在钻孔钻进过程中，若出现掉钻现象，证明地层存在空洞，此时应向空洞内投入碎石粗砂等骨料进行充填，然后用水泥浆对碎石和地层空隙进行充填加固。

当钻孔压力达到2－3MPa以上但不进浆情况时，可认为地层密实，正常封孔即可。

注浆采用BW－150注浆泵进行施工。注浆时采用由稀浆到稠浆的注浆工艺方法。

注浆前先注清水疏通管路，确保水泥粉煤灰浆液能够到达注浆预定位置。

首先注入水灰比为1：1.1的稀浆，然后根据孔口压力变化情况确定是否更换另一种配比的水泥浆。当注浆量超过预想浆量，孔口压力不升高时，采用间歇式注浆工艺，逐步加大浆液稠度，直到相邻钻孔涌水冒浆，且孔口压力在3.0～4.0MPa，稳定时间10～15分钟，方可结束该孔的注浆施工。

水泥库保护范围对桩基和钻孔发现的孔洞和裂缝进行有目的的注浆加固。钻孔布置间距为3－4m。南北两排，东西三排，钻孔数量42个。

（五）工程应用效果

千业水泥公司水泥库地基基础工程设计采用密集桩基和板阀、地梁联合基础形式，目的是分散地表大型工业建筑对地基的压力，防止地质灾害引发地基非均匀下沉。对地层裂缝和空洞进行注浆加固，是保证工业建筑地基不发生非均匀沉降的有效补充措施。选择粉煤灰、散装水泥浆液反复透孔高压注浆，与基础施工平行交叉作业。所用材料价格低廉，来源广泛，就地取材。达到保证质量、缩短工期、降低成本、项目提前投产目的。

焦作干业水泥有限责任公司万吨／日生产线快速建成投产以来，工程安全运行状况良好，经济效益良好，证明当时的地基加固技术正确性，为特大型工业建筑地基加固提供了成功经验，是煤矿采空区不良地质条件建造大型工业建筑地基加固一项技术突破，本次工程最终目的是用尽可能少的钻孔发现地基空洞，通过注浆加固地基，消除隐患保证特大型超重负荷工业建筑使用安全。图14－18为建成后千业水泥厂的建筑一角。

图14－18　千业水泥厂建筑一角