一种用于建筑工程地下基础的加固方法与流程

1.本发明属于市政施工领域，涉及一种建筑工程地基加固方法，具体涉及一种用于建筑工程地下基础的加固方法。


背景技术：

2.市政工程是指在城市区规划建设范围内设置各种建筑物、构筑物、设备等；城市生活配套的各种基础设施建设都属于市政工程范畴，比如常见的城区建筑、城市道路、桥梁、地铁、地下管线、隧道、河道、轨道交通等工程。地基是指上述市政建筑物、构筑物等下面支撑基础的土体或岩体，作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土，地基有天然地基和人工地基两类，天然地基是不需要人加固的天然土层，人工地基需要人加固处理。随着我国城市发展，城区范围不断扩大，但是很多城市下方赋存有自然资源，自然资源层可认为是远场的建筑地基层，其开发后会造成地面基础的破坏，因此如何在两者之间进行协调成了当务之急，即如何在资源开发后，保证地面基础和地基结构的长期稳定，因此急需一种方法/结构来保证建筑工程地下基础的长期稳定。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的不足，本发明提供一种用于建筑工程地下基础的加固方法，包括如下施工步骤，s1，对于建筑区域下的自然资源，将其划分为多个矩形采区，采区间留设矿柱，采区内沿走向划分为矩形工作面，在采区走向中部沿倾向布置采区上山，通过采区上山将采区两翼的工作面与矿井的主井、副井、通风井连接，实现运输、行人、通风；
4.s2，采区内，位于倾向中部的两个工作面作为多用工作面，首先开采左右两翼的两个多用工作面，多用工作面包括两部分，中部的开采区域，以及倾向两侧的隔离矿柱，开采区域的宽度需保证开采后地表几乎不产生沉陷，可以按照传统条带开采宽度进行开采，且开采宽度满足后续其作为施工空间的要求；
5.s3，采区前半部分，先采右翼再采左翼中的常规工作面，自前而后开采；之后依次开采采区后半部分右翼、采区后半部分左翼，自后而前开采，包括：s3.1进行常规工作面回采，回采过程中，在开采后的多用工作面空间内，沿倾向向常规工作面间隔、成组施工钻孔，钻孔位于矿层顶板处且平行于矿层顶板，成孔后向钻孔内顶进注浆钻杆，注浆钻杆头部穿入采区外部矿柱，尾端出露在多用工作面内，注浆钻杆头部可以设置为尖头以便于顶入，注浆钻杆位于常规工作面段的下部侧面均匀设置有出浆口；
6.s3.2，当一组注浆钻杆出露在常规工作面的采空区内时，及时在注浆钻杆下部挂注浆充填袋，进行充填作业，形成平行于倾向的充填条带，充填条带宽度与间距满足控制地表沉陷的需求；充填条带包括间隔布置的高水材料充填条带以及膏体充填条带；
7.s3.3如此循环，直至采完一个常规工作面；
8.s3.4按照步骤s3.1-s3.3开采充填完采区前半部分右翼的常规工作面；
9.s4，按照步骤s3进行采区前半部分左翼常规工作面的回采与充填条带充填工作，
与此同时，进行采区前半部分右翼常规工作面的充填条带间的条带空区的充填工作，包括：s4.1沿倾向向每个条带空区施工多列钻孔，每列钻孔在垂直方向上均匀分布且平行于矿层顶板，成孔后向钻孔内顶进充填钻杆，充填钻杆头部穿入采区外部岩柱，尾端出露在多用工作面内，充填钻杆头部可以设置为尖头以便于顶入，充填钻杆位于常规工作面段的下部侧面均匀设置有出料口；充填钻杆包括多个灌沙钻杆和一个或多个混凝土钻杆；
10.s4.2，进行充填作业，自灌沙钻杆向条带空区灌入细沙，与此同时自混凝土钻杆少量泵入混凝土，细沙在混凝土作用下产生一定的胶结，充填直至充满整个条带空区，细沙，混凝土，充填钻杆形成共同的支撑体；
11.s4.3如此循环，直至充填完采区前半部分右翼的常规工作面；
12.s5,此时，采区前半部分右翼常规工作面回采充填全部完成，采区前半部分左翼常规工作面的回采和充填条带的充填工作完成，条带空区等待充填；按照步骤s4进行采区前半部分左翼常规工作面的条带空区充填，同时按照步骤s3进行采区后半部分右翼常规工作面的回采与充填条带的充填工作；
13.s6,循环s3-s5，直至采完整个采区；
14.s7,上述施工过程中地面正常进行建筑物建设，资源回采与地面建设同步进行且互不干涉，资源开采后的地基稳定。
15.优选的，步骤s1中，采区上山包括轨道上山和运输上山，采区上山布置于矿柱内。
16.优选的，步骤s3.2中，充填条带的间隔充填是沿着走向的间隔充填。
17.优选的，步骤s3.2中，采用钢管柱对注浆钻杆进行支撑，钢管柱顶部顶住注浆钻杆、底部以矿层底板为支撑。
18.优选的，步骤s4中，可仅对部分条带空区充填。
19.优选的，常规工作面之间采用沿空留巷，不留设矿柱。
20.优选的，充填条带中心位置位于初次破断步距段、周期来压步距段的中心。
21.优选的，注浆钻杆、充填钻杆的尾段连接充填管路。
22.优选的，步骤s6后，先进行多用工作面的充填工作。
23.本发明的有益技术效果为：
24.1、采区内设置并首先开采多用工作面，多用工作面作为后期的钻孔、充填施工空间，如此地面不用建设充填井、充填站，地面建设与地下资源开采同步进行，互不干涉；且本技术的开采工艺中，本翼充填条带与上一翼条带空区的充填可同步进行，提高了充填效率。
25.2、充填条带采用高水材料与膏体材料间隔充填工艺，利用高水材料的速凝特性使得充填体尽快接顶为顶板提供支撑，减小初期沉陷，利用膏体材料的终凝强度高的特性提高最终的充填强度，减小后期沉陷；在多用工作面内施工注浆钻杆，注浆钻杆起到隧道中管棚管的作用，其对顶板产生支撑作用，减小顶板的下沉，注浆钻杆的支撑作用在充填条带的充填材料初期无法凝固或者凝固慢(无法提供支撑强度)的情况下尤为重要(减小初期沉陷)；且注浆钻杆不仅作为充填管路的一部分，其也是充填条带的一部分(注浆钻杆、高水充填体、膏体充填体作为一个整体)，其能够给提高充填条带强度，减少充填条带宽度，改善了高水、膏体充填费用高、凝固时间长的问题；多用工作面的隔离矿柱与采区矿柱可以作为充填钻杆两端的支撑。
26.3、此外，利用充填条带之间形成的封闭的条带空区，通过充填钻杆直接灌入细沙，
大大提高充填速率，且不用挂充填袋，不用等待凝结，节约成本与时间，期间注入混凝土浆体，使得细沙、混凝土、上下均布的充填钻杆固结成整体，提高支撑强度。
附图说明
27.图1是一种用于建筑工程地下基础的加固方法的地下部分俯视图。
28.图中，采区1；工作面2；采区上山3；多用工作面4；开采区域4-1；隔离煤柱4-2；常规工作面5；注浆钻杆6；出浆口7；充填条带8；条带空区9；充填钻杆10。
具体实施方式
29.下面结合附图，对本发明作进一步的具体描述。
30.如图1，一种用于建筑工程地下基础的加固方法，包括如下施工步骤，s1，对于建筑物区域下的自然资源，如煤炭，将其划分为多个矩形采区1，采区间留设煤柱，采区1内沿走向(图1中左右方向)划分为矩形工作面2，在采区走向中部沿倾向(图1中前后方向)布置采区上山3，通过采区上山将采区两翼(采区上山两侧)的工作面2与矿井的主井、副井、通风井等连接，实现运输、行人、通风等；
31.s2，采区内，位于倾向中部的两个工作面作为多用工作面4，首先开采左右两翼的两个多用工作面4，多用工作面4包括两部分，中部的开采区域4-1，以及倾向两侧的隔离煤柱4-2，开采区域4-1的宽度需保证开采后地表几乎不产生沉陷(地表最大下沉小于20mm)，可以按照传统条带开采宽度进行开采，且开采宽度满足后续其作为施工空间的要求；
32.s3，采区前半部分，先采右翼再采左翼中的常规工作面5，自前而后开采；之后依次开采采区后半部分右翼、采区后半部分左翼，自后而前开采(具体见图1中开采序号)；包括：s3.1进行常规工作面5回采，回采过程中，在开采后的多用工作面4空间内，沿倾向向常规工作面5间隔、成组施工钻孔(图1中每组仅示出1个钻孔)，钻孔位于煤层顶板处且平行于煤层顶板，成孔后向钻孔内顶进注浆钻杆6，注浆钻杆头部穿入采区外部煤柱/岩壁，尾端出露在多用工作面内(即注浆钻杆由采区煤柱/岩壁和隔离煤柱4-2进行支撑)，注浆钻杆头部可以设置为尖头以便于顶入，注浆钻杆位于常规工作面段的下部侧面均匀设置有出浆口7；
33.s3.2，当一组注浆钻杆6出露在常规工作面5的采空区内时(工作面回采推过该组注浆钻杆)，及时在注浆钻杆下部挂注浆充填袋，进行充填作业，形成垂直于工作面推进方向/平行于倾向的充填条带8，充填条带宽度与间距满足控制地表沉陷的需求；充填条带包括间隔布置的高水材料充填条带以及膏体充填条带，利用高水材料的速凝特性尽快接顶，利用膏体材料的终凝强度高的特性提高最终的充填强度，且注浆钻杆也起到控制顶板下沉的作用；
34.s3.3如此循环，直至采完一个常规工作面；
35.s3.4按照步骤s3.1-s3.3开采充填完采区前半部分右翼的常规工作面；
36.s4，按照步骤s3进行采区前半部分左翼常规工作面的回采与充填条带充填工作，与此同时，进行采区前半部分右翼常规工作面的充填条带8间的条带空区9的充填工作(一次充填整个采区前半部分右翼中的每个条带空区)，包括：s4.1沿倾向向每个条带空区9施工多列钻孔(图1中仅示出1列钻孔)，每列钻孔在垂直方向(煤层顶板到底板方向)上均匀分布且平行于煤层顶板，成孔后向钻孔内顶进充填钻杆10，充填钻杆10头部穿入采区外部煤
柱/岩壁，尾端出露在多用工作面内(即充填钻杆由采区煤柱/岩壁和隔离煤柱4-2进行支撑)，充填钻杆头部可以设置为尖头以便于顶入，充填钻杆位于常规工作面段的下部侧面均匀设置有出料口；充填钻杆包括多个灌沙钻杆和一个或多个混凝土钻杆；
37.s4.2，进行充填作业，自灌沙钻杆向条带空区灌入细沙，与此同时自混凝土钻杆少量泵入混凝土，细沙在混凝土作用下产生一定的胶结，充填直至充满整个条带空区9，细沙，混凝土，充填钻杆形成共同的支撑体；
38.s4.3如此循环，直至充填完采区前半部分右翼的常规工作面；
39.s5,此时，采区前半部分右翼常规工作面回采充填全部完成，采区前半部分左翼常规工作面的回采和充填条带的充填工作完成，条带空区9等待充填；按照步骤s4进行采区前半部分左翼常规工作面的条带空区9充填，同时按照步骤s3进行采区后半部分右翼常规工作面的回采与充填条带8的充填工作；
40.s6,如此循环，直至采完整个采区；
41.s7,上述施工过程中地面正常进行建筑物建设，资源回采与地面建设同步进行且互不干涉，资源开采后的地基稳定。
42.优选的，步骤s1中，采区上山包括轨道上山和运输上山，采区上山布置于煤柱内。
43.优选的，步骤s3.2中，充填条带8的间隔充填是沿着走向(图1中左右方向)的间隔充填。
44.优选的，步骤s3.2中，采用钢管柱对注浆钻杆进行支撑，钢管柱顶部顶住注浆钻杆、底部以煤层底板为支撑。
45.优选的，步骤s4中，可仅对部分条带空区充填。
46.优选的，常规工作面之间采用沿空留巷，不留设煤柱，大大提高回采效率。
47.优选的，充填条带中心位置位于初次破断步距段、周期来压步距段的中心。
48.优选的，注浆钻杆、充填钻杆的尾段连接充填管路。
49.优选的，步骤s6后，先进行多用工作面的充填工作。