【礦業(yè)實務(wù)】顧士東 教材精講班課件 26-第一篇-第6章-6.1.1-立井井筒表土普通施工方法-6.1.2-立井井筒凍結(jié)施工法

第6章

井巷工程

知識架構(gòu)井

巷

工

程

立井井筒表土施工巷道與硐室施工

立井井筒基巖施工6.1立井井筒表土施工6.1立井井筒施工共4目，每年分值2-5分6.1.1立井井筒表土普通施工方法6.1.2

立井井筒凍結(jié)施工法6.1.3

立井井筒鉆井施工法6.1.4

立井井筒注漿施工法6.1立井井筒表土施工6.1.1立井井筒表土普通施工方法1.井圈背板施工法2.吊掛井壁施工法3.板樁施工法井筒表土普通施工法偶爾考，關(guān)注細(xì)節(jié)，內(nèi)容比原縮減較多6.1立井井筒表土施工6.1.2

立井井筒凍結(jié)施工法1.基本原理2.施工工藝：掌握各凍結(jié)方案和掘進(jìn)支護(hù)3.適用條件：熟悉6.1立井井筒表土施工6.1.3

立井井筒鉆井施工法1.基本原理2.施工工藝：掌握主要工藝過程的關(guān)鍵細(xì)節(jié)3.適用條件：熟悉6.1立井井筒表土施工6.1.4

立井井筒凍結(jié)施工法1.基本原理2.施工工藝：掌握三類注漿作業(yè)的區(qū)別，了解注漿設(shè)計的內(nèi)容3.適用條件：熟悉6.1.1

立井井筒表土普通施工法6.1.1

立井井筒表土普通施工法在立井井筒施工中，覆蓋于基巖之上的第三系、第四系沖積層和巖石風(fēng)化帶統(tǒng)稱為表土層。表土分類：工程中按表土穩(wěn)定性將其分成兩大類：穩(wěn)定表土和不穩(wěn)定表土。1）穩(wěn)定表土層主要包括非飽和的黏土層、含水量小的砂質(zhì)黏土層，無水的大孔性土層和含水量不大的礫（卵）石層等2）不穩(wěn)定表土層包括含水砂土、淤泥層、飽和的黏土層、浸水的大孔性土層、膨脹土和華東地區(qū)的紅色黏土層等。6.1.1

立井井筒表土普通施工法表土層掘進(jìn)方法：立井井筒表土層掘進(jìn)常采用人工或礦用挖掘機(jī)配合中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)挖土掘進(jìn)，井筒斷面較小可采用人工風(fēng)鎬掘進(jìn)，土層較硬可采用鉆爆法施工。立井筒表土施工方法分為普通施工法和特殊施工法兩大類。立井井筒穿越穩(wěn)定表土一般采用普通施工法，普通施工法主要包括井圈背板施工法、吊掛井壁施工法和板樁施工法等穿越不穩(wěn)定表土多采用特殊施工法，主要包括凍結(jié)法、鉆井法、沉井法、注漿法和帷幕法等，目前以凍結(jié)法和鉆井法為主。6.1.1

立井井筒表土普通施工法知識點(diǎn)一、井圈背板施工法掘一小段后即用井圈、背板進(jìn)行臨時支護(hù)，臨時支護(hù)段高不應(yīng)大于2m,空幫距離不宜大于1.2m。井圈采用槽鋼制作，井圈間距一般為1.0m，掘進(jìn)一長段后（一般不超過30m），再由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。1-井壁；2-井圈背板；3-模板；4-吊盤；5-混凝土輸送管；6-吊桶6.1.1

立井井筒表土普通施工法1）表土穩(wěn)定：全斷面分層向下挖掘，工作面形成鍋底狀，圈距一般為1.0m。2）松軟地段：先掘凈斷面預(yù)留護(hù)幫環(huán)形臺階，圈距一般在0.5m左右，最大不超過1.0m。3）工作面涌水較大：采用臺階式環(huán)形挖掘法。一般在井筒中心或靠近流水下幫挖超前水窩，用以集水和排水6.1.1

立井井筒表土普通施工法知識點(diǎn)二、吊掛井壁施工法適用于穩(wěn)定性較差的土層中的一種短段掘砌施工方法。段高一般取0.5～1.5m。因段高小，不必進(jìn)行臨時支護(hù)。吊掛井壁施工中，須在井壁內(nèi)設(shè)置鋼筋，與上段井壁吊掛。設(shè)備簡單，但工序轉(zhuǎn)換頻繁，井壁接槎多，封水性能差。需要自下而上復(fù)砌第二層井壁，應(yīng)在井筒設(shè)計規(guī)格基礎(chǔ)上適當(dāng)擴(kuò)大掘進(jìn)斷面。如果表土不穩(wěn)定，要特別注意加強(qiáng)排水工作，及時進(jìn)行臨時支護(hù)，防止井壁片幫垮落。6.1.1

立井井筒表土普通施工法1－井壁；2－吊掛鋼筋；3－模板；

4－吊桶6.1.1

立井井筒表土普通施工法知識點(diǎn)三、板樁施工法適用于厚度不大的不穩(wěn)定表土層，在開挖之前打入一圈板樁，用以支承井壁，并在它的保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)。板樁材料可采用木材和金屬材料兩種。木板樁用于厚度為3～6m的不穩(wěn)定土層。而金屬板樁用于厚度8～10m的不穩(wěn)定土層。

1-外導(dǎo)圈；2-內(nèi)導(dǎo)圈；3-板樁；4-打樁機(jī)；5-軌道習(xí)題演練往年真題：井筒表土吊掛井壁施工法的段高一般?。?/p>

）A.0.5～1.5mB.1.5～2.5mC.2.5～3.5mD.3.5～4.5m答案：A解析：吊掛井壁施工法中，段高一般取0.5～1.5m為宜。

6.1.2

立井井筒凍結(jié)施工法6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法知識點(diǎn)一

基本原理凍結(jié)法是在不穩(wěn)定的含水土層或含水巖層中，形成封閉的凍土結(jié)構(gòu)物—凍結(jié)壁，然后在凍結(jié)壁保護(hù)下進(jìn)行地下工程建設(shè)的特殊施工技術(shù)。凍結(jié)壁，用以抵抗周圍水土壓力，隔絕凍結(jié)壁內(nèi)、外地下水的聯(lián)系。凍結(jié)壁設(shè)計既要滿足強(qiáng)度條件要求，又要滿足變形條件要求。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法知識點(diǎn)二、施工工藝凍結(jié)法鑿井的主要工藝過程有凍結(jié)孔的鉆進(jìn)、地層凍結(jié)和井筒掘砌與支護(hù)、凍結(jié)管（孔）處理等主要工作。1）凍結(jié)孔鉆進(jìn)凍結(jié)孔一般等距離地布置在與井筒同心的圓周上。凍結(jié)孔間距一般為1.2～1.5m,孔徑為200～250mm,孔深不應(yīng)小于凍結(jié)深度。凍結(jié)孔鉆進(jìn)，宜采取鉆、測、糾相結(jié)合的鉆進(jìn)工藝，一般每隔30m測斜一次：鉆進(jìn)小于100m可采用燈管測斜；鉆進(jìn)大于100m宜采用陀螺儀測斜，6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法鉆進(jìn)小于200m可采用掃孔、擴(kuò)孔、鏟孔糾偏法糾偏；大于200m宜采用井下動力鉆具糾偏，成孔后進(jìn)行成孔測斜。凍結(jié)孔的圈數(shù)一般根據(jù)要求的凍結(jié)壁厚度來確定，表土較淺時一般采用單圈凍結(jié)，對于深厚表土可采用雙圈或三圈凍結(jié)6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法2）地層凍結(jié)有一次全深凍結(jié)、差異凍結(jié)、局部凍結(jié)、分期凍結(jié)和雙圈或多圈孔凍結(jié)等方案（1）一次全深凍結(jié)：一般沖積層以下基巖風(fēng)化帶涌水量大、圍巖穩(wěn)定性差，宜采用一次全深凍結(jié)方案（2）差異凍結(jié)：也稱為長短管凍結(jié)，具體包括單圈孔差異凍結(jié)和多圈孔差異凍結(jié)。單圈孔差異凍結(jié)的凍結(jié)管采用長短管間隔布置，下部長管的孔間距增大一倍。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法（3）局部凍結(jié)沖積層厚度較淺，且井筒中上部賦存較穩(wěn)定的、用其他施工方法可通過的地層，或發(fā)生淹井需要恢復(fù)施工的井筒，宜采用局部凍結(jié)方案。新建井筒某段施工困難時采用局部凍結(jié)，非凍結(jié)段地層必須為穩(wěn)定土層，否則非凍結(jié)段容易發(fā)生凍結(jié)管斷裂事故。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法（4）分期凍結(jié)：當(dāng)凍結(jié)深度較大時，將全深分為數(shù)段（通常為上下兩段），從上而下依次凍結(jié)。在深厚沖積層中，當(dāng)中部有較好的黏土隔水層可作為分期凍結(jié)的止水底墊時方能使用，且上、下段凍結(jié)分界線應(yīng)深入隔水層不少于10m。下段井筒掘砌段高不宜過大，以防止凍結(jié)壁變形過大引起凍結(jié)管斷裂。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法（5）雙圈或多圈孔凍結(jié)凍結(jié)深厚沖積層且深部有厚黏土層，凍結(jié)壁厚度大于6.5m時，可采用雙圈或多圈孔凍結(jié)方案。地下水流速大及含鹽量高的地層，也可采用雙圈或多圈孔凍結(jié)方案。深井凍結(jié)時，可采用在主凍結(jié)孔與井筒荒徑之間布置輔助凍結(jié)孔的主輔孔凍結(jié)方案，輔孔布置圈直徑和深度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、凍結(jié)壁狀況及井筒開挖時間、掘砌速度等因素確定。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法3）井筒掘進(jìn)與支護(hù)井筒內(nèi)無涌水、淋水，不設(shè)排水設(shè)備，一般不用臨時支護(hù)。井筒的開挖時間要選擇適時。選擇當(dāng)凍結(jié)壁已形成而又尚未凍至井筒范圍以內(nèi)時開挖最為理想。井筒開挖，必須具備以下條件：（1）水文觀測孔內(nèi)的水位有規(guī)律地上升并溢出管口不應(yīng)少于7d；當(dāng)水文觀測孔失效，井筒內(nèi)的水位應(yīng)有規(guī)律地上升。（2）測溫孔的溫度已符合設(shè)計規(guī)定。凍結(jié)壁厚度應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定，同時應(yīng)滿足連續(xù)掘砌施工要求。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法（3）地面提升、攪拌、運(yùn)輸、供熱、材料供應(yīng)等輔助設(shè)施均已具備井筒連續(xù)施工的條件。凍結(jié)井筒井壁一般采用鋼筋混凝土雙層或者復(fù)合井壁。內(nèi)層井壁在通過凍結(jié)段后自下向上一次施工到井口。凍結(jié)井筒掘砌段高應(yīng)根據(jù)地層性質(zhì)、凍結(jié)壁強(qiáng)度、井幫穩(wěn)定性和井壁結(jié)構(gòu)、施工工藝、掘砌速度等因素綜合分析確定，沖積層掘進(jìn)段高：試挖階段不宜大于2.0m；正式開挖階段不應(yīng)大于4.0m；膨脹性大的厚黏土層不宜超過2.5m,且井幫暴露時間不應(yīng)大于24h。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法基巖段掘進(jìn)段高不宜大于4.0m，風(fēng)化破碎帶巖層，應(yīng)實行短段掘砌，段高不應(yīng)超過4.0m；

較穩(wěn)定巖層，可視實際情況加大段高，并應(yīng)進(jìn)行臨時支護(hù)。凍結(jié)井壁提高混凝土強(qiáng)度的措施主要包括摻入低溫早強(qiáng)劑、減水劑或防裂密實劑，提高混凝土入模溫度，采用大流態(tài)低溫混凝土等。外壁砌壁模板可選用液壓整體金屬模板、裝配式鋼模板等，且應(yīng)有至少一組1.0～1.5m高的應(yīng)急模板；內(nèi)壁砌壁模板可選液壓滑升鋼模板、裝配式鋼模板，且施工速度不宜超過12m/d。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法4）凍結(jié)管（孔）處理凍結(jié)管拔管前，利用熱鹽水在凍結(jié)器里循環(huán)，使凍結(jié)管周圍的凍土融化達(dá)100mm,以便順利拔管。拔凍結(jié)管要占用井口工期至少1～1.5個月，目前大多數(shù)井筒不拔凍結(jié)管。凍結(jié)孔廢棄之前，應(yīng)用水泥砂漿對全管（孔）充填，防止上下含水層串通。漿液應(yīng)防凍，漿液體積不應(yīng)低于全孔體積的95%。凍結(jié)管拔不出來，可采用穿孔充填法將管內(nèi)及管外環(huán)形空間填實。6.1.2立井井筒凍結(jié)施工法知識點(diǎn)三

適用條件凍結(jié)法適用于松散不穩(wěn)定的沖積層、裂隙含水層、松軟泥巖層以及含水量和水壓