复杂地质条件下的人工挖孔桩施工技术.doc

行业资料：_复杂地质条件下的人工挖孔桩施工技术单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 11 页复杂地质条件下的人工挖孔桩施工技术1工程概况茂名热电厂5#机冷却水塔淋水面积达5500m2，高度达到120m，外型呈双曲线形的特种结构。冷却水塔的环基基础位于淤泥、冲质粉质粘土（砂层）及砾砂岩层，设计采用44根xxmm的人工挖孔桩来支持冷却水塔的上部结构，单桩深度在8.5m16.5m之间，桩底要求进入微风化岩层xxmm。2人工挖孔桩施工技术方案的选择1根据冷却水塔区域的地质报告和试桩情况综合研究分析，44根人工挖孔桩中，约有一半左右位于淤泥、流砂层厚度xxmm的地段，施工难度不大，采用常规护壁便可成孔；而另一半位于淤泥、流砂层厚度xxmm的地质复杂地段，场内地下水极为丰富，采用常规护壁方法来施工，进度相当缓慢或根本无法成孔，只能采用钢护筒或外加钢板桩才能成孔。3人工挖孔桩施工的护壁技术13.1淤泥、流砂层厚度xxmm地段人工挖孔桩的护壁技术根据试桩的经验，对于淤泥、流砂层厚度xxmm地段的人工挖孔桩，采用常规的混凝土护壁来施工，容易成孔，节约护壁成本。3.1.1混凝土护壁模板采用厚度=4mm的组合式钢模板拼装组合而成，拆上节而支下节，循环周转使用，上下设两对半圆组合的钢圈顶紧，不另设支撑，钢圈之间用专用扣扣紧。3.1.2每一施工段高度，一般取0.8m1.0m左右，护壁中插入1416的竖向钢筋，间距取500mm；横向则用1416的园钢来加固，间距取300mm。3.1.3混凝土用搅拌机搅拌，采用C25混凝土，坍落度取60mm80mm，混凝土用吊桶运入人工浇筑，用钢管振捣密实。3.2淤泥、流砂层厚度xxmm地段人工挖孔桩的护壁技术淤泥、流砂层厚度xxmm地段，地下水极为丰富，采用常规护壁方法来施工，流砂塌孔严重，施工进度相当缓慢，或根本无法形孔，只能采用成本较高、施工技术要求高的钢护筒来护壁。3.2.1钢护筒的制作根据现场的实际情况和理论计算，需要下钢护筒的地段，淤泥、流砂层的厚度一般为4m6m之间。因此，钢护筒一律采用=12mm厚的A3钢板卷制而成，按6m、4m和2m的标准长度定尺加工。第一节一般采用6m标准节下沉，可根据实际需要，用4m或2m高度标准节接驳至实际需要高程。3.2.2钢护筒与振动锤的连接钢护筒与75KW电动振动打桩锤的连接采用法兰+焊接的刚性连接方式，用50T履带吊作为起吊设备。3.2.3钢护筒的测量定位桩位放样完毕，经复核无误后，应进行人工或机械的预挖孔，孔径略大于护筒外径，挖深1m2m，然后垂直起吊第一节钢护筒到预挖的孔位中。3.2.4钢护筒的下沉钢护筒下沉前，做好一切准备工作，以保证钢护筒下沉工作的连续进行，保证钢护筒能顺利下沉到岩层之中去，尽量减少中途的停顿时间，防止淤泥、流砂层的固结，加大下沉的阻力，从而增加下沉的难度。下沉过程中，注意检查钢护筒的中心线和垂直度，以免中心线和垂直度偏差超过允许标准而返工。3.3复杂地质条件下的人工挖孔桩护壁技术施工过程中发现，有6条挖孔桩所处地段的淤泥、流砂层厚度达6m8m之厚，淤泥、流砂层下面的强风化、中风化岩层较薄，仅有100mm200mm之间，岩层面倾斜不平；或者缺少阻水性良好的粘性土过渡层，钢护筒无法插入致密坚硬的微风化岩层之中去。这样，在钢护筒与岩层个别地方之间存在着淤泥、流砂的夹层，形成淤泥、流砂的通道，在外侧水压力作用下，当挖到这层夹层时，大量的淤泥、流砂涌入孔内，根本无法往下挖，还有可能危及孔内作业人员的人身安全。3.3.1处理方法根据实践经验和充分论证，在钢护筒外侧800mm1000mm的四周打入进口拉森型钢板桩，钢板桩之间尽量锁上口，个别无法锁口处，再在外侧加打一根钢板桩，形成封闭的止水、止淤泥、止流砂的保护圈。由于进口钢板桩的刚度较大，断面较小，较容易打入中风化的岩层之中去，从而阻断了淤泥、流砂的通道，减少了孔内的开挖量，加快了施工进度。3.3.2孔内挖土过程中，当挖到淤泥、流砂层时，分段高度一般为0.4m0.5m，以最快的速度，浇筑一圈混凝土护壁，防止淤泥、流砂的渗入。4成孔内挖土14.1粘土、淤泥、流砂的开挖方法对于孔内的粘土、淤泥、流砂层，可用铁铲、锄头便可开挖。孔内挖土采用分段开挖方式，对于粘土层，一般0.8m1.0m为一个施工段，做完混凝土护壁，待混凝土护壁有一定强度后，才能进入下一施工段；对于淤泥、流砂层，一般0.4m0.5m为一个施工段。混凝土护壁一般施工至中风化岩面，微风化岩层不需另加混凝土护壁，可以自身稳定。4.2强风化岩层、中风化岩层的开挖方法由于强风化岩层、中风化岩层的厚度较厚，最厚的地方达6m，为了加快施工进度，采用风镐来开挖，由燃油空压机或电动空压机供应压缩空气。4.3坚硬致密微风化岩层的开挖方法设计要求人工挖孔桩进入微风化岩层xxmm，由于基岩为红色砂岩，致密、坚硬，硬度系数f约10左右。采用风镐来开挖，进度相当缓慢，每天只能下挖100mm200mm，难以满足合同工期要求。根据实践经验和充分论证，决定采用毫秒微差的爆破技术进行爆破。4.3.1爆破方案4.3.1.1孔眼的布置在孔内半径r=1000mm的周边布置12个周边眼，孔深1.0m，间距等分；孔内半径r=500mm的环向布置6个掏槽眼，孔深1.2m，间距等分。4.3.1.2装药量确定装药量根据公式Q=Lq计算并根据实践经验进行调整。式中：Q-各个炮眼的装药量，取kg；-炮眼装药余数，取0.50.65；L-炮眼的长度，取米；q-每米炮眼的装药量，取0.95kg/m。由于工作面有水，选用乳化炸药，炸药药卷直径32mm，每卷重200克。根据岩层特性和试爆经验，炸药量Q一般取Q=4.56.0kg。4.3.1.3装药结构与堵塞掏槽眼和周边眼均采用连续反向装药结构；堵塞用旧报纸和泥土掺和成团进行堵塞。4.3.1.4起爆网络(1)引爆方式和连线方式考虑到电厂内感应电流较多，为安全起见，采用非电雷管孔内引爆，孔内所有非电雷管用簇联方式连线，用电雷管引爆导爆管；孔之间的电雷管采用串联方式连线。(2)起爆顺序起爆顺序按掏槽眼，周边眼顺序进行，用电雷管分段控制。4.3.1.5安全防护在孔顶覆盖钢板，再在上面堆砂包，有效防止了飞石。5结束语茂名热电厂5#机冷却水塔的人工挖孔桩自xx年11月20日开工，到xx年2月10日全部顺利结束，共历时80天。虽然由于复杂的地质原因，造成比原计划拖延了20天工期，但由于采用了切实可行的施工技术，克服了堵多困难，安全、优质地完成施工任务，成功的经验可供今后类似工程借鉴。第 6 页 共 11 页复杂地质条件煤层顶板控制技术1概述翟镇煤矿是xx年投产的现代化矿井，设计生产能力120万t，xx年为225万t。目前为单水平单翼开采，4个生产采区，4个采煤队，全部为高档普采，支护方式为单体支柱加金属铰接顶梁联合支护。主采4层煤，平均厚度在2.8m左右，厚度变化较大。由于支柱的工作行程不能适应煤层厚度的变化，造成煤炭资源的浪费；由于活柱伸出量大，造成支护稳定性差，工作面安全得不到保证；由于人工支柱、回柱，工人劳动强度高，劳动量大。基于上述原因，在充分分析论证的基础上，采用轻型掩护式支架对回采工艺进行了改革，取得了较好的技术经济效益。2可行性分析2.1煤层条件主采煤层为2#,4#煤层，基本条件如下：2煤，厚04.24m，平均厚度1.97m,目前开采区域厚度为1.52.5m，复合顶板。直接顶厚度0.11.3m，主要为灰黑色泥质粉砂岩，极易冒落，顶板管理难度大；老顶为灰白色较坚硬的中细砂岩，厚度1.5-10m。底板为粉砂岩与泥岩互层，厚度4m,受压时极易出现底板变形，造成支柱钻底，从而影响工作面的支护质量。煤层倾角一般不大于25度。4#煤,厚度03.81m,平均厚度2.6m,为复合顶板。开采中顶板极难控制，顶板管理难度大。底板一般为粘土岩，极易出现支柱钻底。煤层倾角一般不大于25度。落差在3m以内的断层及破碎带分布较多。通过对已经成功使用轻型掩护支架的峰峰矿务局新三矿的调研分析可知，我矿2#、4#煤层的赋存条件与新三矿3#煤层有较多的相似之处，与支架所要求的煤层条件基本适应。在2#煤目前开采区域厚度为1.5-2.5m的条件下，采用轻型支架一次采全高技术，由于支架的工作阻力大而对底板的比压小，可以解决复合顶板的管理难度大和松软底板支柱钻底的问题。当煤层厚度增大符合放顶煤开采条件时，再同时实施放顶煤。4#煤目前厚度为2.5-3.2m.也可采用轻型综放支架一次采全高或实施放顶煤开采，既能解决复合顶板管理难度大和松软底板的支柱钻底问题，保证较好的支护效果。又能降低工人劳动强度大，提高煤炭资源回收率。2.2井巷与装备条件目前的高档普采工作面，生产设备能力较大，煤机、泵站、转载机、皮带等运输设备基本上可以配套使用。主要开拓及准备巷道都是按照综采要求设计的，能够满足轻放支架运输要求：局部回采巷道受矿压影响变形较大的区段适当扩修后也能满足要求。2.3顶板条件矿压观测结果表明，我矿4#煤层工作面直接顶初次垮落步距为9-13m,属于2类中等稳定顶板；基本顶初次来庄步距为22m。基本顶初次来压当量为：Pe241.31n(Lf）一15.5N52.6hm式中Pe基本顶初次来压当量，kN/m2;Lf基本顶初次来压步距，m;N直接顶充填系数，N=hi/hm;hm煤层采高，m;hi直接顶厚度，取实测值4.5m。将实测参数代入上式，有：Pe873.75kN/m2由于Pe895,所以工作面基本顶属于I级，来压不明显。资料表明，目前国内使用的所有轻型支架，都能适应我矿的煤层顶板条件。3设备选型轻型综放支架主要有ZFZxx/15/23、ZY2400/14/30、ZFQxx/16/24、ZFQ2400/16/24、ZFQ2500/16/24等型号。经过分析论证，最终选定ZY2400/14/30型。支架的主要技术参数为：支架型式：两柱掩护式液压支架；高度（最低/最高）：1400/3000mm；宽度（最小/最大）：1410/1580mm；中心距：1500mm;初撑力(P31.4MPa)：18562050kN；工作阻力(P=38.2MPa):22952481kN;对底板比压（前端值）：0.230.71MPa;支护强度：0.4860.542MPa（泵站压力：31.4MPa)。4关键技术井田内落差小于3.0m的断层比较发育。如果采用传统的搬家或平推硬过的方式，搬家的工作量一般都较大，搬家时间长。由于在断层处层理、节理、裂隙发育，顶板整体完整性差，造成支护困难，经常出现顶板沿断层处整体冒落现象。为保证综采工作面的正常推进，减少工作面过断层的难度，降低过断层时危险系数，我们提出了“断层预处理技术”，实现了在断裂构造极为发育的复杂地质条件下，工作面无矸石快速通过断层，从而保证了综采工作面的高产高效。4.1断层产状的准确判断为了实现对断层全岩部分的预处理，查明断层的产状是关键。我们应用槽波地震勘探等先进的探测技术，在开采前对工作面的地质条件特别是落差小于等于煤层厚度的断层进行了准确快速的超前探测，取得了非常好的效果。该技术探测断层准确、可靠，基本满足了生产要求。4.2断层预处理断层位置探明后，采用在断层处预掘巷道的技术对断层进行处理。预掘巷道断面采用半圆弧型布置，以扩大巷道跨度，尽量将断层的岩石部分提前处理掉。当预掘巷道完成后，工作面过断层就变成了过老巷，当工作面距老巷50m时，在老巷内提前支设单体液压支柱以加强支护，在工作面推进到老巷时用单体液压支柱将原支护替出，这样工作面就可以不再对断层