挡水墙设计与施工

1、挡水墙设计与施工1. 概况望儿山金矿“南风井贯通工程”施工前，井下涌水量已达到470m3/h，且深部各中段在逐步形成采准工程，不断揭露新的出水点，为保证安全贯通，防止淹井事故的发生，水平 放水贯通前必须封堵望儿LU金矿井巷内几处无效出水点，以缓解井下排水压力，降低排水费用。 在南风井贯通工程施工期间，先后设计施工四座挡水墙，分别是一270ml9穿出水、一350m4# 穿出水、一310m25穿掌子面涌水和南风井-310m水平中 段涌水封堵(南风井贯通后施工)， 封堵矿坑涌水量达到400计巾，大大地缓解井下排水压力。根据矿床水文工程地质资料可知，矿坑对应地表沟系发育地段和含矿蚀变带与围岩接触 地段

2、，大多为构造破碎带，岩石破碎稳固性较差，节理裂隙发育，含丰富的地下水，导水性 好，是矿区地下水进入矿坑的主要迳流通道；揭露时，涌水水量大(大于50 m/h )，水压较高()。如一270ml9穿、一350m4穿涌水量分别为100 mVh、80 mVh左右，并产生不同程度 的冒顶；一310m25穿掌子面涌水量120计/h左右(包含放水 钻孔高压阀门的漏水)；以及南 风井-310m水平中段涌水量100nVh以上。都是发育在 含矿蚀变带与围岩接触地段。2. 挡水墙设计挡水墙施工质量的好坏是与挡水墙的厚度、强度、防渗性能和施工工序质量控制等诸多因 素有密切的尖系。如有一个环节没有控制好，则可能引起挡水墙

3、的渗漏或倒塌，造成不良的 突水后果。21引起挡水墙渗漏或倒塌原因分析(1 )混凝土体积收缩。墙体与围岩之间产生裂隙因而引起渗漏。混凝土中多余水 份的散 失或湿度下降，产生干缩；混凝土中热量的散失或温度下降，产生冷缩；由于骨科级配差， 加水量过多，捣实较差，产生沉缩；这些作用的综合结果就是体积收缩，当收缩应力大于 混凝土与围岩的粘接强度时，混凝土与围岩间产生裂隙，在重力作用下，顶板的裂隙比两邦 的裂隙大，压力水就沿着这些裂隙渗漏出来。混凝土的体积收缩是挡水墙渗漏的基本原因。(2) 施工操作质量不良，如封顶不严不实，特别是迎水面的高顶处容易封顶不严，振捣 不实，对靠近两帮围岩，预埋管的周围特别是下

4、部更容易疏忽；施工缝、特别是水平施工缝， 由于灌注时未能做到连续灌注，新老施工缝接茬胶结不严，灌注前围岩未清洗，底板积水排除 不彻底等等，使混凝土中产生孔洞、空隙、裂隙，以及这些孔洞、空隙裂隙多余水份蒸发造成 各种方向的空隙和毛细管连通，就造成了良好的渗水通道。(3) 围岩性质及地质构造，断层裂隙导致透水。当围岩的层理节理、裂隙发育又互相连 通，断层走向与墙体中心线一致或斜交时，则压力可以越过墙体的周围，渗漏至墙背水面。(4) 挡水墙设计的强度小于地下水静水压力产生的外推力，以及挡水墙设计厚度过小， 产生的磨擦力不能抵挡地下水静水压力产生的外推力，是导致挡水墙倒塌的主要原因。22挡水墙厚度与强

5、度的计算挡水墙计算方式不同，计算结果也不同；选择的条件和参数不 同，计算结果也不同。因此，选择符合实际条件、合理且安全系数有保障的挡水墙计算公式， 是确保挡水墙施工质量与封堵涌水成功的矢键。通过比较分析，采用以下两个公式计算挡水 墙厚度与强度，是比较合理和符合实际的。(1 ) B=PcX r/ o +其中：Pc：最大静水压力(MP)；r :井巷荒断面半径(m);o混凝土允许抗压强度(MP)。挡水墙强度验算公式为：P=KX （ E2+2RoE） / 2 （Ro+E） 2其中：E：墙厚（m）；R。：井筒净半径（m）;K :壁材料允许抗压强度（MP） =R/n （式中：R为材料极限抗压强度；n为安全

6、系 数）。当P> R时，挡水墙厚度才能满足施工要求。通过计算得出：挡水墙厚度B=，且P> Pco（2）B=PXSX 入 / TX L 其中：B 挡水墙厚度，m ;S井巷荒断面积，m2;P。一静水最大压力，MPa ；入一过载系数，；T岩石允许抗剪强度，MP;L巷道周边长度，m。通过计算得出：挡水墙厚度B=。根据（1）和（2）公式计算结果进行分析，选用挡水墙厚度B=,是比较合理和更加安全。23挡水墙施工设计施工工序：清围岩一刷帮、挑顶一打锚眼一引水浇底一砌内墙一浇灌雄一埋导水管、安装 锚杆焊接钢筋砌外墙（布设注浆管）浇灌磴一充填注浆一尖闸阀栓挡水墙里端面墙体结构如下：3. 挡水墙施工3

7、. 1技术要求与施工防渗措施砌封堵墙的目的是封堵涌水点，因此，在保证混凝土墙体抗压强度、抗剪强度都达到要求 的前提下，要求墙体能起到防渗的作用，必须防止矢闭阀门后被封闭的水体大流量的从墙体与 围岩接触处渗出。封堵墙施工防渗措施：为提高封堵墙的堵水率，使封堵墙达到理想的堵水效果，施工圭寸 堵墙时必须在如下几方面采取适当的防渗措施。(1) 清底：在浇灌混凝土前，须将底部浮渣全部清理干净，清理的范围按照墙体尺寸前后 各延长50cm特别注意的是：在清理掉底部大岩块的同时，须将小的岩渣尽可能清理干净。(2) 挑顶：为使浇灌混凝土时能充分接顶，在墙体位置须进行挑顶，挑顶范围为：墙体内侧往内至墙体外侧往外。

8、与之对应的挑顶深度为：0。挑顶宽度：6080cm o(3) 浇灌：浇灌墙体前，用井下带压水管将左、右帮岩壁及顶部冲洗干净，浇灌时须加强振捣，特别要保证混凝土周边与围岩形成一体。接顶时在不同深度预埋24根注浆管以备顶部充填注浆用，并注意保护墙体顶部注浆管口 o(4) 顶部充填注浆：混凝土浇灌结束达到养护期后，为防止尖闭阀门后被封闭的水体从墙 体顶部渗出，须进行顶部充填注浆。注浆顺序为先深孔，后浅孔。3. 2挡水墙施工(1) 刷帮、挑顶：首先，选择一岩石质量相对较好的地段，根据设计的尺寸大小测量并标定好；其次，在拟建墙的中线部位均匀钻9个锚杆孔，孔深；然后，在外墙前后的范 围内进行挑顶挑邦，与之对

9、应的挑顶挑邦深度为：0，使之形成倒楔字形状；最后，对巷道 两邦和顶板围岩进行刷邦，清理不稳的围岩，并进行清底清渣。(2) 埋管引水：首先，在拟建挡水墙的中心线附近埋设两根孔径为150mm勺泄水管，并安装固定好；其次，采用沙袋构筑临时挡水墙，使涌水大部分从泄水管流出；然后，采用粘土封堵其它小的出水点，尽量减少其它出水点的水量，确保使95%勺涌水从泄水管流出。(3) 干水泥封底：由于拟建挡水墙内的积水未能排净，如果直接浇灌磴，可能使磴产生离 析，影响挡水墙的施工质量。采用干水泥进行封底，一是可以使积水与干水泥直接混合，减少 积水；二是由于干水泥的粒度小，浓水泥浆可在较短的时间内封堵出水的小裂隙。干

10、水泥数量 应根据现场积水量大小而确定，其原则是积水没有增加，水泥浆的浓度控制在之间，干水泥 封底的厚度一般为。(4) 砌内墙、安装锚杆焊接钢筋网：內墙的宽度为24cm用水泥砂浆砌红砖，确保内墙的 垂直度和稳定性；在与围岩接触处采用浓水泥砂浆充填，使内墙与围岩成为一整体。以9根 锚杆为基点，采用16cm的圆钢进行焊接，成为网度为x钢筋网，主要是增大挡水墙的强度 和抗性。(5) 砌外墙(布设注浆管)浇灌腔：外墙的宽度为24cm砌墙的速度与混凝土浇 灌的速度 保持一致。浇灌磴时，必须使用振动器进行振动，确保混凝土密实和混合均匀，同时，在围岩 左右两侧和顶端布设预留1寸注浆管。混凝土浇灌时一定要保持浇

11、灌的连续性和不间断性， 否则，在交替浇灌的混凝土中可能产生裂隙或孔隙，是挡水墙产生渗漏的主要原因。(6) 充填注浆：待混凝土初凝，利用预留的注浆管进行充填注浆，注浆压力控制在，注 浆量一般较少，视现场施工的质量和地质条件而定，采用纯水泥配浆，浆液水灰比一般为：1 O(7) 尖闭闸阀：挡水墙施工完后，混凝土达到养护期，可以尖闭泄水管闸阀。矢闭闸阀 时，开始矢闭的速度不要太快，当闸阀承受较大压力时，尖闭的速度加快，同时应观察挡水墙 是否产生裂缝或渗水情况。4. 效果与建议(1) 先后设计施工了四座挡水墙，分别是一270m1§穿出水、一350m4穿出水、一 310m25穿掌子面涌水和南风井-310m水平中段涌水封堵(南风井贯通后施工)，封堵 矿坑涌水