【矿业实务】顾士东 教材精讲班课件 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-立井井筒冻结施工法

第6章

井巷工程

知识架构井

巷

工

程

立井井筒表土施工巷道与硐室施工

立井井筒基岩施工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

立井井筒冻结施工法6.1.3

立井井筒钻井施工法6.1.4

立井井筒注浆施工法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.吊挂井壁施工法3.板桩施工法井筒表土普通施工法偶尔考，关注细节，内容比原缩减较多6.1立井井筒表土施工6.1.2

立井井筒冻结施工法1.基本原理2.施工工艺：掌握各冻结方案和掘进支护3.适用条件：熟悉6.1立井井筒表土施工6.1.3

立井井筒钻井施工法1.基本原理2.施工工艺：掌握主要工艺过程的关键细节3.适用条件：熟悉6.1立井井筒表土施工6.1.4

立井井筒冻结施工法1.基本原理2.施工工艺：掌握三类注浆作业的区别，了解注浆设计的内容3.适用条件：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，覆盖于基岩之上的第三系、第四系冲积层和岩石风化带统称为表土层。表土分类：工程中按表土稳定性将其分成两大类：稳定表土和不稳定表土。1）稳定表土层主要包括非饱和的黏土层、含水量小的砂质黏土层，无水的大孔性土层和含水量不大的砾（卵）石层等2）不稳定表土层包括含水砂土、淤泥层、饱和的黏土层、浸水的大孔性土层、膨胀土和华东地区的红色黏土层等。6.1.1

立井井筒表土普通施工法表土层掘进方法：立井井筒表土层掘进常采用人工或矿用挖掘机配合中心回转抓岩机挖土掘进，井筒断面较小可采用人工风镐掘进，土层较硬可采用钻爆法施工。立井筒表土施工方法分为普通施工法和特殊施工法两大类。立井井筒穿越稳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、吊挂井壁施工法和板桩施工法等穿越不稳定表土多采用特殊施工法，主要包括冻结法、钻井法、沉井法、注浆法和帷幕法等，目前以冻结法和钻井法为主。6.1.1

立井井筒表土普通施工法知识点一、井圈背板施工法掘一小段后即用井圈、背板进行临时支护，临时支护段高不应大于2m,空帮距离不宜大于1.2m。井圈采用槽钢制作，井圈间距一般为1.0m，掘进一长段后（一般不超过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-吊盘；5-混凝土输送管；6-吊桶6.1.1

立井井筒表土普通施工法1）表土稳定：全断面分层向下挖掘，工作面形成锅底状，圈距一般为1.0m。2）松软地段：先掘净断面预留护帮环形台阶，圈距一般在0.5m左右，最大不超过1.0m。3）工作面涌水较大：采用台阶式环形挖掘法。一般在井筒中心或靠近流水下帮挖超前水窝，用以集水和排水6.1.1

立井井筒表土普通施工法知识点二、吊挂井壁施工法适用于稳定性较差的土层中的一种短段掘砌施工方法。段高一般取0.5～1.5m。因段高小，不必进行临时支护。吊挂井壁施工中，须在井壁内设置钢筋，与上段井壁吊挂。设备简单，但工序转换频繁，井壁接槎多，封水性能差。需要自下而上复砌第二层井壁，应在井筒设计规格基础上适当扩大掘进断面。如果表土不稳定，要特别注意加强排水工作，及时进行临时支护，防止井壁片帮垮落。6.1.1

立井井筒表土普通施工法1－井壁；2－吊挂钢筋；3－模板；

4－吊桶6.1.1

立井井筒表土普通施工法知识点三、板桩施工法适用于厚度不大的不稳定表土层，在开挖之前打入一圈板桩，用以支承井壁，并在它的保护下进行掘进。板桩材料可采用木材和金属材料两种。木板桩用于厚度为3～6m的不稳定土层。而金属板桩用于厚度8～10m的不稳定土层。

1-外导圈；2-内导圈；3-板桩；4-打桩机；5-轨道习题演练往年真题：井筒表土吊挂井壁施工法的段高一般取（

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

6.1.2

立井井筒冻结施工法6.1.2立井井筒冻结施工法知识点一

基本原理冻结法是在不稳定的含水土层或含水岩层中，形成封闭的冻土结构物—冻结壁，然后在冻结壁保护下进行地下工程建设的特殊施工技术。冻结壁，用以抵抗周围水土压力，隔绝冻结壁内、外地下水的联系。冻结壁设计既要满足强度条件要求，又要满足变形条件要求。6.1.2立井井筒冻结施工法知识点二、施工工艺冻结法凿井的主要工艺过程有冻结孔的钻进、地层冻结和井筒掘砌与支护、冻结管（孔）处理等主要工作。1）冻结孔钻进冻结孔一般等距离地布置在与井筒同心的圆周上。冻结孔间距一般为1.2～1.5m,孔径为200～250mm,孔深不应小于冻结深度。冻结孔钻进，宜采取钻、测、纠相结合的钻进工艺，一般每隔30m测斜一次：钻进小于100m可采用灯管测斜；钻进大于100m宜采用陀螺仪测斜，6.1.2立井井筒冻结施工法钻进小于200m可采用扫孔、扩孔、铲孔纠偏法纠偏；大于200m宜采用井下动力钻具纠偏，成孔后进行成孔测斜。冻结孔的圈数一般根据要求的冻结壁厚度来确定，表土较浅时一般采用单圈冻结，对于深厚表土可采用双圈或三圈冻结6.1.2立井井筒冻结施工法2）地层冻结有一次全深冻结、差异冻结、局部冻结、分期冻结和双圈或多圈孔冻结等方案（1）一次全深冻结：一般冲积层以下基岩风化带涌水量大、围岩稳定性差，宜采用一次全深冻结方案（2）差异冻结：也称为长短管冻结，具体包括单圈孔差异冻结和多圈孔差异冻结。单圈孔差异冻结的冻结管采用长短管间隔布置，下部长管的孔间距增大一倍。6.1.2立井井筒冻结施工法（3）局部冻结冲积层厚度较浅，且井筒中上部赋存较稳定的、用其他施工方法可通过的地层，或发生淹井需要恢复施工的井筒，宜采用局部冻结方案。新建井筒某段施工困难时采用局部冻结，非冻结段地层必须为稳定土层，否则非冻结段容易发生冻结管断裂事故。6.1.2立井井筒冻结施工法（4）分期冻结：当冻结深度较大时，将全深分为数段（通常为上下两段），从上而下依次冻结。在深厚冲积层中，当中部有较好的黏土隔水层可作为分期冻结的止水底垫时方能使用，且上、下段冻结分界线应深入隔水层不少于10m。下段井筒掘砌段高不宜过大，以防止冻结壁变形过大引起冻结管断裂。6.1.2立井井筒冻结施工法（5）双圈或多圈孔冻结冻结深厚冲积层且深部有厚黏土层，冻结壁厚度大于6.5m时，可采用双圈或多圈孔冻结方案。地下水流速大及含盐量高的地层，也可采用双圈或多圈孔冻结方案。深井冻结时，可采用在主冻结孔与井筒荒径之间布置辅助冻结孔的主辅孔冻结方案，辅孔布置圈直径和深度应根据地质条件、冻结壁状况及井筒开挖时间、掘砌速度等因素确定。6.1.2立井井筒冻结施工法3）井筒掘进与支护井筒内无涌水、淋水，不设排水设备，一般不用临时支护。井筒的开挖时间要选择适时。选择当冻结壁已形成而又尚未冻至井筒范围以内时开挖最为理想。井筒开挖，必须具备以下条件：（1）水文观测孔内的水位有规律地上升并溢出管口不应少于7d；当水文观测孔失效，井筒内的水位应有规律地上升。（2）测温孔的温度已符合设计规定。冻结壁厚度应符合设计规定，同时应满足连续掘砌施工要求。6.1.2立井井筒冻结施工法（3）地面提升、搅拌、运输、供热、材料供应等辅助设施均已具备井筒连续施工的条件。冻结井筒井壁一般采用钢筋混凝土双层或者复合井壁。内层井壁在通过冻结段后自下向上一次施工到井口。冻结井筒掘砌段高应根据地层性质、冻结壁强度、井帮稳定性和井壁结构、施工工艺、掘砌速度等因素综合分析确定，冲积层掘进段高：试挖阶段不宜大于2.0m；正式开挖阶段不应大于4.0m；膨胀性大的厚黏土层不宜超过2.5m,且井帮暴露时间不应大于24h。6.1.2立井井筒冻结施工法基岩段掘进段高不宜大于4.0m，风化破碎带岩层，应实行短段掘砌，段高不应超过4.0m；

较稳定岩层，可视实际情况加大段高，并应进行临时支护。冻结井壁提高混凝土强度的措施主要包括掺入低温早强剂、减水剂或防裂密实剂，提高混凝土入模温度，采用大流态低温混凝土等。外壁砌壁模板可选用液压整体金属模板、装配式钢模板等，且应有至少一组1.0～1.5m高的应急模板；内壁砌壁模板可选液压滑升钢模板、装配式钢模板，且施工速度不宜超过12m/d。6.1.2立井井筒冻结施工法4）冻结管（孔）处理冻结管拔管前，利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达100mm,以便顺利拔管。拔冻结管要占用井口工期至少1～1.5个月，目前大多数井筒不拔冻结管。冻结孔废弃之前，应用水泥砂浆对全管（孔）充填，防止上下含水层串通。浆液应防冻，浆液体积不应低于全孔体积的95%。冻结管拔不出来，可采用穿孔充填法将管内及管外环形空间填实。6.1.2立井井筒冻结施工法知识点三

适用条件冻结法适用于松散不稳定的冲积层、裂隙含水层、松软泥岩层以及含水量和水压