[發明專利]雙鋼板局部約束混凝土井壁

有效

• 申請號: 201310043543.7
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103133005A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 王衍森;楊維好;楊然;黃家會
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D5/11
• 分類號: E21D5/11
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

一、技術領域

本發明創造涉及雙鋼板局部約束混凝土井壁，尤其適用于礦井建設之深厚沖積層與富水巖層中的深立井井筒，如普通鑿井法、凍結法、鉆井法和沉井法鑿井井筒。

二、背景技術

隨著我國深部礦產資源的開發，井筒建設深度不斷增大，井壁承載力不得不大幅增加，以承受越來越大的深部地壓與水壓。為此，只有兩種途經：一是井壁結構不變，提高材料強度及厚度；二是改變井壁結構。目前常用的鋼筋混凝土壁結構已難以適應深部礦井建設的需要，而國外慣用的鑄鐵或鑄鋼井壁、丘賓塊井壁、混凝土弧板井壁需在地面預制、井下組裝，其施工技術復雜、難度大、成本高，質量難以保證。

已有技術，通過在井壁內部設置環形閉合骨架，提高井壁的整體承載力。該井壁的金屬骨架，不能使井壁內表面混凝土由平面受力狀態變為三向受力狀態，不能充分發揮井壁內側混凝土的三軸抗壓強度。

已有的技術，例如通過在井壁內表面設置鋼板澆筑形成內側單層鋼板混凝土井壁。由于內側鋼板僅僅通過背面的錨卡與混凝土粘結，受載過程中容易與混凝土剝離，導致內側混凝土不能充分發揮三軸抗壓強度，水平承載力提高幅度有限。

已有技術，通過在井壁內、外表面設置雙層鋼板、徑向連接件澆筑形成混凝土井壁。但是，井壁受力的最不利部位是其內側區域，該型井壁利用雙層鋼板對井壁實施整體徑向約束，一方面，鋼板用量很大，但對井壁內側含鋼率的提高有限；另一方面，井壁外側混凝土的強度提高，對井壁水平承載力的貢獻不大。事實上，內側混凝土是井壁承載的核心區，而現有雙層鋼板混凝土井壁未能有針對性地提高井壁內側的材料強度，經濟性相對較差。

三、技術內容

（1）發明目的

鑒于已有技術存在的問題，本發明創造旨在提出一種結構更合理、成本較低、施工難度較小并具有更廣泛適用性的雙鋼板局部約束混凝土井壁。

（2）技術方案

本發明創造雙鋼板局部約束混凝土井壁，它包括：內側鋼板筒、外側鋼板筒、內側豎向鋼骨、外側豎向鋼骨、徑向連接件，澆筑于內、外側鋼板筒及其與井壁模板或圍巖體之間的混凝土。內、外側鋼板筒都是由多段預彎成形的曲面鋼板焊接而成的周向封閉結構；內、外側豎向鋼骨均為H型鋼、槽鋼或其他型鋼；內、外側鋼板筒通過焊接或螺栓等分別連接固定到內、外側豎向鋼骨上；兩層鋼板筒之間通過徑向連接件連接。具體如下：

一種雙鋼板局部約束混凝土井壁，包括內側鋼板筒1、外側鋼板筒2、內側豎向鋼骨3、外側豎向鋼骨4、徑向連接件5及混凝土；

內側鋼板筒1設置在井壁內表面；內側鋼板筒1是沿井筒周向，由多個弧段的段曲面鋼板通過焊接組成封閉圓筒結構；沿井筒縱向，相鄰鋼板筒之間直接或間接（鉆井井壁段間存在法蘭板時）通過焊接連接；

外側鋼板筒2設置在井壁內部，外側鋼板筒2到內側鋼板筒1的距離可調；外側鋼板筒2是沿井筒周向，由多個弧段的曲面鋼板對接或搭接組成圓筒結構，周向的相鄰曲面鋼板之間是焊接、鉚接或通過螺栓連接；沿井筒縱向的相鄰曲面鋼板筒之間是直接或間接焊接構成豎向連續結構，或者在井壁段接茬部位留設間隔做成非連續結構；

內側豎向鋼骨3緊鄰在內側鋼板筒1的外側布設；內側豎向鋼骨3是由型鋼段通過焊接或螺栓連接而成的豎直結構；內側豎向鋼骨3與鋼板筒1之間通過螺栓或焊接連接；

外側豎向鋼骨4緊鄰于外側鋼板筒5的內側或外側；外側豎向鋼骨4是由型鋼段通過焊接或螺栓連接而成的豎直結構；外側豎向鋼骨4與外側鋼板筒2之間通過螺栓連接或焊接連接；

內側鋼板筒1與外側鋼板筒2通過徑向連接件5實現徑向連接；

通過在內側鋼板筒1、外側鋼板筒2之間澆筑混凝土，并在外側鋼板筒2與井壁模板的環形空間內、或外側鋼板筒2與圍巖體之間的環形空間內澆筑混凝土，形構成整體的筒狀井壁。

鉆井井壁段間存在法蘭板時，內側鋼板筒1的相鄰鋼板筒之間間接通過焊接連接（即：鉆井井壁分段預制時，每段井壁的鋼板筒與兩端法蘭板焊接；井壁安裝時，相鄰井壁段之間直接接觸的法蘭板之間再焊接連接）。

內側豎向鋼骨3的型鋼段是H型鋼或槽鋼或類似型鋼；外側豎向鋼骨4的型鋼段是H型鋼或槽鋼或類似型鋼；徑向連接件5是雙端帶絲的螺紋桿及螺帽或類似構件。

混凝土是普通混凝土、高性能混凝土或纖維混凝土；內側鋼板筒1與外側鋼板筒2之間澆筑混凝土的強度與外側鋼板筒2外的環形空間內澆筑混凝土的強度相比，混凝土的強度等級相同，或者前者高于后者。

（3）技術效果