[發明專利]立井井頸段高噴帷幕樁的井壁結構、施工裝置及方法

有效

• 申請號: 201710611290.7
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107227958B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 董亞寧;陳軻;李雷;郝鴻聲;臧慶;張建宏;武曉鳴;胡小坡;唐鐵軍;方偉;蘇小明;蘆海洋;王曉玲
• 申請（專利權）人: 馬鋼（集團）控股有限公司
• 主分類號: E21D5/04
• 分類號: E21D5/04
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 周宗如

立井井頸段高噴帷幕樁的井壁結構涉及不良地層的立井井壁結構，包括在厚含水回填表土層設置的立井，特點是，以井筒中心為圓心，沿井筒荒徑線外圍至少設置三圈首尾封閉的圓環形高噴帷幕墻，高噴帷幕墻的厚度800～1000mm，深度大于厚含水回填表土層的厚度。其施工方法按立井井頸段施工線標定、設置施工裝置、依次施工第一、第三、第二圈高噴鉆孔、高噴帷幕墻，再澆筑筋混凝土井壁。優點是構思新穎，結構簡單，穩定可靠，采用高噴帷幕墻護衛井壁，增強承載力和抗變形能力，堵水效果好；施工快速，方便，能夠實現井筒快速掘砌，節省費用，確保礦山生產順利進行。

技術領域

本發明屬于礦山立井建設，尤其涉及不良地層的立井井壁結構及施工方法。

背景技術

地下采礦，立井是聯系地下與地表的重要提升、通風、運輸、排水及人員安全通道，井頸是井筒上部與地表直接相連的部分，直接承受井筒提升設施的全部荷載。因此，立井井頸結構必須具有足夠的承載力和抗變形能力。隨著全球采礦業的迅速發展，地下采礦所占的比例越來越大，立井越來越深、穿過的地層越來越復雜。尤其是回填表土層構成復雜，表土為黏土層、或為黏土與碎石、礦石混層，土體呈松散狀，不規則、不均勻，密實度低，分布大量孔隙、強度低、承載力低、透水性強，在含水與壓力水或動力水作用下具有較強的流動性，容易引起井筒涌水和地表井口基礎的不均勻沉降等災害發生，損壞井筒設施，或人員傷亡，嚴重影響生產順利進行。

立井井頸所在厚含水回填表土層的常規處置方法為換土法或冷凍法。換土法加固結構，首先全部挖除厚含水回填表土層，澆筑井壁結構，然后再分層回填均質土，存在缺陷是：地表開挖面積大，受周圍已有建筑物的制約，很難進行大面積開挖；分層回填均質土工期長，造價高。冷凍法加固結構，則是從地表鉆一圈或兩圈凍結孔至穩定巖層或井筒底部10m～20m，在凍結孔內全孔設置凍結鋼管，在地表布置冷凍站，通過凍結鋼管將制冷液循環輸送至凍結孔底，從而到達凍結井筒周身圍巖，達到防滲水加固圍巖的目的，存在缺陷是：冷凍系統裝備工期長、造價高、耗電量大。實踐表明上述兩種方法都存在工期長、造價高，嚴重影響生產的缺陷。尋求更為合理的立井井壁結構迫在眉睫。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種立井井頸段高噴帷幕樁的井壁結構、施工裝置及方法，結構簡單、穩定、可靠、施工快速，能保證立井井頸的穩定性。

立井井頸段高噴帷幕樁的井壁結構，包括在厚含水回填表土層設置的立井，在井筒荒徑線內開挖巖層，在井筒凈徑線與井筒荒徑線之間澆筑井壁，其特點是，以井筒中心為圓心，沿井筒荒徑線外圍至少設置三圈首尾封閉的圓環形高噴帷幕墻，在井筒荒徑線外0.6m設置第一圈高噴帷幕墻，在第一圈高噴帷幕墻外1.2～2m設置第二圈高噴帷幕墻，在第二圈高噴帷幕墻外1.2～2m設置第三圈高噴帷幕墻，依次類推，護衛井壁，增強承載力、抗變形能力和防水能力；所述的高噴帷幕墻的厚度800～1000mm，深度大于厚含水回填表土層的厚度；所述的井筒內設注壓水孔，進行注壓水試驗，高噴帷幕墻區設取芯鉆孔，取巖芯判斷墻體質量；所述的井壁由內壁和外壁構成，外壁為不小于300mm厚的鋼筋混凝土，內壁為不小于600mm厚的鋼筋混凝土。

進一步改進，所述的高噴帷幕墻由同一圈上的高噴帷幕樁連接構成，所述的高噴帷幕樁是采用三管高壓旋噴技術將水泥漿噴注到預設的高噴鉆孔內，凝固成圓柱狀樁體，同圈的樁體與樁體相互重疊連接成一個圓環形高噴帷幕墻。

進一步改進，所述的高噴鉆孔，是采用鉆機從地面垂直往下鉆成，深度大于厚含水回填表土層厚度，鉆孔直徑不小于130mm，兩鉆孔之間間距不大于0.9m；所述的水泥漿噴注入高噴鉆孔并向周邊擴充，成樁直徑為800mm～1000mm，樁與樁之間有不小于100mm的重疊連接區。

進一步改進，所述的取芯鉆孔為兩個，在高噴帷幕墻區內對稱設置，采用鉆機從地面垂直往下鉆成，深度大于高噴帷幕樁深度5m，鉆孔直徑91mm，根據取出的巖芯判斷高噴質量。