立井井筒表土段加固开挖施工技术研究.doc

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1、立井井筒表土段加固开挖施工技术研究随着我国煤矿开采范围的增大，部分立井井筒因受人为因素或自然地形因素影响，需在深厚、复杂的不稳定回填土层上进行施工。那么立井井筒表土段开挖支护及防井壁下沉施工技术的选择，将决定能否安全、优质、快速的通过不稳定表土层（回填土层）［１－３］。立井井筒表土段施工方法根据表土的性质及其所采用的施工措施分为普通施工法和特殊施工法两大类。普通施工法包括井圈背板施工法、吊挂井壁施工法、板桩施工法等；特殊施工法包括冻结法、帷幕法、沉井法、注浆法及钻井法等［４－８］。采用冻结法、帷幕法、沉井

2、法等特殊施工法能够有效安全地通过不稳定回填土层，但因其施工周期长、建设投资大、施工工艺复杂等缺点，难以满足市场竞争带来的工期和成本等压力。而采用吊挂井壁法、板桩法等普通施工法通过不稳定回填土层，不仅可解决立井井筒施工的诸多不利因素，而且还具有较好的经济效益和社会效益［９，１０］。本文针对兴无矿下组煤进风立井井筒表土段地质情况，结合目前常用的表土段施工法，研究采用“吊挂井壁＋井圈＋钢板桩加固”综合施工法，短段掘砌单行作业，以保证表土段安全、快速施工。１工程概况兴无矿下组煤进风立井井筒设计深度为２９３ư７ｍ，

3、井筒永久锁口标高＋９１２ư７ｍ，井底水窝底板标高＋６１９ｍ。其中，井颈段５８ư６５ｍ，井身段２２４ư２ｍ，１号壁座１ư８５ｍ，２号壁座１ｍ，井底连接处８ｍ。井筒净直径６ｍ，单层井壁，０～６０ư５ｍ表土及基岩风化带采用钢筋混凝土单层井壁，井壁厚度为８００ｍｍ，混凝土强度为Ｃ４０；基岩段采用素混凝土井壁结构，井壁厚度４００ｍｍ，混凝土强度为Ｃ３０。进风立井井筒担负矿井下组煤进风任务，兼做安全出口。根据野外钻探揭露的地层和堆积物沉积韵律特征，结合室内土工试验结果及区域地质资料综合分析，立井场地地基土自上而下岩性

4、依次为：素填土、粉质黏土、全风化泥岩、强风化砂岩、中风化砂岩、中风化泥岩。立井场地地基土参数见表１。综上分析，立井场地表土层为复杂不稳定的回填土层，其表土层具有复杂性、不均匀性、结合度低、受力分布不均等特性。4学海无涯２“吊挂井壁＋井圈＋钢板桩”综合施工法吊挂井壁施工法是适用于稳定性较差的土层中的一种短段掘砌施工方法，为保持土的稳定性，减少土层的裸露时间，段高一般取０ư５～１ư５ｍ，按土层条件，段高内还可分别采用台阶式或分段分块，并配以超前小井降低水位的挖掘方法。此种施工方法可适用于渗透系数大于５ｍ／ｄ、

5、流动性小、水压不大于０ư２ＭＰａ的砂层和透水性强的卵石层，以及岩石风化带。井圈背板普通施工法是指采用人工或抓岩机（土硬时可放震动炮）出土，下掘一小段后，即用井圈、背板进行临时支护，掘进一长段后，再由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁，该施工法适用于较稳定的土层。板桩施工法是对于厚度不大的不稳定表土层，在开挖之前，可先用人工或打桩机在工作面或地面沿井筒荒径打入一圈木板桩或金属板桩，形成一个四周密封的圆筒，用以支承井壁，并在其保护下进行掘进。木板桩适用于厚度为３～６ｍ的不稳定土层，金属板桩适用于厚度为８～

6、１０ｍ的不稳定土层。根据已勘察的井筒表土段地质情况，井筒表土段主要为深厚、不稳定回填土层及风化基岩，综合了吊挂井壁法、井圈背板法、板桩法等常用的表土段施工法，拟采用“吊挂井壁＋井圈＋钢板桩加固”综合施工法，短段掘砌单行作业，以保证表土段安全、快速施工。３“吊挂井壁＋井圈＋钢板桩”施工方案３ư.１总体施工方案。“吊挂井壁＋井圈＋钢板桩”总体施工方案如下：井筒从回填地坪4学海无涯＋９１０ư１ｍ开挖４ư７ｍ→由下向上绑扎钢筋５ư８ｍ及绑扎环形梁→支模→由下向上浇筑混凝土至临时锁口标高＋９１１ư２ｍ→临时锁口→开

7、挖０ư８ｍ→打设井圏钢板桩→开挖０ư８ｍ→打设井圏钢板桩→编筋、支模、浇筑混凝土（１ư６ｍ）→开挖０ư８ｍ→打设井圏钢板桩→开挖０ư８ｍ→打设井圏钢板桩→编筋、支模、浇筑混凝土（１ư６ｍ），依次循环向下施工，直至稳定岩土层。“吊挂井壁＋井圈＋钢板柱”综合施工示意图如图１所示。３ư.２吊挂井壁法施工方案。３ư.２ư.１基坑开挖１）施工前测量人员依据设计将井筒中心线放出，用白灰撒出需开挖基坑轮廓线。２）基坑开挖采用挖掘机配合人工进行，按照换填基础坑所在位置、尺寸开挖，开挖基础坑时先中心后外圈依次进行，开挖面积

8、为１３２ư６６ｍ２，开挖深度约为２ｍ。３）基础坑开挖后，技术人员对基础坑进行尺寸校正，对基础坑凹凸部分进行处理，确保基坑尺寸符合设计要求。３ư２ư２钢筋绑扎１号和２号环形梁尺寸１０００ｍｍ×１５００ｍｍ，四周对称布置４道３号连接梁，尺寸为１５００ｍｍ×８００ｍｍ×１２００ｍｍ，其余部分用筏板连接，筏板尺寸为１５００ｍｍ×６００ｍｍ。钢筋绑扎按照图纸设计进行，如图２所示。３.ư２ư.３环形倒挂式基础与井颈段混凝土浇筑为保证井筒井