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浅谈冻结法井筒掘进施工

摘要:至20世纪末,我国已在安徽、江苏等地采用冻结法共施工

了约450个立井井筒,冻结总长度超过75公里,成为国内安全通过

不稳定地层施工的主要工法。本文就冻结法井筒掘进的开挖条件、

开挖前的准备、段高的确定、挖掘方法、风动工具的防冻措施等方

面谈了谈笔者的认识。

关键词:井筒冻结法掘进

0引言

冻结法井筒施工指的是在井筒开凿之前,用人工制冷的方法,将

井筒周围含水松散不稳定的冲积层、基岩含水层进行地层冻结,形

成封闭的符合工程安全要求的起到临时保护作用的冻结壁,然后在

冻结壁的保护下进行井筒掘砌工作的一种方法。本文就冻结法井筒

掘进的开挖条件、开挖前的准备、段高的确定、挖掘方法、风动工

具的防冻措施等方面谈了谈笔者的认识。

1试挖与正式开挖的条件及时间估算

1.1冻结壁厚度冻结壁厚度是按照冻结地层的最大地压计算

的,最大地压值一般是在冻结段的下部。而上部的地压较小,要求冻

结壁的厚度也相应的小些。若等到冻结壁的厚度达到设计厚度时才

进行开挖,那么随着冻结的继续,冻结壁不断增厚,当开挖到最大地

压时,冻土将扩展到荒经以内很多,甚至使井筒冻实,这将给工作带

来困难。一般要求冻结壁交圈后,浅部冻结壁的厚度或强度足以抵

抗该处的地压时就可以进行开挖,并继续进行积极冻结。使冻结壁

进一步扩展,以适应深部地压的要求。

1.2井筒开挖的条件及时间估算

1.2.1试挖过程中

①条件a水文观测孔内的水位已有规律的上升并冒水;b测温孔

的温度降至设计要求值,证实含水层的冻结壁已全部交圈;c按不同

地区,不同底层的冻结速度以及冻结壁的平均温度推算,在井筒掘

砌过程中,每一岩层的冻结壁厚度和温度均能符合设计要求。

②时间估算ts=t0+z1

式中:ts—估算井筒试挖时间,天;t0—不同孔距的冻结壁交圈

时间;z1—冻结壁交圈后至开始试挖时间,一般取10～20天。

1.2.2正式开挖时

①条件a根据水文孔和测温孔资料,确定全部含水层的冻结壁

均以交圈;b通过试挖已证实冻结壁已有一定的厚度,按冻土扩展速

度推荐,不同深度的冻结壁厚度和强度可以适应掘进速度要求;c正

式开挖前的准备工作已全部就绪。

②时间估算tz=t0+z2

式中:tz—估算井筒正式开挖时间,天;t0—不通孔间距的冻结

壁交圈时间;z2—冻结壁交圈后至开始正式开挖时间,一般取20～

40天。

2开挖前的准备工作

在井筒准备开挖前,需要进行以下的准备工作。

2.1四通一平①场外公路及场内主要运输路线已能满足井筒

施工设备、材料运输的需要;②供配电系统以正常供水,供水量能适

应井筒施工的需要;③工程施工供水系统已正常供水,供水量满足

井筒施工的需要;④通信联络系统已正常使用,能满足井筒施工的

需要;⑤施工现场的平整程度已能适应井筒施工的需要。

2.2临时工业建筑冻结段崛起工业建筑已交正常使用,并能适

应井筒施工的需要。

2.3锁口、井口盘、井口棚、固定盘和凿井吊盘、稳绳盘①冻

结井筒一般先施工临时锁口,风井还应考虑风道口的施工;②锁口、

井架基础应和环形冷冻沟槽的,相互关系,当井架基础与冻结管、集

液管位置互相影响时,应提出具体方案和施工图;③应注意井架基

础与环形冷冻沟槽的关系,当井架基础与冻结管、集液管位置互相

影响时,应提出具体方案和施工图。④井口安装,质量合格。

2.4提升信号系统①井架、天轮、翻矸台、溜矸台和矸石仓安

装完毕、质量合格;②提升机、绞车安装完毕,提升系统运转系统正

常;③提升钢丝绳缠绕完毕,提升机运转正常;④信号系统安装完毕,

联络方便、准确。

2.5压风系统①压风机安装完毕,试运转正常;②压风管路和

压风干燥装置完毕,质量合格。

2.6混凝土搅拌运输系统①混凝土搅拌机安装完毕,试运转正

常;②沙石堆和清洗场地施工完毕,系统安装和试运转正常;③沙、

石、水泥过磅装置及运输系统已施工和安装完毕,试运转正常。

2.7试挖①冻结壁交圈后10～20天左右进行试挖,深度一般为