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[摘 要]简要介绍了高家堡矿井主、副、风井井筒壁座采用的临时支护方式,并分析了各自的优缺点,并提出了自己的观点。
[关键词]壁座 冻结管 临时支护方式 比较
中图分类号:TD265.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)22-0081-01
一、问题的提出
立井壁座是一项重要的结构性工程。壁座特点是混凝土标号高、厚度大、整体浇筑。采用冻结法施工的立井井筒,主要采用双层井壁,但壁座必须一次浇筑。在这个前提下,壁座处外壁应与内壁一起浇筑,这样就带来了外壁掘砌的临时支护问题。临时支护经常采用锚网喷支护,这样就带来了打锚杆可能破坏冻结管的新问题。如何解决临时支护与冻结管保护问题,高家堡矿井三个立井井筒采用了三种处理方式,本文对该三种方式进行对比分析,总结出优点、缺点,相信对类似工程有借鉴价值。
二、工程概况
高家堡矿井位于陕西省长武县境内,设计生产能力5.0Mt/a,立井开拓。设计有主、副、风井三个立井井筒,由于井田内水文地质条件复杂,含水层较多,井筒均设计为双层井壁结构,均采用冻结法施工。三个井筒壁座都处于冻结段内。主、副、风井壁座设计高度均为12m,体积均超过600m?。
井筒及冻结设计主要参数如下:
主井:井深859.5m,净直径7.5m,最大掘进直径11.2m,壁座位置749-761m,砼厚度1.85m;冻结深度783m,壁座处冻结圈徑16.7m。
副井:井深841.5m,净直径8.5m,最大掘进直径12.6m,壁座位置764.5-776.5m,砼厚度2.05m;冻结深度850m,壁座处冻结圈径18.1m。
风井:井深820.5m,净直径7.5m,最大掘进直径11.2m,壁座位置761.5-773.5m,砼厚度1.85m;冻结深度830m,壁座处冻结圈径16.7m。
三个井筒外壁采用金属大模板,内壁采用小模板倒模施工。
三、施工顺序
三个井筒外壁掘砌至壁座位置,施工壁座区临时支护,继续向下掘进及外壁施工,副、风井外壁掘砌到底后,由下至上处连续浇筑内壁和壁座;主井为外壁掘砌至799m位置后,由下而上连续浇筑内壁和壁座。
四、壁座临时支护方式的选择
主井:井筒壁座随外壁掘进完成并采用C30素砼支护,壁座掘进完成后外壁继续向下掘砌38m后转入套内壁施工。套内壁至壁座段停止套壁,采取打眼放炮将整个壁座段壁座处素砼破除,然后从下自上连续浇筑壁座。壁座破除后二次临时支护方式为借用绑扎的壁座外层竖向钢筋,沿竖筋外侧平铺网孔径不大于30mm的钢丝网。
副井:井筒在外壁掘砌至壁座上部两模(8.4m)位置时开始,利用模板加块方法将外壁模板直径扩大掘进直径至外壁外侧,也即把外壁外径作为模板直径(13.2m),留出了壁座空间,整个壁座段增加了C30素混凝土临时支护层作为壁座施工的临时支护,不再拆除。然后继续向下掘砌65m至井底,由下至上连续施工内壁和壁座。
风井:井筒壁座随外壁掘进完成并采用C30素砼支护,壁座掘进完成后外壁继续向下掘砌47m至井底后转入套内壁施工。套内壁至壁座位置后停止套壁,采取打眼放炮将整个壁座段素砼破除,打少量锚杆,喷浆100mm,将壁座外层钢筋接下来作为壁座浇筑的二次临时支护。
五、临时支护效果对比
在整体浇注壁座施工中壁座的临时支护方式直接关系到施工的安全,在此主要从施工安全和可靠性进行对比。
由于三个井筒壁座均处于冻结段,壁座荒径距冻结管距离均为2.75m,冻结管破坏后盐水外漏会对冻结壁造成影响,危及生产安全。因此壁座处的素砼临时支护破除时对冻结管的震动破坏较大,且打锚杆时可能击穿冻结管,应注意对冻结管的保护。
主井二次临时支护采取钢筋挂网支护,优点是:施工工艺简单,支护成本低,施工速度快,不会对冻结管造成破坏。缺点是:壁座素砼放炮破除后未打锚杆喷浆,围岩未封闭,暴露时间太长易造成围岩风化出现掉渣及片帮,存在较大安全隐患。
副井采用外层素砼支护,优点是:减少了放炮破除素砼支护时对围岩造成二次扰动和对冻结管破坏,施工安全系数高;简化了施工工序,施工速度快。缺点是:壁座与岩壁未直接接触;需要拆除并重新组装模板,施工工序繁琐;增大了壁座掘进半径放炮对冻结管的破坏性增大。
风井二次支护采取打锚杆挂网喷浆支护,优点是:施工速度快,施工简便,消耗材料少,支护成本低。缺点是:壁座素砼放炮破除时对冻结管有影响;打锚杆时可能损坏冻结管,导致盐水外漏引发事故,支护过程中暴露时间太长,可能导致锚喷开裂掉渣存在安全隐患。
六、施工过程中出现的问题
主井在壁座浇筑前拆除了C30混凝土支护后,未采用锚喷支护对围岩进行加固和封闭,只采用绑扎外层钢筋加钢丝网保护,壁座浇筑期间,因围岩暴露时间过长出现大面积片帮,外环钢筋被挤压严重变形危及生产安全。因此不得不拆除原来二次临时支护,清理掉落矸石重新打锚杆挂网喷浆支护。拆除原临时支护并重新支护过程耗费时间长,对工期造成了影响,在拆除过程中亦存在较大安全隐患。打锚杆过程中,对两个冻结管造成了破坏,导致冻结管盐水渗漏。
副井采用在壁座外增加外层临时支护素砼层支护,未对冻结管造成二次破坏,不影响生产安全。但是壁座与岩壁未直接接触,壁座处摩擦力大大减小,今后是否会造成壁座下滑还有待时间验证。
风井二次支护采取打锚杆挂网喷浆支护,在打锚杆时未对冻结管造成破坏。由于壁座下部马头门、回风道及内壁施工时间较长,壁座处喷浆不均匀,厚度较薄(30mm),造成浆皮开裂掉渣,外层钢筋(竖筋环筋)与钢丝网联合阻挡掉落岩块和浆皮,保证了施工安全。
主、风井在壁座处浇筑素砼临时支护时预留了爆破缝隙,爆破施工时未对井筒外壁造成影响。在壁座掘进完成至壁座混凝土施工前,通过对主、副、风井的外壁进行观测发现外壁未出现沉降现象。
七、总结
高家堡矿井井筒外壁为全基岩掘进,外壁掘进过程中在岩壁上形成了凹凸不平的表面,实际上相当于无数个小壁座,而且外壁混凝土与岩壁粘结牢固,其摩擦阻力足以支撑外壁重量,因此外壁的重力不会完全作用于井筒壁座上。但是内壁与外壁为较光面接触,其重量作用于内外壁摩擦力和井筒壁座之上,因此壁座的质量影响到井筒的质量,为保证井筒及壁座的质量,壁座需整体浇筑。要实现整体浇注,就要面对壁座区段的临时支护方式选择问题。临时支护主要考虑为壁座浇筑施工创造安全施工条件,因此选择安全可靠的临时支护方式,对于安全生产、缩短工期尤为重要。
高家堡矿井主、副、风井井筒壁座采用不同的临时支护方式,通过对比分析发现:壁座随外壁掘进并采用素砼临时支护是安全可靠的,并且在破除素砼时控制打眼角度,合理装药是不会对冻结管造成破坏;二次支护选择打锚杆挂网喷浆是比较合理的,但打锚杆时应控制好角度和深度;副井采用外层素砼支护虽简化了施工工序,施工安全,但是是否会造成井筒存在下沉仍需观测。因此,经过对比,个人认为:高家堡矿井风井井筒壁座的临时支护方式是安全合理的。
高家堡矿井主、副、风井壁座临时支护方式的选择和比较,可以为同样地质条件,同样结构井壁壁座的施工提供有益的参考价值。
[关键词]壁座 冻结管 临时支护方式 比较
中图分类号:TD265.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)22-0081-01
一、问题的提出
立井壁座是一项重要的结构性工程。壁座特点是混凝土标号高、厚度大、整体浇筑。采用冻结法施工的立井井筒,主要采用双层井壁,但壁座必须一次浇筑。在这个前提下,壁座处外壁应与内壁一起浇筑,这样就带来了外壁掘砌的临时支护问题。临时支护经常采用锚网喷支护,这样就带来了打锚杆可能破坏冻结管的新问题。如何解决临时支护与冻结管保护问题,高家堡矿井三个立井井筒采用了三种处理方式,本文对该三种方式进行对比分析,总结出优点、缺点,相信对类似工程有借鉴价值。
二、工程概况
高家堡矿井位于陕西省长武县境内,设计生产能力5.0Mt/a,立井开拓。设计有主、副、风井三个立井井筒,由于井田内水文地质条件复杂,含水层较多,井筒均设计为双层井壁结构,均采用冻结法施工。三个井筒壁座都处于冻结段内。主、副、风井壁座设计高度均为12m,体积均超过600m?。
井筒及冻结设计主要参数如下:
主井:井深859.5m,净直径7.5m,最大掘进直径11.2m,壁座位置749-761m,砼厚度1.85m;冻结深度783m,壁座处冻结圈徑16.7m。
副井:井深841.5m,净直径8.5m,最大掘进直径12.6m,壁座位置764.5-776.5m,砼厚度2.05m;冻结深度850m,壁座处冻结圈径18.1m。
风井:井深820.5m,净直径7.5m,最大掘进直径11.2m,壁座位置761.5-773.5m,砼厚度1.85m;冻结深度830m,壁座处冻结圈径16.7m。
三个井筒外壁采用金属大模板,内壁采用小模板倒模施工。
三、施工顺序
三个井筒外壁掘砌至壁座位置,施工壁座区临时支护,继续向下掘进及外壁施工,副、风井外壁掘砌到底后,由下至上处连续浇筑内壁和壁座;主井为外壁掘砌至799m位置后,由下而上连续浇筑内壁和壁座。
四、壁座临时支护方式的选择
主井:井筒壁座随外壁掘进完成并采用C30素砼支护,壁座掘进完成后外壁继续向下掘砌38m后转入套内壁施工。套内壁至壁座段停止套壁,采取打眼放炮将整个壁座段壁座处素砼破除,然后从下自上连续浇筑壁座。壁座破除后二次临时支护方式为借用绑扎的壁座外层竖向钢筋,沿竖筋外侧平铺网孔径不大于30mm的钢丝网。
副井:井筒在外壁掘砌至壁座上部两模(8.4m)位置时开始,利用模板加块方法将外壁模板直径扩大掘进直径至外壁外侧,也即把外壁外径作为模板直径(13.2m),留出了壁座空间,整个壁座段增加了C30素混凝土临时支护层作为壁座施工的临时支护,不再拆除。然后继续向下掘砌65m至井底,由下至上连续施工内壁和壁座。
风井:井筒壁座随外壁掘进完成并采用C30素砼支护,壁座掘进完成后外壁继续向下掘砌47m至井底后转入套内壁施工。套内壁至壁座位置后停止套壁,采取打眼放炮将整个壁座段素砼破除,打少量锚杆,喷浆100mm,将壁座外层钢筋接下来作为壁座浇筑的二次临时支护。
五、临时支护效果对比
在整体浇注壁座施工中壁座的临时支护方式直接关系到施工的安全,在此主要从施工安全和可靠性进行对比。
由于三个井筒壁座均处于冻结段,壁座荒径距冻结管距离均为2.75m,冻结管破坏后盐水外漏会对冻结壁造成影响,危及生产安全。因此壁座处的素砼临时支护破除时对冻结管的震动破坏较大,且打锚杆时可能击穿冻结管,应注意对冻结管的保护。
主井二次临时支护采取钢筋挂网支护,优点是:施工工艺简单,支护成本低,施工速度快,不会对冻结管造成破坏。缺点是:壁座素砼放炮破除后未打锚杆喷浆,围岩未封闭,暴露时间太长易造成围岩风化出现掉渣及片帮,存在较大安全隐患。
副井采用外层素砼支护,优点是:减少了放炮破除素砼支护时对围岩造成二次扰动和对冻结管破坏,施工安全系数高;简化了施工工序,施工速度快。缺点是:壁座与岩壁未直接接触;需要拆除并重新组装模板,施工工序繁琐;增大了壁座掘进半径放炮对冻结管的破坏性增大。
风井二次支护采取打锚杆挂网喷浆支护,优点是:施工速度快,施工简便,消耗材料少,支护成本低。缺点是:壁座素砼放炮破除时对冻结管有影响;打锚杆时可能损坏冻结管,导致盐水外漏引发事故,支护过程中暴露时间太长,可能导致锚喷开裂掉渣存在安全隐患。
六、施工过程中出现的问题
主井在壁座浇筑前拆除了C30混凝土支护后,未采用锚喷支护对围岩进行加固和封闭,只采用绑扎外层钢筋加钢丝网保护,壁座浇筑期间,因围岩暴露时间过长出现大面积片帮,外环钢筋被挤压严重变形危及生产安全。因此不得不拆除原来二次临时支护,清理掉落矸石重新打锚杆挂网喷浆支护。拆除原临时支护并重新支护过程耗费时间长,对工期造成了影响,在拆除过程中亦存在较大安全隐患。打锚杆过程中,对两个冻结管造成了破坏,导致冻结管盐水渗漏。
副井采用在壁座外增加外层临时支护素砼层支护,未对冻结管造成二次破坏,不影响生产安全。但是壁座与岩壁未直接接触,壁座处摩擦力大大减小,今后是否会造成壁座下滑还有待时间验证。
风井二次支护采取打锚杆挂网喷浆支护,在打锚杆时未对冻结管造成破坏。由于壁座下部马头门、回风道及内壁施工时间较长,壁座处喷浆不均匀,厚度较薄(30mm),造成浆皮开裂掉渣,外层钢筋(竖筋环筋)与钢丝网联合阻挡掉落岩块和浆皮,保证了施工安全。
主、风井在壁座处浇筑素砼临时支护时预留了爆破缝隙,爆破施工时未对井筒外壁造成影响。在壁座掘进完成至壁座混凝土施工前,通过对主、副、风井的外壁进行观测发现外壁未出现沉降现象。
七、总结
高家堡矿井井筒外壁为全基岩掘进,外壁掘进过程中在岩壁上形成了凹凸不平的表面,实际上相当于无数个小壁座,而且外壁混凝土与岩壁粘结牢固,其摩擦阻力足以支撑外壁重量,因此外壁的重力不会完全作用于井筒壁座上。但是内壁与外壁为较光面接触,其重量作用于内外壁摩擦力和井筒壁座之上,因此壁座的质量影响到井筒的质量,为保证井筒及壁座的质量,壁座需整体浇筑。要实现整体浇注,就要面对壁座区段的临时支护方式选择问题。临时支护主要考虑为壁座浇筑施工创造安全施工条件,因此选择安全可靠的临时支护方式,对于安全生产、缩短工期尤为重要。
高家堡矿井主、副、风井井筒壁座采用不同的临时支护方式,通过对比分析发现:壁座随外壁掘进并采用素砼临时支护是安全可靠的,并且在破除素砼时控制打眼角度,合理装药是不会对冻结管造成破坏;二次支护选择打锚杆挂网喷浆是比较合理的,但打锚杆时应控制好角度和深度;副井采用外层素砼支护虽简化了施工工序,施工安全,但是是否会造成井筒存在下沉仍需观测。因此,经过对比,个人认为:高家堡矿井风井井筒壁座的临时支护方式是安全合理的。
高家堡矿井主、副、风井壁座临时支护方式的选择和比较,可以为同样地质条件,同样结构井壁壁座的施工提供有益的参考价值。