CN103924978B

CN103924978B - 冻结法凿井内层井壁的施工方法

Info

Publication number: CN103924978B
Application number: CN201410172009.0A
Authority: CN
Inventors: 吴强; 刘彬; 许大伟; 李秀骞; 惠青龙
Original assignee: HUAINAN JIUNUO MINING EQUIPMENT PROCESSING Co Ltd
Current assignee: HUAINAN JIUNUO MINING EQUIPMENT PROCESSING Co Ltd
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2034-04-25
Also published as: CN103924978A

Abstract

本发明涉及冻结法凿井技术领域，特别涉及一种冻结法凿井内层井壁的施工方法，包括以下步骤：(A)在地面进行内层井壁的预制，内层井壁包括一节井壁底和多节井壁；(B)外层井壁完工后，移开井口设备让出井口；(C)用设备将井壁底、井壁依次吊运至井口，按照井壁底—井壁—井壁的顺序依次连接且接缝处做密封处理，井壁底和井壁的轴心与外层井壁的轴心重合，同时将连接好的内层井壁逐节向井底漂浮下沉，在每节井壁下沉过程中向井壁内加水控制井壁的漂浮高度；(D)内层井壁连接完毕且下沉到井底后，将内层井壁的上端口固定，向内、外层井壁之间注入水泥浆；注浆完毕后完成内层井壁的施工。本方案成井后的井壁基本上可以做到滴水不漏，高质量，低成本。

Description

冻结法凿井内层井壁的施工方法

技术领域

本发明涉及冻结法凿井技术领域，特别涉及一种冻结法凿井内层井壁的施工方法。

背景技术

冻结法凿井是借助人工制冷技术，将冻结管周围土体降温结冰，随着冰冻土体的扩大，形成冻结土体临时井壁，该临时井壁既隔水又有一定的强度，再该临时井壁的保护下，进行井筒土体的挖掘和永久结构的构筑。如图1所示，井筒周围钻若干冻结孔，孔内安装由供液管、回液管和底端封闭的冻结管1组成的冻结器；地面冷冻站将制出的低温媒剂循环输送到冻结器内,吸收地层的热量，使含水层形成以冻结管1为中心的冻结圆柱，逐渐扩大与相邻的冻结圆柱连成封闭的冻结土体临时井壁2，临时井壁2达设计厚度后，对临时井壁2的内部的土体进行开挖，往下开挖的同时进行外层永久井壁3的浇筑，即往下挖一段就浇筑一段外层永久井壁3，待挖至井底，外层永久井壁3浇筑完成。由于外层永久井壁3距离临时井壁2较近，故外层永久井壁3的施工环境温度很低，浇筑的混凝土质量不够可靠。待外层永久井壁3施工完毕后，再从下往上分段浇筑内层永久井壁4，内层永久井壁4的浇筑质量要好于外层永久井壁3，但是其浇筑环境的温度依然很低，长期防水效果不佳，需要长期维护，带来人力、财力的浪费；同时，由于内、外层永久井壁4、3的质量不够可靠，故在设计时，井壁的厚度均较厚，在掘砌相同体积的井筒时，土体的挖掘量、混凝土用量以及冻土土体体积均较多，这些都带来了成本上的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冻结法凿井内层井壁的施工方法，形成高质量的内层井壁，防水效果好。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种冻结法凿井内层井壁的施工方法，包括以下步骤：(A)在地面进行内层井壁的预制，内层井壁包括一节井壁底和多节井壁；(B)外层井壁完工后，移开井口设备让出井口；(C)用设备将井壁底、井壁依次吊运至井口，按照井壁底—井壁—井壁的顺序依次连接且接缝处做密封处理，井壁底和井壁的轴心与外层井壁的轴心重合，同时将连接好的内层井壁逐节向井底漂浮下沉，在每节井壁下沉过程中向连接好的内层井壁内加水控制其的漂浮高度；(D)内层井壁连接完毕且下沉到井底后，将内层井壁的上端口固定，向内、外层井壁之间注入水泥浆；注浆完毕后完成内层井壁的施工。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：将内层井壁在地面进行预制，内层井壁的质量得到保证，成井后的井壁基本上可以做到滴水不漏，井筒内装备的腐蚀程度也会相应地减轻，节省了长期维护费用；另外，在地面预制的内层井壁厚度比现有技术中现浇的内层永久井壁的厚度小很多，相应地外层井壁直径、冻结壁直径也可以缩小，减少了整个井筒的混凝土用量、冻土体积以及开挖土体体积，降低了整个井筒的施工费用。

附图说明

图1是冻结法凿井井筒剖视图；

图2a～2e是内层井壁的施工过程示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图2，对本发明做进一步详细叙述。

一种冻结法凿井内层井壁的施工方法，包括以下步骤：(A)在地面进行内层井壁20的预制，内层井壁20包括一节井壁底21和多节井壁22；(B)外层井壁10完工后，移开井口设备让出井口；(C)用设备将井壁底21、井壁22依次吊运至井口，按照井壁底21—井壁22—井壁22的顺序依次连接且接缝处做密封处理，井壁底21和井壁22的轴心与外层井壁10的轴心重合，同时将连接好的内层井壁20逐节向井底漂浮下沉，在每节井壁下沉过程中向连接好的内层井壁20内加水控制其的漂浮高度；(D)内层井壁20连接完毕且下沉到井底后，将内层井壁20的上端口固定，向内、外层井壁20、10之间注入水泥浆；注浆完毕后完成内层井壁20的施工。将井壁底21和井壁22在地面进行预制，其质量可以得到有效保证，防水性能也非常的优秀，在安装时，使用设备将井壁底21和井壁22依次吊运至井口处进行连接、下放，为了便于已连接好的内层井壁20的下放，井壁底21和井壁22的外径要略小于外层井壁10的内径。当内层井壁20连接完毕且下放到井底后，向内、外层井壁20、10之间的间隙中注入水泥浆即可，由于内层井壁20的质量佳，故成型后的井壁防水性能优异。这种施工方法虽然增加了地面预制和安装内层井壁20的费用，但是与整个井筒的混凝土用量、冻土体积和开挖土体体积减少所减少的费用相比，还是很划算的。。若再加上后期井筒的维护费用节省，经济效益明显。

作为本发明的优选方案，所述的内层井壁20为钢筋混凝土或钢板混凝土复合而成，井壁22为筒体，井壁底21为底端封闭的筒体，井壁22的两个端面以及井壁底21的上端面均设有便于连接的由钢板制成的法兰盘。通过设置法兰盘，方便井壁底21与井壁22、井壁22与井壁22的连接，且便于密封处理。

更进一步地，所述的步骤C中，井壁22按如下步骤连接、密封：(C11)待连接井壁22的下法兰盘与已连接好内层井壁20的上法兰盘相抵靠；(C12)调整待连接井壁22的轴心，使之与外层井壁10的轴心重合，在两个法兰盘的间隙处间隔填上钢铁楔后将两个法兰盘焊接固定；(C13)焊接后两个法兰盘的空隙处注满水泥浆实现所述的密封。由于加工精度所限，待连接井壁22的下法兰盘与已连接好内层井壁20的上法兰盘并不完全位于水平面内，两者连接时之间会有缝隙存在，通过钢铁楔实现待连接井壁22的初步固定以方便两个法兰盘的焊接固定。

由于井壁22是在井口处进行连接、密封的，为了保证已连接好的内层井壁20的上端面位于井口处，需要将已连接好的内层井壁20漂浮于外层井壁10中。本实施例中，优选地，所述的步骤B中，移开井口设备让出井口的同时向外层井壁10的内腔中注水，进行内层井壁20的连接时，利用水的浮力，向已连接好的内层井壁20内腔中注水实现已连接好的内层井壁20的漂浮下沉。通过外层井壁10内腔中水的浮力，实现已连接好的内层井壁20的漂浮状态，非常的方便。

当通过水的浮力实现已连接好的内层井壁20的漂浮状态时，单单一节井壁底21不足以浮在水面上，故本实施例中，所述的井壁底21的外周设置有支撑梁211，支撑梁211的长度方向垂直于井壁底21的轴心，支撑梁211设置有多根，对称布置在井壁底21的两侧。内层井壁20按如下步骤进行连接：(C21)使用设备将井壁底21吊运至井口并缓慢下放，如图2a所示；(C22)至井壁底21的支撑梁211与井口周围土体相抵靠时，调整井壁底21的轴心，使之与外层井壁10的轴心线重合，在支撑梁211与井口周围土体的间隙处填上钢板或钢铁楔，井壁底21安装完毕；(C23)按照步骤C11、C12、C13实现待连接井壁22的连接、密封，如图2b所示；(C24)将支撑梁211拆除，使得连接好的内层井壁20浮在水上，如图2c所示；(C25)向已连接好的内层井壁20内腔中注水，使已连接好的内层井壁20缓慢下沉至内层井壁20的上端面高度达到适合两节井壁连接作业的位置，如图2d所示；(C26)重复步骤C23、C25将其余井壁22依次连接好，最后一节井壁22连接完毕后，将内层井壁20下沉到井底即可，如图2e所示。

更进一步地，所述的步骤C13中，注浆后检查法兰焊缝是否有漏浆处，若有漏浆则应将漏浆处重新补焊，再次注浆，确保密封的有效；所述的步骤C25中，向已连接好的内层井壁20内腔中注水后记录该内腔中水位高度，至下一次需要注水前对标注的水位高度进行核对，若水位不变，表示已连接好的内层井壁20密封完好，若水位发生变化，表示水位标记之前连接的那一节井壁22密封失效需重新进行密封。参阅图2d，位于井壁底21上面的井壁22已连接好并下放至合适位置，此时井壁底21中的水位高度已经被记录，井壁底21和它上面那节井壁22之间的连接处若密封不佳，外层井壁10内腔中的水就会从接缝处渗透进来，井壁底21中的水位高度就会发生变化。当需要重新进行密封时，可通过抽取已连接好的内层井壁20中的水，使其上浮，然后对井壁22和井壁底21的接缝处再做密封处理。

作为本发明的优选方案，所述的步骤D中，注浆方式多样，本实施例中，内、外层井壁20、10之间采用内管充填法注入水泥浆，所述的井壁底21外部弧线段上设置有环形管，其上均匀分布多个出浆口，井壁底内设置有充填用的注浆管，注浆管一般对称设置四根，注浆管和环形管之间设有连通管，下沉井壁时，每连接一节井壁22时同时连接好充填用的注浆管，注浆管一直连接到地面。这样注浆时，水泥浆从下往上填充，置换掉清水，水泥浆凝固后，即达到固井的效果。

Claims

1.一种冻结法凿井内层井壁的施工方法，包括以下步骤：

（A）在地面进行内层井壁（20）的预制，内层井壁（20）包括一节井壁底（21）和多节井壁（22）；

（B）外层井壁（10）完工后，移开井口设备让出井口；

（C）用设备将井壁底（21）、井壁（22）依次吊运至井口，按照先放置井壁底（21）再逐节放置井壁（22）的顺序依次连接且接缝处做密封处理，井壁底（21）和井壁（22）的轴心与外层井壁（10）的轴心重合，同时将连接好的内层井壁（20）逐节向井底漂浮下沉，在每节井壁下沉过程中向连接好的内层井壁（20）内加水控制连接好的内层井壁的漂浮高度；

（D）内层井壁（20）连接完毕且下沉到井底后，将内层井壁（20）的上端口固定，向内、外层井壁（20、10）之间注入水泥浆；注浆完毕后完成内层井壁（20）的施工；

所述的内层井壁（20）为钢筋混凝土或钢板混凝土复合而成，井壁（22）为筒体，井壁底（21）为底端封闭的筒体，井壁（22）的两个端面以及井壁底（21）的上端面均设有便于连接的由钢板制成的法兰盘；

所述的步骤（C）中，井壁（22）按如下步骤连接、密封：

（C11）待连接井壁（22）的下法兰盘与已连接好内层井壁（20）的上法兰盘相抵靠；

（C12）调整待连接井壁（22）的轴心，使之与外层井壁（10）的轴心重合，在两个法兰盘的间隙处间隔填上钢铁楔后将两个法兰盘焊接固定；

（C13）焊接后两个法兰盘的空隙处注满水泥浆实现所述的密封；

所述的步骤（B）中，移开井口设备让出井口的同时向外层井壁（10）的内腔中注水，进行内层井壁（20）的连接时，利用水的浮力，向已连接好的内层井壁（20）内腔中注水实现已连接好的内层井壁（20）的漂浮下沉；

所述的井壁底（21）的外周设置有支撑梁（211），支撑梁（211）的长度方向垂直于井壁底（21）的轴心，支撑梁（211）设置有多根，对称布置在井壁底（21）的两侧，内层井壁（20）按如下步骤进行连接：

（C21）使用设备将井壁底（21）吊运至井口并缓慢下放；

（C22）至井壁底（21）的支撑梁（211）与井口周围土体相抵靠时，调整井壁底（21）的轴心，使之与外层井壁（10）的轴心线重合，在支撑梁（211）与井口周围土体的间隙处填上钢板或钢铁楔，井壁底（21）安装完毕；

（C23）按照步骤（C11）、（C12）、（C13）实现待连接井壁（22）的连接、密封；

（C24）将支撑梁（211）拆除，使得连接好的内层井壁（20）浮在水上；

（C25）向已连接好的内层井壁（20）内腔中注水，使已连接好的内层井壁（20）缓慢下沉至内层井壁（20）的上端面高度达到适合两节井壁连接作业的位置；

（C26）重复步骤（C23）、(C25)将其余井壁（22）依次连接好，最后一节井壁（22）连接完毕后，将内层井壁（20）下沉到井底即可。

2.如权利要求1所述的冻结法凿井内层井壁的施工方法，其特征在于：所述的步骤（C13）中，注浆后检查法兰焊缝是否有漏浆处，若有漏浆则应将漏浆处重新补焊，再次注浆，确保密封的有效；所述的步骤（C25）中，向已连接好的内层井壁（20）内腔中注水后记录该内腔中水位高度，至下一次需要注水前对标注的水位高度进行核对，若水位不变，表示已连接好的内层井壁（20）密封完好，若水位发生变化，表示水位标记之前连接的那一节井壁（22）密封失效需重新进行密封。

3.如权利要求1或2所述的冻结法凿井内层井壁的施工方法，其特征在于：所述的步骤（D）中，内、外层井壁（20、10）之间采用内管充填法注入水泥浆，所述的井壁底（21）外部弧线段上设置有环形管，其上均匀分布多个出浆口，井壁底内设置有充填用的注浆管，注浆管和环形管之间设有连通管，下沉井壁时每连接一节井壁（22）时同时连接好充填用的注浆管，注浆管一直连接到地面。