CN106522959A - 一种井壁钢结构防水接茬板及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

一种井壁钢结构防水接茬板及其施工工艺。其钢结构防水接茬板为铺设在分段施工的现浇混凝土之间多腔体环形钢结构，多腔体环形钢结构由若干个弧段的多腔体钢结构依次连接围设构成，每个弧段的多腔体钢结构包括注浆腔体、单向阀孔、止水止浆板和连通管，多腔体钢结构中设有注浆管，每两弧段多腔体钢结构通过连通管和止水止浆板相连，通过注浆管分别向各个注浆腔体加注注浆材料，注浆材料又通过单向阀孔流向接荐板和上、下井壁的交接面及附近孔隙。本发明增加了新老混凝土界面接茬板与混凝土之间的密实性，提高了新老混凝土界面的抗渗性能，具有良好的防水效果，其结构简单，施工方便，密封性能好，在本技术领域中有更加广泛的实用性。

Description

一种井壁钢结构防水接茬板及其施工工艺

技术领域

本发明涉及一种井壁钢结构防水接茬板及其施工工艺，适用于各种矿井井壁，尤其适用于冻结法施工中采用分段下行作业的单层井壁。

背景技术

在冻结法分段下行凿井施工中，因为混凝土浇筑有先后，新、老混凝土的硬化程度不相同形成薄弱面，薄弱面具有粘结强度低、密封性不好、抗渗性能差等不足，所以为地下水的渗流提供了通道，严重时会带来井壁因涌水量过大无法使用。

为了提高新、老混凝土的粘结强度和密封性能，已有的办法是：(1)提高新、老混凝土接合部的粘结强度，包括使用性能优异的界面剂、对混凝土结合面进行表面处理；(2)设置横跨接茬缝的止水带；(3)新老混凝土界面安装接茬板。

研究与实践表明，前(1)(2)两种方案难以使得界面强度达到混凝土本体的强度，界面的密封性性能也未能达到施工要求；第(3)种方案具体涉及一篇中国发明专利，其公开号为CN101550833A，具体公开了一种现浇混凝土接茬板及其施工工艺，是采用逐段施工，在每两段现浇混凝土接茬缝之间设置连接成整体为环形或方形的接茬板，该方案是在一定程度上提高了新、老混凝土的粘结强度和密封性，但实际使用效果仍然不佳，由于该方案采用的接茬板仅仅是形状各异的实心板件，在处理接荐板和其上下混凝土接触面因施工工艺形成的孔隙和渗水通道时，所采用的注浆方法无法有效地使浆液充填到接茬板和混凝土接触面之间的渗水通道及其附近孔隙，导致井壁防水效果不佳，注浆难度增大等问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种井壁钢结构防水接茬板及其施工工艺，能够有效地提高新、老混凝土界面粘结强度、密实性以及防水密封性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种井壁钢结构防水接茬板，所述钢结构防水接茬板为铺设在分段施工的现浇混凝土之间的多腔体环形钢结构，多腔体环形钢结构由若干个弧段的多腔体钢结构依次连接围设构成，每个弧段的多腔体钢结构包括注浆腔体、单向阀孔、止水止浆板和连通管；每个弧段的多腔体钢结构在内构造有数目相同的至少两个注浆腔体，注浆腔体之间沿井筒中心至井壁方向布置，距离井筒中心最近的注浆腔体与井筒内壁之间具有一段实心钢板；多腔体钢结构上还设有注浆管，注浆管的两端分别伸入注浆腔体和井筒内部；多腔体钢结构的上、下端面分别与现浇混凝土形成的上部井壁、下部井壁相接触，在多腔体钢结构的该上、下端面都设有若干个单向阀孔，单向阀孔供各种注浆材料由注浆腔体单向地流向接茬板和上部井壁、下部井壁的交接面及附近空隙；在靠近井筒内部一侧的多腔体钢结构的上、下端面上固定连接有止水止浆板，止水止浆板位于注浆腔体和实心钢板之间，止水止浆板的弧度与其所在弧段的多腔体钢结构的弧度一致，止水止浆板的长度至多腔体钢结构的两端；在多腔体钢结构的两端还设有连通管，多腔体钢结构内每个注浆腔体的两端均分别有连通管，相邻弧段的多腔体钢结构的注浆腔体之间通过连通管相连通。

一种井壁钢结构防水接茬板的施工工艺，采用分段下行施工，步骤如下：1)当现场施工掘进出一个施工段后，立刃脚模板并平铺地面加工好的多腔体钢结构弧段到刃脚模板上，依次连接设置于各个弧段的多腔体钢结构两侧的连通管、止水止浆板后形成多腔体环形钢结构，即成为整体的钢结构防水接茬板；2)绑筋立模后，向模板与周围岩土之间浇筑混凝土，形成上部井壁；3)重复步骤1和2形成上一防水接荐的下部井壁和下一防水接荐的上部井壁；4)选择适当时机通过注浆管向多腔体钢结构的注浆腔体注入注浆材料，对每个接荐板按照距井筒内部由近到远的顺序，依次向注浆腔体注入注浆材料直至井壁接茬达到防水要求；

相比传统的接茬新老混凝土直接接触，本发明转变为混凝土与钢板接触；而相比现有的接茬板，本发明的一种井壁钢结构防水接茬板及其施工工艺，其接茬板是钢结构防水接茬板，并且其结构是多腔体环形钢结构，能够在新、老混凝土之间(即上部井壁和下部井壁之间)构筑高强度的连接；尤其是，多腔体钢结构两端连接的止水止浆板，可以有效阻隔地下水渗流与注浆腔体内各种注浆材料回流；注浆腔体上、下端面设置的单向阀孔给予各种注浆材料从注浆腔体进入上部井壁和下部井壁的通道，并能够在对形成上部井壁和下部井壁浇注混凝土时，防止混凝土进入钢结构防水接茬板的注浆腔体；又通过安装的注浆管往注浆腔体中注入注浆材料时，按照距井筒内部由近到远的顺序，依次向每个注浆腔体注入注浆材料，这种先近端后远端的注入方法提高了注浆压力，使得各种注浆材料与钢结构防水接茬板的粘结更加紧密，形成了面接触，增加了新老混凝土界面接茬板与混凝土之间的密实性，大幅提高了新老混凝土界面粘结强度和抗渗性能，具有良好的防水效果，其结构简单、施工方便，抗渗性能好，具有广泛的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一实施例钢结构防水接茬板的纵向剖视图。

图2是图1中A处的局部放大结构图。

图3是本发明一实施例钢结构防水接茬板的横向剖视图。

图中，1、第三连通管，2、第一连通管，3、止水止浆板，4、远注浆管，5、近注浆管，6、第二连通管，7、近端注浆腔体，8、第四连通管，9、远端注浆腔体，10、岩土，11、上部井壁，12、下部井壁，13、井筒内部，14、单向阀孔，15、实心钢板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1和图3示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，从横纵两个空间将结构进行详细的剖析，图1至图3中的一种井壁钢结构防水接茬板，所述钢结构防水接茬板为铺设在分段施工的现浇混凝土之间的多腔体环形钢结构，其横截断面可以为矩形、圆形、多边形等任意形状，多腔体环形钢结构由若干个弧段的多腔体钢结构依次连接围设构成，每个弧段的多腔体钢结构包括注浆腔体、单向阀孔14、止水止浆板3和连通管；其中每个弧段的多腔体钢结构在内构造有数目相同的两个注浆腔体，注浆腔体之间沿井筒中心至井壁方向布置，距离井筒中心近的注浆腔体称为近端注浆腔体7，相对来说较远的那个注浆腔体称之为远端注浆腔体9；近端注浆腔体7与井筒内壁之间具有一段实心钢板15，近端注浆腔体7与井筒内部13之间设有一个近注浆管5，近注浆管5的两端分别伸入近端注浆腔体7和井筒内部13，远端注浆腔体9与井筒内部13之间设有一个远注浆管4，远注浆管4的两端分别伸入远端注浆腔体9和井筒内部13，特别是当注浆管按照由井筒中心至井壁方向放置时，所注的各种注浆浆液在注浆腔体内的扩散速度的更快，流动更加均匀，也便于施工，利于提高作业效率和效果。

通常，会在注浆管位于井筒内部13的一端设置堵头，在不注浆的时候堵头可以防止杂质进入注浆管，在注浆时卸下堵头，进行浇筑即可。

多腔体钢结构的上、下端面分别与现浇混凝土形成的上部井壁11、下部井壁12相接触，在多腔体钢结构的该上、下端面都设有若干个单向阀孔14，即在多腔体钢结构中的近端注浆腔体7和远端注浆腔体9的上、下端面都开有若干个单向阀孔14，单向阀孔14供各种注浆材料由注浆腔体单向地流向接茬板和上部井壁11、下部井壁12的交接面及附近空隙；，同时能够防止浇筑上部井壁11和下部井壁12时的混凝土渗入钢结构防水接茬板的注浆腔体。其中，单向阀孔14在多腔体钢结构的该上、下端面的具体数量和排布可以根据实际情况来设置。

在本实施例中，参见图1至图3，近端注浆腔体7的两端分别是第一连通管2和第二连通管6，远端注浆腔体9的两端分别是第三连通管1和第四连通管8，该近端注浆腔体7分别通过其第一连通管2和第二连通管6与相邻弧段多腔体钢结构内的近端注浆腔体7连通，该远端注浆腔体9分别通过其第三连通管1和第四连通管8与相邻弧段多腔体钢结构内的远端注浆腔体9连通。

但是注浆腔体之间的连通管数量不限于每个腔体两端都只有一个连通管，显然，我们也可以在注浆腔体的两端设置多个连通管，连通管越多，各种注浆浆液在各个腔体内的流通效果也会越好，但同时，连通管越多，在各个弧段焊接的过程中工作量越多，施工难度性加大，因此，连通管的具体数量需要根据实际施工情况来设定。

本发明中注浆腔体不限于本实施例中的两个，还可以是多个，多腔体钢结构内部的多个注浆腔体之间在井筒中心至井壁方向上平行排布，距井筒中心最近的注浆腔体与井筒内壁之间具有一段实心钢板15；并且每个注浆腔体与井筒内部13之间均分别通过一个注浆管连通，每个注浆管的两端分别位于各个注浆腔体内与井筒内部13，注浆管的具体数量和要设在哪些弧段的多腔体钢结构上，不作具体限定，可以根据实际需要选设；在靠近井筒内部13一侧的多腔体钢结构的上、下端面上固定连接有止水止浆板3，止水止浆板3的弧度与其所在弧段的多腔体钢结构的弧度一致，止水止浆板3的长度至多腔体钢结构的两端；多腔体钢结构内每个注浆腔体的两端均分别具有一个连通管，相邻弧段的多腔体钢结构的注浆腔体之间通过连通管相连通；连通管提供了各种注浆浆液在不同弧段多腔体钢结构的注浆腔体之间流动通道。

在靠近井筒内部13一侧的多腔体钢结构的上、下端面上固定连接有止水止浆板3，止水止浆板3位于注浆腔体和实心钢板15之间，供井壁中的外围钢筋通过。本实施例中可见，止水止浆板3固定在近端注浆腔体7的上、下端面上并且是在靠近井筒内部13一侧的部位上，止水止浆板3的弧度与其所在弧段的多腔体钢结构的弧度一致，止水止浆板3的长度至多腔体钢结构的两端。止水止浆板3用于阻隔地下水渗流以及注浆腔体内各种注浆浆液的回流。

本发明中的相邻弧段多腔体钢结构之间可以通过焊接的方式相连接，止水止浆板3可以通过焊接的方式或者其他常规连接方式固定连接在多腔体钢结构的上、下端面上，相邻弧段多腔体钢结构之间的连通管也是可以采用焊接、螺栓连接方式相连。

本发明井壁钢结构防水接茬板的施工工艺，采用分段下行施工，步骤如下：

1)当现场施工掘进出一个施工段后，立刃脚模板并平铺地面加工好的多腔体钢结构弧段到刃脚模板上，依次连接设置于各个弧段的多腔体钢结构两侧的连通管、止水止浆板3后形成多腔体环形钢结构，即成为整体的钢结构防水接茬板；

2)绑筋立模后，向模板与周围岩土10之间浇筑混凝土，形成上部井壁11；3)开挖下一施工段，重复步骤1和2形成上一防水接荐的下部井壁12和下一防水接荐的上部井壁11；

4)选择适当时机通过注浆管向多腔体钢结构的注浆腔体注入注浆材料，对每个接荐板按照距井筒内部13由近到远的顺序，依次向注浆腔体注入注浆材料直至井壁接茬达到防水要求；

本发明的钢结构防水接茬板适用于冻结法施工中采用分段下行作业的单层井壁，钢结构防水接茬板铺设在分段下行施工的单层井壁的现浇混凝土之间，而通常组装后的钢结构防水接茬板在上述混凝土接缝处安装后，刚结构接茬板距离岩土10或间存在一定的间隔，该间隔较小，主要供井壁中的外围钢筋通过。在实际施工上，井壁中是有竖向钢筋的，竖向钢筋上下连接上部井壁11和下部井壁12，竖向钢筋分为外围钢筋和近端钢筋，间隔的存在使得井壁中的外围钢筋通过间隔，而不用通过钢结构防水接茬板；近端钢筋是通过钢结构防水接茬板中实心钢板15的，因为该实心钢板15位于止水止浆板3与井筒内部13之间，止水止浆板3阻隔了地下水的渗流。

本发明通过将各种注浆材料先注入近端的注浆腔体后注入远端的注浆腔体，各种注浆材料通过单向阀孔14流入上下层混凝土，注浆材料会优先填充近端注浆腔体7的上下部分，因此近端的注浆腔体部分先接触紧密了，而在填充近端腔体时，一般会注入具有速凝效果的注浆材料，这会缩短各种注浆材料凝结的时间，再注入远端的注浆腔体，各种注浆材料在通过上下单向阀孔14流动时，遇到后方的已经紧密的部分，迫使各种注浆材料向更远端的注浆腔体流动，无形中施加给各种注浆材料一个力，各种注浆材料只能不断填充空隙部分，从而在这个过程中提高了注浆压力，提高了各种注浆材料与钢板之间机械咬合力和化学胶结力，提高了混凝土与钢板之间粘结强度与密封性能，提高了新老混凝土界面的抗渗水性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种井壁钢结构防水接茬板，其特征是：所述钢结构防水接茬板为铺设在分段施工的现浇混凝土之间多腔体环形钢结构，多腔体环形钢结构由若干个弧段的多腔体钢结构依次连接围设构成，每个弧段的多腔体钢结构包括注浆腔体、单向阀孔(14)、止水止浆板(3)和连通管；

每个弧段的多腔体钢结构在内构造有数目相同的至少两个注浆腔体，注浆腔体沿井筒中心至井壁方向布置，距离井筒中心最近的注浆腔体与井筒内壁之间有实心钢板(15)；

多腔体钢结构上设有注浆管，注浆管的两端分别伸入注浆腔体和井筒内部(13)；

多腔体钢结构的上、下端面分别与现浇混凝土形成的上部井壁(11)、下部井壁(12)相接触，在多腔体钢结构的该上、下端面都设有若干个单向阀孔(14)，单向阀孔(14)供各种注浆材料由注浆腔体单向地流向接茬板和上部井壁(11)、下部井壁(12)的交接面及附近空隙；

在靠近井筒内部(13)一侧的多腔体钢结构的上、下端面上固定连接有止水止浆板(3)，止水止浆板(3)位于注浆腔体和实心钢材(15)之间，止水止浆板(3)的弧度与其所在弧段的多腔体钢结构的弧度一致，止水止浆板(3)的长度至多腔体钢结构的两端；

在多腔体钢结构的两端还设有连通管，多腔体钢结构内每个注浆腔体的两端均分别有连通管，相邻弧段的多腔体钢结构的注浆腔体之间通过连通管相连通。

2.根据权利要求1所述的一种井壁钢结构防水接茬板，其特征是：所述的注浆管按照由井筒中心至井壁方向放置。

3.根据权利要求1或2所述的一种井壁钢结构防水接茬板，其特征是：所述的止水止浆板(3)通过焊接的方式固定连接在多腔体钢结构的上、下端面上，相邻弧段多腔体钢结构之间的连通管采用焊接、螺栓连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种井壁钢结构防水接茬板，其特征是：所述的注浆材料可以为水泥浆液或脲醛树脂、环氧树脂等化学浆液。

5.一种如权利要求1所述井壁钢结构防水接茬板的施工工艺，采用分段下行施工，步骤如下：

1)当现场施工掘进出一个施工段后，立刃脚模板并平铺地面加工好的多腔体钢结构弧段到刃脚模板上，依次连接设置于各个弧段的多腔体钢结构两侧的连通管、止水止浆板(3)后形成多腔体环形钢结构，即成为整体的钢结构防水接茬板；

2)绑筋立模后，向模板与周围岩土(10)之间浇筑混凝土，形成上部井壁(11)；

3)开挖下一施工段，重复步骤1和2形成上一防水接荐的下部井壁(12)和下一防水接荐的上部井壁(11)；

4)选择适当时机通过注浆管向多腔体钢结构的注浆腔体注入注浆材料，对每个接荐板按照距井筒内部(13)由近到远的顺序，依次向注浆腔体注入注浆材料直至井壁接茬达到防水要求。

6.根据权利要求4所述的一种井壁钢结构防水接茬板的施工工艺，其特征是：安装后的钢结构防水接茬板与岩土(10)之间存在一定的间隔，该间隔供井壁中的外围钢筋通过。

7.根据权利要求4或5所述的一种井壁钢结构防水接茬板的施工工艺，其特征是：所述的止水止浆板(3)通过焊接的方式固定连接在多腔体钢结构的上、下端面上，相邻弧段多腔体钢结构之间的连通管采用焊接、螺栓连接。