CN109881658A - 一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，包括以下步骤：(1)施工区地基处理与加固；(2)提升吊装系统安装与调试；(3)测量定位；(4)第一节辐射井制作、就位；(5)开挖井内泥土、排水、提升卸土；(6)辐射井下沉、测量、纠偏；(7)重复上述工作；(8)封底；(9)钻孔、安装辐射管；(10)钻孔、顶管、安装导水管；(11)封顶。本发明提供的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，可极大提高赤泥排渗固结的的效率。
Description
技术领域
本发明涉及辐射井施工技术领域，尤其是一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺。
背景技术
辐射井自流排渗主要用于降低坝体浸润线的一种工程措施，具有适应性强、排渗效果显著、运行时间长以及运行成本低等特点，且无传统手段排渗效率低、容易失效和堵塞等缺点。其基本工作原理：将大口径钢筋混凝土井筒沉入地下，在井内向赤泥库施工水平滤水管，收集渗水，利用长距离导水管将渗水排出，实现自流，达到长期、稳定的降水效果，辐射井施工主要包括井筒、集水井、排渗管和导水管施工。
辐射井在尾矿库中有比较成熟的应用，但在赤泥库中鲜有应用，主要原因有：因赤泥物理力学性质较一般尾砂的差异，物理状态为流塑且处于饱和状态，颗粒粒径较细，属于微透水层，施工时井筒沉降速度较快，易发生侧歪，井筒轴线不易控制，井壁施工易发生跑模，井底施工不易排水及封堵，导致施工安全性风险系数较高，排水效果不佳。通过对传统辐射井施工工艺进行有效改进，对施工过程进行有效控制，不仅施工安全性可以得到保证，同时排水排渗效果达到预期。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺。
本发明的技术方案为：一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，包括以下步骤，
(1)施工区地基处理与加固；
(2)提升吊装系统安装与调试；
(3)测量定位；
(4)第一节辐射井制作、就位；
(5)开挖井内泥土、排水、提升卸土；
(6)辐射井下沉、测量、纠偏；
(7)重复上述工作；
(8)封底；
(9)钻孔、安装辐射管；
(10)钻孔、顶管、安装导水管；
(11)封顶。
优选地，所述步骤(1)中采用地基表面处理方法来加固；所述步骤(2)中提升吊装系统由井字龙门架、卷扬机、手动葫芦、钢丝绳、侧卸式吊桶、独脚爬杆组成；在井字龙门架上安装无缝钢管与主框架平行的横吊梁，在横吊梁上安装手拉葫芦，作为起吊工具，在辐射井十字中心3.5m处安装卷扬机，卷扬机必须要安装牢固、稳定，再在与卷扬机同侧距辐射井十字中心2.5m处安装独脚爬杆，独脚爬杆采用φ127mm的无缝钢管制作，独脚爬杆设缆绳固定，钢丝绳与手动葫芦，钢丝绳由卷扬机牵引。
优选地，所述步骤(3)中辐射井下沉时应对其位置、垂直度及标高(沉降值)进行观测，每班至少测量两次。
优选地，所述步骤(4)中辐射井分井身部分和刃脚部分；其中井身部分由内外模板、及内外模板之间浇筑混凝土组成，所述内外模板均采用4mm厚钢板加工，4mm厚钢板上均焊接有φ16mm纵向主筋、φ12mm横向箍筋构成的钢筋网，所述纵向主筋、横向箍筋间距均为150mm，所述内外模板的高度1.5m，所述内外侧模板通过对拉螺栓进行固定，并设置防水垫片；刃脚部分支设形式采用垫架法。
优选地，所述步骤(5)中采用人工分层挖土，采用卷扬机和吊桶吊运泥土；施工时在辐射井内部开挖明沟、集水井，采用5KW污水泵进行明排水，以此保证降水效果。
优选地，所述步骤(6)中下沉作业安排为：下沉准备工作、设置垂直运输机械设备、挖土下沉、井内外排水、降水、边下沉边观测、纠偏措施、沉至设计标高、核对标高、观测沉降稳定情况、井底设盲沟、集水井、铺设井内封底垫层、底板防水处理、底板钢筋施工与隐蔽工程验收、底板混凝土浇筑、井内结构施工、上部建筑及辅助设施、回填土。
优选地，所述步骤(8)中当辐射井下沉至距设计底标高10cm时，观测在8天内累计下沉量不大于10mm时，即可进行辐射井封底；封底前保证辐射井内的地下水位低于基底面0.5m左右，再封底，封底包括：底板找平、底板与井筒之间采用土工布塞密封、设置15cm预制C25钢筋混凝土完成一次封井、井筒周边安装钢筋、设置40cm厚现浇钢筋混凝土完成二次封井、最后预留减压孔。
优选地，所述步骤(9)中待辐射井二次封井底板施工完成后，并在距底板以上90cm和190cm位置，向池中心成180度的分布角布置若干排φ63mm辐射管，长度50m/根，间距为25°，梅花形布置；辐射管均采用UPVC硬聚氯乙烯供水管，规格为φ63×4.7mm，承压力为1.6Mpa，其中滤水段为35m，要求钻16mm的花孔，并采取400g/m2的土工布进行包裹处理，排水段为15m，坡度为3％。
优选地，所述步骤(10)中在辐射井内距二次封井底70cm高度，安装一条φ108mm无缝钢管作导水管将井内渗水导向坝外集水沟，长度约50m，流水坡度不少于3％，钢管施工工艺采用顶管和钻孔相结合的施工方法，池内赤泥可采用顶管工艺，穿越坝体采用钻孔施工方法。
优选地，所述步骤(11)中辐射井顶部封盖，一半采用预混凝土盖板，另一半采用钢板，防止人畜发生意外，施工时需在顶部井壁上预埋3根φ108mm无缝钢管。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，此工艺应用在赤泥中，并通过一些控制措施得到了成功应用，最终提高了赤泥沉降的效率。
附图说明
图1为本发明的辐射井结构示意图。
图2为本发明的辐射管布置图。
图3为本发明的辐射井封盖示意图。
图4为本发明的排渗管剖视图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1至图4所示，一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，包括以下步骤：
(1)施工区地基处理与加固；
辐射井施工区域往往位于尾砂库内，基底通常为软弱层，为保证施工安全，需要对地基进行加固处理，软基处理方法分，地基深层加固处理和地基表面处治方法，经现场勘测本项目采用表面处治施工方法；
(1.1)根据设计施工图现场确定辐射井施工位置，用灰线放样出20m*20m施工区域。并人工找平整理；
(1.2)在加固区域尾砂表面铺设2cm厚竹胶模板，每块模板下钉三根80mm*100mm的方木条，竹胶模板上一层1mm厚的土工膜；
(1.3)土工膜铺好以后，在土工膜铺设一层400g/m2的土工布，再回填50cm厚的粗砂，回填粗砂时要注意保护好下层的土工布；
(1.4)在粗砂表面铺一层土工膜和土工布；
(1.5)待上层的土工膜和土工布铺好，在表面铺2cm厚竹胶模板或铁皮用作施工施工场地及材料堆放区。
(2)提升吊装系统安装与调试；
本升吊装系统由一个井字龙门架、一台2吨卷扬机、4个5吨手动葫芦、φ14钢丝绳、0.1m3侧卸式吊桶、4m长的独脚爬杆组成；
(2.1)井字龙门架制作安装：龙门架高度3.6m，顶部、底部采用180mm的槽钢作为龙门主体框架，成正方形布置，尺寸为6m*6m，底部180mm槽钢每边露头2m。框架立杆采用12根φ108的无缝钢管，高度3.6m，沿6m*6m的正方形框架均匀布置间距1.5m，每根外部立杆四周采用4根70mm*40mm方钢作斜撑与底部180mm槽钢露头2m处焊接牢固，立杆外部用L60*60角钢作剪刀撑。再在顶部采用160mm槽钢制作6m*6m的正方形支撑框架，与顶部主体框架成45度角度；在支撑框架上安装4根φ127mm的无缝钢管与主框架平行的横吊梁，内空间距为3m*3m。在横吊梁上安装4个5吨手拉葫芦，作为起吊工具；
(2.2)竖向提升系统安装：竖向提升采用2吨卷扬机、0.1m3侧卸式吊桶、4m长的独脚爬杆组成，在辐射井十字中心3.5m处安装卷扬机，卷扬机必须要安装牢固、稳定，再在与卷扬机同侧距辐射井十字中心2.5m处安装4m长的独脚爬杆，独脚爬杆采用φ127mm的无缝钢管制作，独脚爬杆设4根φ14mm缆绳固定。缆绳安装牢固，基础采用混凝土回填。
(3)测量定位；
(3.1)辐射井位置与标高的控制：在辐射井外部地面及井壁顶部设置纵横十字中心线和水准基点，通过经纬仪和水准仪的经常测量和复核，达到控制辐射井位置和标高的目的；
(3.2)辐射井垂直度的控制：在井筒内按4或8等分作出垂直轴线的标记，各吊线坠逐个对准其下部的标板以控制垂直度，并定期采用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，应随时观测辐射井的垂直度，当线坠离标板墨线达50mm时，或四周标高不一致时，应及时采取纠偏措施；
(3.3)辐射井下沉控制：在井筒外壁周围测点弹出水平线，或在井筒外壁上的四个侧面用墨线弹出标尺，每20mm一格，用水准仪及时观测沉降值；
(3.4)辐射井过程中的测量控制措施：辐射井下沉时应对其位置、垂直度及标高(沉降值)进行观测，每班至少测量两次(在班中和每次下沉后测量一次)。辐射井接近设计的底标高时，应加强观测，每2小时一次，预防超沉；
(3.5)测量工作的管理措施：辐射井的测量工作应由专人负责。每次测量数据均需要如实记录，并制表发送给有关各部门。测量时如发现辐射井有倾斜、位移、沉降不均或扭转等情况，应立即通知值班技术负责人，以便指挥操作人员采取相应措施，使偏差控制在规范允许的范围以内。
(4)第一节辐射井制作、就位；
本辐射井分井身部分和刃脚部分；
其中井身部分由内外模板、及内外模板之间浇筑混凝土组成，内外模板均采用4mm厚钢板2加工，4mm厚钢板2上均焊接有φ16纵向主筋、φ12横向箍筋构成的钢筋网，纵向主筋、横向箍筋间距均为150mm，内外模板的高度1.5m，内外侧模板通过对拉螺栓进行固定，并设置防水垫片；刃脚部分支设形式采用垫架法。
采用垫架法时，先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺设垫木(枕木)和垫架。垫木常用150×150mm断面的方木。垫架的数量应根据第一节辐射井的重量和砂垫层的容许承载力计算确定，间距一般为0.5～1.0m；垫架应沿刃脚圆弧对准圆心铺设。
(5)开挖井内泥土、排水、提升卸土；
辐射井内的分层挖土和土方吊运采用人工和机械相配合的方法。根据本工程的辐射井施工特点，在辐射井井口地面距中心线3.5m处安装一台2吨卷扬机和4m长的独脚爬杆，吊桶采用0.1m3侧卸式，由卷扬机提升到地面，地面运输采用人力手推车运走。井内靠周边的土方以人工开挖、扦铲为主，以此严格控制每层土的开挖厚度，防止超挖。井内土方挖运实行人机同时作业，必须加强对井下的操作工人的安全教育和培训，强化工人的安全意识，并落实安全防护措施，以防止事故发生。
根据本工程特点及赤泥力学性质，赤泥渗透系数K20为1.0×10-6～1.5×10-5cm/s，平均8.40×10-6cm/s，表明该土层属于微透水层，井内土方(淤泥)开挖时井内水源基本来自开挖工作面积水，外部渗水少。施工时在辐射井内部开挖明沟、集水井，采用5KW污水泵进行明排水，以此保证降水效果。井内明排水的主要技术措施为：
辐射井过程中，如发现井内土体湿陷，应在离刃脚0.8m处挖一圈排水明沟，中间设1～2个集水井，其深度应比开挖面深0.5m。明沟和集水井的深度应随辐射井的挖土而不断加深。集水井内的积水由高扬程的污水泵排至辐射井外。
(6)辐射井下沉、测量、纠偏；
本下沉作业安排顺序为：下沉准备工作、设置垂直运输机械设备、挖土下沉、井内外排水、降水、边下沉边观测、纠偏措施、沉至设计标高、核对标高、观测沉降稳定情况、井底设盲沟、集水井、铺设井内封底垫层、底板防水处理、底板钢筋施工与隐蔽工程验收、底板混凝土浇筑、井内结构施工、上部建筑及辅助设施、回填土。
(6.1)第一节辐射井制作完成后，其混凝土强度必须达到设计强度等级的100％后方可进行刃脚垫架拆除和下沉的准备工作；
(6.2)井内挖土应根据辐射井中心划分工作面，挖土应分层、均匀、对称地进行。挖土要点是：先从辐射井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚度为0.4～0.5m，沿刃脚周围保留0.5m的土堤，然后再沿辐射井井壁每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每次削5～10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂时，辐射井便在自重的作用下挤土下沉；
(6.3)井内挖出的土方应及时外运，不得堆放在辐射井旁，以免造成辐射井偏斜或位移。如确实需要在场内堆土，堆土地点应设在辐射井下沉深度2倍以外的地方；
(6.4)辐射井下沉过程中，应安排专人进行测量观察。沉降观测每8小时至少2次，刃脚标高和位移观测每台班至少1次。当辐射井每次下沉稳定后应进行高差和中心位移测量。每次观测数据均须如实记录，并按一定表式填写，以便进行数据分析和资料管理；
(6.5)辐射井时，如发现有异常情况，应及时分析研究，采取有效的对策措施：如摩阻力过大，应采取减阻措施，使辐射井连续下沉，避免停歇时间过长；如遇到突沉或下沉过快情况，应采取停挖或井壁周边多留土等止沉措施；
(6.6)在辐射井下沉过程中，如井壁外侧土体发生塌陷，应及时采取回填措施，以减少下沉时四周土体开裂、塌陷对周围环境造成的不利影响；
(6.7)为了减少辐射井下沉时摩阻力和方便以后的清淤工作，在辐射井外壁宜采用随下沉随回填砂的方法。
(7)重复上述工作；
(8)封底；
当辐射井下沉至距设计底标高10cm时，应停止井内挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近设计底标高，再经过2～3天的下沉稳定，或经观测在8天内累计下沉量不大于10mm时，即可进行辐射井封底。辐射井干封底的施工要点和主要技术措施如下述：
(8.1)先对井底进行修整使其形成锅底形状，再从刃脚向中心挖出放射形的排水沟，内填卵石成为排水暗沟，并在中间部位设2～3个集水井(深1～2m)，井间用盲沟相互连通，井内插入四周带孔眼的钢管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流汇集在井中，然后用潜水泵排出，以此保证辐射井内的地下水位低于基底面0.5m左右；
(8.2)根据设计要求，封底由二层组成：150mm厚C25垫层素混凝土底层4用土工布3塞紧，以及400mm厚C25钢筋混凝土5底板。封底材料在刃脚下必须填实，混凝土垫层应振捣密实，以保证辐射井的最后稳定；
(8.3)垫层混凝土达到50％设计强度后，可进行底板钢筋绑扎。钢筋应按设计要求伸入刃脚的凹槽内。新老混凝土的接触面应冲刷干净；
(8.4)底板混凝土浇筑时，连续不间断地进行，由四周向中间推进，每层并采用振动器振捣密实；
(8.5)底板混凝土浇筑后应进行自然养护。在养护期内，应继续利用集水井进行排水。待底板混凝土强度达到70％并经抗浮验算后，再对集水井进行封堵处理。集水井的封堵方法是：将井内水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧，或用电焊封闭，上部再用混凝土垫实捣平。
(9)钻孔、安装辐射管；
辐射井二次封井底板施工完成后，并在距底板以上90cm和190cm位置，向5号池中心成180度的分布角布置两排φ63mm辐射管1，长度50m/根，间距为25°，梅花形布置。辐射管1均采用UPVC硬聚氯乙烯供水管，规格为φ63×4.7mm，承压力为1.6Mpa。其中滤水段为35m，要求钻16mm的花孔，并采取400g/m2的土工布进行包裹处理，排水段为15m，坡度为3％。
(10)钻孔、顶管、安装导水管；
在辐射井内距二次封井底70cm高度，安装一条φ108mm无缝钢管(即排渗管7)作导水管将井内渗水导向坝外集水沟，长度约50m，流水坡度不少于3％，钢管施工工艺采用顶管和钻孔相结合的施工方法，池内赤泥可采用顶管工艺，穿越坝体采用钻孔施工方法。
(11)封顶。
辐射井顶部封盖6，一半采用预混凝土盖板，另一半采用钢板，防止人畜发生意外，施工时需在顶部井壁上预埋3根φ108mm无缝钢管。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：包括以下步骤，
(1)施工区地基处理与加固；
(2)提升吊装系统安装与调试；
(3)测量定位；
(4)第一节辐射井制作、就位；
(5)开挖井内泥土、排水、提升卸土；
(6)辐射井下沉、测量、纠偏；
(7)重复上述工作；
(8)封底；
(9)钻孔、安装辐射管；
(10)钻孔、顶管、安装导水管；
(11)封顶。
2.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(1)中采用地基表面处理方法来加固；所述步骤(2)中提升吊装系统由井字龙门架、卷扬机、手动葫芦、钢丝绳、侧卸式吊桶、独脚爬杆组成；在井字龙门架上安装无缝钢管与主框架平行的横吊梁，在横吊梁上安装手拉葫芦，作为起吊工具，在辐射井十字中心3.5m处安装卷扬机，卷扬机必须要安装牢固、稳定，再在与卷扬机同侧距辐射井十字中心2.5m处安装独脚爬杆，独脚爬杆采用φ127mm的无缝钢管制作，独脚爬杆设缆绳固定钢丝绳与手动葫芦，钢丝绳由卷扬机牵引。
3.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(3)中辐射井下沉时应对其位置、垂直度及标高进行观测，每班至少测量两次。
4.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(4)中辐射井分井身部分和刃脚部分；其中井身部分由内外模板、及内外模板之间浇筑混凝土组成，所述内外模板均采用4mm厚钢板加工，4mm厚钢板上均焊接有φ16mm纵向主筋、φ12mm横向箍筋构成的钢筋网，所述纵向主筋、横向箍筋间距均为150mm，所述内外模板的高度1.5m，所述内外侧模板通过对拉螺栓进行固定，并设置防水垫片；刃脚部分支设形式采用垫架法。
5.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(5)中采用人工分层挖土，采用卷扬机和吊桶吊运泥土；施工时在辐射井内部开挖明沟、集水井，采用5KW污水泵进行明排水，以此保证排水效果。
6.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(6)中下沉作业安排为：下沉准备工作、设置垂直运输机械设备、挖土下沉、井内排水、降水、边下沉边观测、纠偏措施、沉至设计标高、核对标高、观测沉降稳定情况、井底设盲沟、集水井、铺设井内封底垫层、底板防水处理、底板钢筋施工与隐蔽工程验收、底板混凝土浇筑、井内结构施工、上部建筑及辅助设施、回填土。
7.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(8)中当辐射井下沉至距设计底标高10cm时，观测在8天内累计下沉量不大于10mm时，即可进行辐射井封底；封底前保证辐射井内的地下水位低于基底面0.5m左右，再封底，封底包括：底板找平、底板与井筒之间采用土工布塞实密封、设置15cm现浇C25钢筋混凝土完成一次封井、井筒周边安装钢筋、设置40cm厚现浇钢筋混凝土完成二次封井、最后预留减压孔。
8.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(9)中待辐射井二次封井底板施工完成后，并在距底板以上90cm和190cm位置，向池中心成180度的分布角布置若干排φ63mm辐射管，长度50m/根，间距为25°，梅花形布置；辐射管均采用UPVC硬聚氯乙烯供水管，规格为φ63×4.7mm，承压力为1.6Mpa，其中滤水段为35m，要求钻16mm的花孔，并采取400g/m2的土工布进行包裹处理，排水段为15m，坡度为3％。
9.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(10)中在辐射井内距二次封井底70cm高度，安装一条φ108mm无缝钢管作导水管将井内渗水导向坝外集水沟，流水坡度不少于3％，钢管施工工艺采用顶管和钻孔相结合的施工方法，池内赤泥可采用顶管工艺，穿越坝体采用钻孔施工方法。
10.根据权利要求1所述的一种用于赤泥固结排水的辐射井施工工艺，其特征在于：所述步骤(11)中辐射井顶部封盖，一半采用预制混凝土盖板，另一半采用钢板，便于维护，施工时需在顶部井壁上预埋3根φ108mm无缝钢管。
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