CN1108435C - 冻结井防渗漏复合井壁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冻结井防渗漏复合井壁及其施工方法，它是由混凝土内、外井壁及其双面纤维高分子复合防水卷材夹层，用水泥浆固结而成一个整体；施工时夹层可与浇筑外壁同行作业，也可与浇筑内壁同行作业，亦可在外壁施工完后单行作业；这种井壁整体性强，防水效果好，即使井壁有裂缝也不会内外贯穿发生渗漏。

Description

冻结井防渗漏复合井壁及其施工方法

本发明属于地下工程结构。

冻结法凿井是在不稳定的含水岩土层中开凿立井的有效方法。这种方法施工的立井称为冻结井。由于回冻力和冻胀力的影响，冻结井井壁易产生开裂、渗漏水严重。为解决这一问题，冻结井井壁由单层井壁改进为双层井壁，尽而改进为复合井壁。所谓复合井壁就是在两层井壁中间放一层防水的夹层，其夹层有钢板、塑料板、沥青油毡等。这种井壁虽能有一定的防水作用，但钢板易锈蚀、也不容易施工、造价昂贵；塑料板和沥青在低温状态下强度低，脆性大，随冻结井壁的变形而开裂仍达不到防水的目的，而且使用上述夹层材料后，内外壁与夹层是分离的，井壁不能形成整体而共同受力。

本发明的目的，是克服上述复合井壁的不足，提出一种造价低廉、容易施工、防渗漏效果好能形成整体的复合井壁结构，并提出这种复合井壁的施工方法。

本发明的复合结构是：它包括用混凝土砌筑的外井壁和内井壁、其关键是在内外井壁之间还有由双面纤维高分子复合防水卷材组成的防渗漏夹层，并由水泥浆凝结为一个整体。

双面纤维高分子复合防水卷材，是近几年新出现的防水材料，主要用于屋面防水施工，到目前还没有用于冻结井复合井壁的。这种材料的特点是复合层结构、中间是高分子材料为主的主防水层，两面热熔复合有增强纤维层。它抗拉强度大，达12MPa以上，低温柔性好，在-20°下仍具有柔性，延展率100％以上。另一个特点是它的表面纤维层具有疏松多孔性，能用水泥浆与混凝土基面牢固的粘结，形成“纤维混凝土”。而且这种材料耐酸碱不锈蚀，寿命长。所以是用于冻结井井壁防渗漏的理想夹层材料。

本发明的施工方法与传统的外壁施工和内壁施工有关，其关键是夹层施工，即将双面纤维高分子复合防水卷材浇筑于内外壁之间。

为了叙述方便，现将外壁施工和内壁施工方法描述如下：

外壁施工方法：外壁仍选用传统的短段掘砌施工方法，掘砌平行施工，即掘进一定深度后离掘进面一定距离砌筑井壁，随掘随砌。砌壁时采用金属活动模板，立模后向模板内浇筑混凝土，混凝土在地面搅拌，用吊桶或溜灰管下料至模内，用机械振动捣实，初凝后提升金属活动模板进行脱模，再进行下一循环，直至施工到井筒的基岩大壁座为止。为提高低温环境下的早期强度，混凝土中要掺入低温早强剂和减水剂。

内壁施工方法：内壁用较先进的一次成井的施工方法，即自基岩大壁座开始，由下而上一次完成也称为二次套壁。较先进的施工设备是采用液压滑升模板简称滑模。滑模一般高4-9米，由刃角模板、直模板、爬行千斤顶等部件在井下组装而成，掘砌到基岩后在井底进行组装。施工内壁时，立好模板，再向模板内浇筑混凝土。如同施工外壁那样，在地面搅拌混凝土、吊桶或溜灰管下料、机械振捣。待混凝土初凝后，滑模向上滑升一个段高，再进行下一个循环，直至井口为止。

根据工程防水设计要求，有单层夹层和双层夹层，施工方法如下：

一、单层夹层复合井壁的施工方法：

1、方法一夹层施工时与内壁施工同行作业：

(1)按照短段掘砌外壁施工方法先施工完整个井筒的外壁；

(2)向外壁上铺设卷材，第一次铺设可在组装吊盘前进行、铺设高度为施工吊盘的高度。铺设时首先将外壁面找平，将截取成段的卷材沿外井壁展开，边展边涂抹水泥浆液并用刮板刮实。为防止卷材脱落，亦可间隔一定距离用水泥钉将卷材钉在外壁上，使之与外壁牢固粘结。卷材的截取长度可按井壁周长截取，并留有10cm以上的搭接余量。由于卷材高度所限(1.0～1.5m)，所以每一段高要分几圈铺设。圈与圈之间可搭接，也可对接；搭接方式时卷材边部要有大于10cm的搭接量，如采用对接方式，要用20-30cm的卷材条用水泥浆封盖接缝；

(3)第一阶段卷材铺设完毕，在井底组装液压滑升模板，然后提升施工吊盘和液压滑升模板至设计高度，按内壁施工方法向模板内浇筑混凝土，将卷材浇筑于内外壁之间；

(4)浇筑完后或在浇筑过程中继续铺设上阶段的夹层，进行下一循环，直至完成整个井筒的复合井壁。

2、方法二夹层施工时与外壁施工同行作业

(1)按照外壁施工方法掘进一定高度后，首先立好金属活动模板，将卷材按金属活动模板高度并加上10cm-20cm的余量截取后，沿金属活动模板边缘下放至模板刃角、直至将模板周壁布满、每块卷材竖向之间要搭接10cm以上；

(2)浇注混凝土外壁：按前述的外壁施工方法向模板内浇筑混凝土，将卷材浇筑于外壁与模板之间，待混凝土初凝后卷材靠水泥浆的作用紧紧粘贴在外壁上，实际上卷材也相当于很好的脱模层；

(3)初凝脱模后，将金属活动模板下放至下一循环高度，继续循环方法二的(1)、(2)步骤。同时在施工吊盘上对上一阶段卷材的接茬接缝进行处理，用水泥浆将其粘合。如此循环直至井筒掘砌到基岩为止，整个井筒外壁同时铺满卷材；

(4)按照前述的一次成井的内壁施工方法施工内壁，将卷材层浇筑于内外壁之间，直至完成整个井筒的复合井壁。

3、方法三外壁施工到底后单行作业

(1)当外壁施工到井底后，在原施工吊盘上备好成卷的卷材，自下而上用水泥浆向外壁上粘铺卷材，由于单行作业无其他工序影响，所以最好是螺旋状铺设。按照铺设速度，吊盘随之提升，一次向上施工到井口。螺旋状铺设可减少竖向接茬，只是每卷卷材之间才出现竖向接茬，接茬搭接10cm以上；

(2)整个井筒铺设卷材完毕后，按照前述的一次成井的内壁施工方法施工内壁，将卷材层浇筑于内外壁之间，直至完成整个井筒的复合井壁。

二、双层夹层复合井壁的施工方法

当井筒设计为双层防水层时，根据上述单层夹层复合井壁施工的方法一、方法二、方法三，施工方式可组合为多种施工方法，最优的方法是：

1、方法一按单层夹层复合井壁施工方法二和方法一组合作业

(1)首先按单层夹层施工方法二的第(1)、(2)、(3)步骤，施工完带有单层夹层的外井壁；

(2)再按单层夹层施工方法一的步骤施工内壁，即在施工内壁时向粘贴好单层卷材的外壁上铺设第二层卷材。然后提升滑模向模板内浇筑混凝土，将双层卷材浇筑于内外壁之间；

(3)继续铺设上一阶段卷材，进行下一循环，直至完成整个井筒的双夹层复合井壁。

2、方法二按单层夹层复合井壁的施工方法二和方法三组合作业

(1)首先按单层夹层施工方法二的第(1)、(2)、(3)步骤，施工完带有单层夹层的外井壁；

(2)按单层夹层施工方法三在施工吊盘上向已有第一层卷材的外壁上粘贴第二层卷材，直至整个井筒；

(3)再按一次成井的内壁施工方法施工内壁，将双层卷材浇筑于内外壁之间，形成双夹层复合井壁。

3、方法三按单层夹层复合井壁的施工方法一和方法三组合作业。

(1)首先按前述的传统的短段掘砌平行作业施工方法施工完外壁

(2)按单层夹层施工方法三单行作业；一是分步进行，即整个井筒单行施工完第一层后再从顶到底或从底到顶在第一层上单行施工整个井筒的第二层。二是同步进行，即在施工吊盘上依次螺旋状铺设两层卷材，先在外壁上铺贴第一层，初凝后在第一层上铺贴第二层，循环进行完整个井筒。

(3)按前述的一次成井方法施工内壁，将双层卷材浇筑于两层井壁之间，完成整个井筒的复合井壁。

双层夹层接茬接缝的处理的方法是，第一层卷材的接茬可进行对接、待铺第二层时卷材的接茬再与第一层错开，即第二层盖压住第一层的茬。

本发明的积极效果是：

1、这种复合井壁由于用双面纤维高分子复合防水卷材做防水夹层，具有如下优越性：(1)能用水泥浆液做粘结剂、使内外井壁与夹层凝固为一个整体而共同受力，提高了井壁的受压变形能力。(2)夹层材料在冻结低温下不脆裂、具有一定的柔性，在井壁回冻、解冻变形过程中即使井壁开裂能随之延展，内外壁的裂隙不会贯穿，所以防水效果好，使井壁永不渗漏。(3)夹层材料具有可压缩性，能释放外壁变形时的压力、减小对内壁的压力，防止内壁受压过大而破坏。

2、施工简单方便，由于夹层施工时，只需水泥浆粘贴于外壁，而且还能在施工内壁和外壁时借助水泥浆的作用与混凝土直接浇筑粘贴在一起，做到一举两得，不象钢板那样电焊，不象塑料板那样塑焊和粘合剂粘结，也不象油毡那样沥青热溶浇注。所以简化了施工工序和时间。

本发明的实例结构如图1、图2、图3所示。图1是卷材搭接井壁结构的纵向剖面图。图2是卷材对接井壁结构纵向剖面图，图3是双层夹层井壁结构纵向剖面图。

图例说明：图1-井筒围岩；2-混凝土外壁；3-双面纤维高分子复合防水卷材夹层；4-混凝土内壁；5-卷材条；6-接缝。

从图中看出，这种复合井壁是在井筒围岩(1)内砌筑上混凝土外壁(2)和混凝土内壁(4)，(2)、(4)之间有双面纤维高分子复合防水卷材(3)，并用水泥浆固结为整体。图1中的夹层为搭接方式，接茬要大于10cm。图2中夹层接茬为对接方式，接缝(6)要粘贴20-30cm宽的卷材条(5)进行接茬处理。如图3所示的采用双层夹层时，不再用粘结条，双层之间接缝(6)错开即可。

Claims (7)

1、一种冻结井防渗漏复合井壁，它包括混凝土砌筑的内层井壁和外层井壁，其特征是：内外壁之间有双面纤维高分子复合防水卷材组成的防渗漏夹层，并由水泥浆凝结为一个整体。

2、一种冻结井防渗漏复合井壁的施工方法：它包括：

2.1用短段掘砌的施工方法砌筑外壁，采用金属活动模板，地面搅拌混凝土、吊桶或溜灰管下料、机械振捣、随掘随砌，直至基岩壁座；

2.2用一次成井的施工方法砌筑内壁，采用液压滑升模板、地面搅拌混凝土、吊桶或溜灰管下料、机械振捣，自基岩开始，直至井口；其特征还包括：

2.3在一次成井砌筑内壁时，同时将双面纤维高分子复合防水卷材粘贴于内外壁之间，即从基岩开始在施工吊盘上向已砌筑好的外壁上铺设卷材，将卷材沿外井壁展开，边展边涂抹水泥浆液，用刮板刮实，使之粘贴于外壁，然后再提升施工吊盘和液压滑升模板至设计段高，向模板内浇注混凝土，如此循环直至井口；

3、如权利要求2所述的方法，其特征还在于在外壁上粘贴第一层卷材后还要粘结第二层卷材，再提升模板浇筑内壁；

4、一种冻结井防渗漏复合井壁的施工方法，它包括：

4.1用短段掘砌的施工方法砌筑外壁，采用金属活动模板，地面搅拌混凝土、吊桶或溜灰管下料、机械振捣、随掘随砌，直至基岩壁座；

4.2用一次成井的施工方法砌筑内壁，采用液压滑升模板、地面搅拌混凝土、吊桶或溜灰管下料、机械振捣，自基岩开始分段循环进行，直至井口；其特征还在于：

4.3在短段掘砌施工外壁时同时将双面高分子复合卷材分段施工于外壁上，即从井口开始，待立好金属活动模板后，将截取为段的卷材沿金属活动模板边缘下放至模板刃角，直至将模板周壁布满，然后浇筑混凝土外壁，初凝后脱模，卷材直接粘贴于外壁上，然后进行下一循环，直于基岩。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，在砌筑内壁的同时还要在外壁已铺贴的第一层卷材上用水泥浆粘贴第二层卷材，再提升模板浇注内壁。

6、一种冻结井防渗漏复合井壁的施工方法，它包括：

6.1用短段掘砌的施工方法砌筑外壁，采用金属活动模板，地面搅拌混凝土、吊桶或溜灰管下料、机械振捣、随掘随砌，直至基岩壁座；

6.2用一次成井的施工方法砌筑内壁，采用液压滑升模板、地面搅拌混凝土、吊桶或溜灰管下料、机械振捣，自基岩开始分段循环进行，直至井口；其特征还包括：

6.3外壁施工到底后单行铺设卷材，即在施工吊盘上备好卷材自下而上沿外壁面螺旋状铺设，用水泥浆粘贴外壁上，吊盘随铺设速度而向上移动，直至整个井筒全部铺设卷材后再一次成井砌筑内壁。

7、如权利要求6所示的方法，其特征还在于，外壁施工时将截取为段的卷材布满模板周壁，浇注混凝土后直接粘贴于外壁上，再单行螺旋状粘贴第二层卷材，然后再提升模板浇注内壁。

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