CN201078234Y - 立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕 - Google Patents

Abstract

本实用新型之目的就是提供一种立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕，可有效解决过流砂层的安全快速施工问题，其解决的技术方案是，由U型钢板桩咬口接成与井壁直径相吻合的钢板桩帷幕圆筒体，钢板桩帷幕圆筒体内面上焊装有扁钢固定圈，钢板桩帷幕圆筒体内有临时井圈，钢板桩帷幕圆筒体的上部有环形、柱塞形顶铁，环形顶铁上装有千斤顶，千斤顶根部顶在井壁砼下部，通过柱塞式液压千斤顶、环形顶铁把钢板桩帷幕整体连续顶进穿过粘土层下部的流砂层，本实用新型结构简单，是一种液压系统与隔水挡砂帷幕联合配套的装置，有效解决煤矿建设立井施工的流砂流入问题，确保生产安全，经济和社会效益巨大。

Description

立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕

一、技术领域

本实用新型涉及煤矿建设立井施工过流砂时，用液压千斤顶把整体钢板桩帷幕顶入流砂层再开挖井筒流砂的一种综合配套的装置，即立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕，适用于通过地下流砂层的立井施工。

二、背景技术

长期以来，流砂在煤矿建设立井施工中一直被形象比喻成“拦路虎”，是因为在立井施工中穿过流砂层时常发生流砂埋井，井毁人亡造成重大经济损失的惨剧。因此，遇此情况通常选择传统的冻结法施工方案，已成定式不可撼动。但百米深的井筒每米表土段的冻结费用在5-10万元左右且双层钢筋混凝土井壁设计造价极高，有些深井冻结费用甚至高达上亿元，且井壁在开化过程中易发生漏水开裂。钻井法施工方案比冻结法可以降低造价20％，因设备重达千吨以上仅适用400米深左右的井筒表土段施工，在淮南地区普遍采用。近年来，在立井表土段过砂土层开始尝试高压旋喷止水帷幕技术，但砂土层埋深超过100米，该施工工艺尚未过关。注浆固砂方案目前采用国内最新超细水泥在中粗砂层中注浆已取得了良好效果。但砂土层若是粉细砂，水泥颗粒大于粉细砂之间的间隙，因此，注浆固砂效果不佳。如何选用技术先进、经济合理、安全可靠的技术，攻克立井施工流砂埋井、表土段施工速度慢的建井难题呢？

三、实用新型内容

针对上述情况，本实用新型之目的就是提供一种立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕，可有效解决过流砂层的安全快速施工问题，其解决的技术方案是，利用桥梁钢板桩帷幕防水挡砂性能好的优势，根据基建矿井井筒施工空间小，地面大型打桩机械不能用于井下施工的实际，结合了单缸液压千斤顶和建筑施工机械小巧、灵活的特点，跨行业、跨领域综合了多专业的技术特点，按照隔水、堵水、截水的思路进行设计，把带咬口的U型钢板桩拼成一个与井壁直径相吻合的圆筒用扁钢加固焊接成一个整体钢板桩帷幕，提高帷幕抗侧压能力。在砂土层开挖前用液压千斤顶连续顶进，一次把钢板桩帷幕顶入砂土层中并穿过1m，然后开挖井筒防止流砂进入井筒，确保施工安全，因此，本实用新型结构是，由U型钢板桩咬口接成与井壁直径相吻合的钢板桩帷幕圆筒体，钢板桩帷幕圆筒体内面上焊装有扁钢固定圈，钢板桩帷幕圆筒体内有临时井圈，钢板桩帷幕圆筒体的上部有环形、柱塞形顶铁，环形顶铁上装有千斤顶，千斤顶根部(上部)顶在井壁砼下部(即混凝土井壁)，通过柱塞式液压千斤顶、环形顶铁把钢板桩帷幕整体连续顶进穿过粘土层下部的流砂层。

本实用新型结构简单，是一种液压系统与隔水挡砂帷幕联合配套的装置，有效解决煤矿建设立井施工的流砂流入问题，确保生产安全，经济和社会效益巨大。

四、附图说明

图1为本实用新型的结构俯视图。

图2为本实用新型图1中A-A向剖面主视图。

图3为本实用新型U型钢板桩俯视图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1、图2所示，本实用新型由U型钢板桩1咬口11接成与井壁直径相吻合的钢板桩帷幕圆筒体，钢板桩帷幕圆筒体内面上焊装有扁钢固定圈6，钢板桩帷幕圆筒体内有临时井圈7，钢板桩帷幕圆筒体的上部有环形顶铁5，环形顶铁5上装有千斤顶4，千斤顶4根部(上部)顶在井壁砼体3下部，通过柱塞式液压千斤顶4、环形顶铁5把钢板桩帷幕整体连续顶进穿过粘土层9下部的流砂层10。

为了保证施工顺利提高进流砂层的速度，钢板桩帷幕圆筒体下部呈楔刃状8，其刃角为15-45°，最好为30°；

所说的U型钢板桩1两边部有咬口11，咬口内有膨胀橡胶止水条12，用于密封两U型钢板桩咬口扣合处，防止漏水；

钢板桩帷幕圆筒体外有井壁网锚临时支护体2。所说的临时井圈7，间距为2M，图2中给出5个(即5道井圈)，扁钢固定圈6为加固钢板桩帷幕圆筒体，数量据筒体长度确定，其间距为500mm，图中仅给出一个。

本实用新型使用时，按上述结构置于流砂层10上面的粘土隔水层9上面(见图2所示)。

本实用新型在具体实施中的情况是：

材料：选用国产牌号Q235B500×150×10mmU型冷弯钢板桩，型材长度根据流砂层的厚度确定，型材一般15m左右，可焊接。惯性矩2306m⁴抗弯钢度超过同类尺寸热扎工字钢近2倍，屈服强度≥235MPa，抗拉强度为375-500MPa，延伸率≥26％，结构为带咬口的长扁U型钢板，截面形状见钢板型材图3。因其是竖立在井壁内，尤如立桩，故称钢板桩。

设备机具：通过对ф9.5m直径的井筒用10m长的钢板桩帷幕端部的切阻力和侧面摩阻力的计算，帷幕的顶力可选用31.5MPa液压油泵两台。200T单体液压千斤顶10台，由于液压千斤顶顶进振动小，可减少砂土层液化。液压系统通过分配器可保证所有工作的千斤顶同步顶进，遇到特殊情况通过O型三位四通电磁换向阀启动任意三个千斤顶调偏。

用厚20mm钢板焊制(200×250mm)与帷幕同直径环形顶铁5一个。用直径216mm的钢管制作竖向长分别为1.2m、2.4m的顶铁各10个，与环形顶铁配合使用。

钢板桩帷幕的组装与顶进：按照井检孔柱状图砂土层深度，遵循“有疑必探，先探后掘”的原则，打钻探明砂土层的准确埋深、厚度、固结状况和涌水量。并配套壁后注浆堵水措施，逐步减少井筒涌水量，少量井壁淋水实施截水措施，给井筒施工创造良好的工作环境。在砂土层1m处停止掘进，开始组装U型钢板桩、板桩接合处塞填吸水率达300％的橡胶止水条防止进水，组装钢板桩帷幕的井筒范围内。采取网锚喷临时支护，提供安全可靠的组装帷幕空间。井筒内的底层吊盘安装环形轨道和2t电动葫芦方便安装板桩。

在井壁砼中加入一天就可以达到设计抗压强度90％的QWH(A)型早强剂，利用已浇筑好的井壁当后背，每次顶进1.2m后更换顶铁，顶进长度超过2m，浇筑2m段高混凝土。循环往复直到板桩帷幕穿过砂土层1m，开挖前打钻检查板桩帷幕止水效果，然后开挖。

井筒掘进开挖：YC-35型液挖掘机具有“小、快、灵”且防爆的特点，在美国被形象地比喻成“山猫”、重不足4吨、配有破碎锤，遇砾石层可破碎，遇泥水可挖、装。是人工效率几十倍。钢板桩在顶进的过程中，万一碰上较大石块用“小挖”立即清除确保顺利通过。“小挖”在井筒中可挖出2米深的超前小井辅助降水，给施工提供了良好的工作环境，掘进速度比人工成倍提高。由于井下人少，安全隐患却大大减小。常规的吊盘稍加改进，留出挖掘机的预留孔。表土段施工完毕，“小挖”随即吊出地面。“小挖”的使用填补了国内立井施工表土段机械化不配套的空白。

综上所述，依靠科技进步，打破常规，敢于创新，综合多行业，多领域的新技术、新设备，新材料，新工艺，才创立了该项钢板桩完整配套的施工设备，是立井施工过中、薄流砂层的一个突破和创新。煤矿建设地下水文地质条件复杂，不可预见因素多，该设备具有机动灵活，可操作性强的特点，与传统的冻结法施工同比，井筒施工可降低建设投资一千万左右，缩短工期半年以上，效益显著，安全可靠，技术在国内处于领先水平，同时还提高了企业自主创新能力和市场竞争力。

Claims (4)

1.一种立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕，其特征在于，由U型钢板桩(1)的咬口(11)接成与井壁直径相吻合的钢板桩帷幕圆筒体，钢板桩帷幕圆筒体内面上焊装有扁钢固定圈(6)，钢板桩帷幕圆筒体内有临时井圈(7)，钢板桩帷幕圆筒体的上部有环形顶铁(5)，环形顶铁(5)上装有千斤顶(4)，千斤顶(4)根部顶在井壁砼(3)下部，通过柱塞式液压千斤顶(4)、环形顶铁(5)把钢板桩帷幕整体连续顶进穿过粘土层(9)下部的流砂层(10)。

2.根据权利要求1所述的立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕，其特征在于，所说的钢板桩帷幕圆筒体下部呈楔刃状(8)，其刃角为30°。

3.根据权利要求1所述的立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕，其特征在于，所说的U型钢板桩(1)两边部有咬口(11)，咬口内有膨胀橡胶止水条(12)。

4.根据权利要求1所述的立井施工过流砂层的整体液压钢板桩帷幕，其特征在于，所说的钢板桩帷幕圆筒体外有井壁网锚临时支护体(2)。

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