立井風(fēng)積砂段施工的探討與應(yīng)用

楊中玉

(中煤五建第四十九工程處,河北邯鄲 056003)

立井風(fēng)積砂段施工的探討與應(yīng)用

楊中玉

(中煤五建第四十九工程處,河北邯鄲 056003)

通過對立井風(fēng)積砂段分析,運用綜合施工技術(shù),有效防止流砂等不良現(xiàn)象發(fā)生,順利穿過風(fēng)積砂段,對今后施工類似工程有一定參考價值。

風(fēng)積砂 流砂 沉井 綜合施工技術(shù)

1 工程概況

陜西華電榆橫煤電有限公司小紀(jì)汗煤礦位于陜西省榆林城北西，隸屬榆林市榆陽區(qū)小紀(jì)汗鄉(xiāng)、岔河鄉(xiāng)、馬合鎮(zhèn)管轄。煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力為1000萬噸/年，由中煤西安設(shè)計工程有限責(zé)任公司設(shè)計，采用斜-立井綜合開拓方式、普通法施工。中央進風(fēng)立井凈徑6.5m，垂深324m，支護形式為混凝土、鋼筋混凝土砌碹，支護厚度為500mm，支護強度C40。

2 水文地質(zhì)狀況

中央進風(fēng)立井井區(qū)處于毛烏素沙漠的東延部分，井口位于第四系風(fēng)積砂內(nèi)，根據(jù)地質(zhì)水文資料，風(fēng)積砂段厚度13.07m，最大涌水量為28.51m3/h，風(fēng)積砂呈灰黃、桔黃色及雜色，粒度以細(xì)砂、粉砂為主，含少量中粒砂，結(jié)構(gòu)松散，風(fēng)積砂段下部巖性以土黃色、棕黃色粉質(zhì)粘土為主，含大小不一、形狀各異的鈣質(zhì)結(jié)核，多以零散狀分布，局部成層狀，偶見淺棕紅色古土壤層，較致密。

3 施工方案

根據(jù)地質(zhì)水文資料，風(fēng)積砂段含水層主要分布在9.28m以上，由于含水層為粉砂，在有涌水的情況下具有流動性，流砂將給井筒施工造成很大的困難，而且還會對已成井壁和井架基礎(chǔ)造成威脅。為此為了確保井筒風(fēng)積砂段的安全順利施工，確定使用井外疏干降水法。即：在井筒周圍按設(shè)計施工一圈排水小井，小井深度根據(jù)井筒內(nèi)含水層位置確定，將周圍涌水進行攔截，形成降水漏斗，給井筒開挖創(chuàng)造良好條件，輔以井筒內(nèi)超前小井掘進，井幫臨時支護，短段掘砌等措施通過含水層。但降水小井施工完成后進行實際抽水試驗，風(fēng)積砂段正常涌水量達到130m3/h，在水位不能完全降下時，風(fēng)積砂段下部會形成流砂層，采用井外疏干降水法施工將很難穿過該段地層。此時若采用凍結(jié)法施工，工期及成本都將大大增加，經(jīng)過施工方案比較，決定采用井外疏干降水法+沉井法的綜合施工技術(shù)。

4 施工方法

(1)降水施工：在井筒開挖范圍外周邊用小型工程鉆機及其配套設(shè)備按半徑15m施工一圈降水小井，來水方向小井間距3m，去水方向小井間距4m，深度15m，直徑600mm，數(shù)量25個，再按半徑19m在來水方向打10個降水小井，降水井間距為3m，與首圈水井成三花布置，深度15m，直徑600mm，并按先后順序1～35對降水井進行編號。降水小井井壁管采用采用水泥管，壁厚50mm，外直徑為385mm，外包兩層30目和40目的尼龍網(wǎng)，底部用尼龍網(wǎng)封死。水泥管2m以下部位采用顆粒磨圓度較好的4#砂(瓜子片)圍填，圍填部位從下至上進行(各井的圍填高度根據(jù)含水層的頂部深度而定)，在填砂部分以上圍填粘性土止水，在地表以下2m以上采用優(yōu)質(zhì)黏土封孔。成井施工結(jié)束后，在降水井內(nèi)及時下入潛水泵(功率：1.1KW、揚程30m、流量為10m3/h)，安設(shè)排水管道及電纜，進行抽水試驗，根據(jù)各種觀測結(jié)果確定降水效果，最終決定下一步沉井施工。如果水位沒有下降或下降不明顯，就進行補打?qū)⑺?，以增加降水效果?2)外壁施工：經(jīng)過一段時間降水達到開挖條件后，進行井筒外壁施工。首先按荒徑4.5m向下掘夠1m，段高內(nèi)適當(dāng)做放坡處理。將底板平整后，在其外壁范圍內(nèi)鋪設(shè)一圈50mm×150mm×800mm的墊木，然后按設(shè)計要求在墊木上立外壁外模，鋼筋綁扎完成后，在墊木上鋪設(shè)50mm×150mm×400mm墊架，墊架與墊木成60°夾角，沿刃腳圓弧對準(zhǔn)圓心鋪設(shè)。墊架形式見圖1。

圖1 沉井刃腳支設(shè)示意圖

墊架鋪設(shè)后，在墊架上按設(shè)計立外壁內(nèi)模，為了防止?jié)仓炷習(xí)r發(fā)生脹?；虮Ｇ闆r，井壁內(nèi)外模板必須采用16對拉螺栓緊固，并采用上、中、下三道拋撐進行加固，以保證模板的剛度與整體穩(wěn)定性?；炷翝仓捎镁诩袛嚢?，直接溜槽對稱入模，澆筑時必須連續(xù)分層進行，一次完成，不得留置施工縫。第一模澆筑高度控制在600mm左右，混凝土澆筑完畢后12小時內(nèi)采取養(yǎng)護措施，其混凝土強度必須達到設(shè)計強度等級的100%后方可進行刃腳墊架拆除和下沉的準(zhǔn)備工作。井內(nèi)挖砂采用人工鐵鍬裝罐、絞車提升的方式，挖砂時根據(jù)沉井中心劃分工作面，挖砂分層、均勻、對稱地進行。挖砂要點是：先從沉井中間開始逐漸挖向四周，每層挖砂厚度為0.2～0.3m，沿刃腳周圍保留0.5～1.5m的砂堤，然后再沿沉井井壁每2～3m一段向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻地削薄砂層，每次削5～10cm，當(dāng)砂層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂時，井壁便在自重的作用下下沉。待第一模井壁下沉1m后，開始進入第二模井壁的鋼筋綁扎、支模與下沉工作。第二模澆筑完成后，后續(xù)沉井施工按照1m段高逐步下沉至設(shè)計要求的底板標(biāo)高。

沉井下沉的作業(yè)順序：下沉準(zhǔn)備工作→形成提升系統(tǒng)→挖砂下沉→井內(nèi)外排水、降水→邊下沉邊觀測→糾偏措施→沉至設(shè)計標(biāo)高→核對標(biāo)高、觀測沉降穩(wěn)定情況→鋪設(shè)井內(nèi)封底墊層→井口回填土。

(1)壁后注漿：12m井筒外壁施工完成后，進行壁后注漿，采用單液水泥液和雙液水泥-水玻璃漿交叉注入，以加固井壁，并封堵涌水，防止或減少滲透和不均勻的沉降。(2)內(nèi)壁施工：井筒外壁壁后注漿施工完成后，進行內(nèi)壁施工。為防止井壁下沉，井壁底部設(shè)一壁座，與內(nèi)壁一體澆筑。內(nèi)壁鋼筋綁扎與1m高組合模板支設(shè)完成后，自下而上逐模進行混凝土澆筑，混凝土在井口攪拌，采用溜槽下灰，采用吊盤作為工作臺。

5 結(jié)語

通過采取上述施工措施，加之合理的管理機制，取得了良好的施工效果，施工實踐證明：立井風(fēng)積砂段采取井外疏干降水法及沉井法的綜合施工技術(shù)，可有效防止風(fēng)積砂段施工中可能發(fā)生的流砂等不良現(xiàn)象發(fā)生，進而確保井筒施工順利進行。此項經(jīng)驗，對類似工程具有重要借鑒意義。