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复杂地质构造竖井井筒冻结法施工

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2013-12-12


  3.井筒施工
  .3.1冻结管施工
  冻结管应选择低碳钢、中碳钢或低合金钢无缝钢管,采用低碳钢无缝钢管时,宜用外箍焊接,而采用中碳钢或低合金钢时,宜用外箍丝扣连接。管子端部采用底盖板和底锥密封。在断管中下套管,恢复盐水循环。冻结管安装完,进行水压试漏,经 30 分钟观察,再延长 15 分钟压力不降为合格,否就近重新钻孔下管。
  特别是深厚黏土层,要严格控制掘进段高和井帮暴露时间,这样有利于控制冻土的蠕变和冻胀力的发展,避免断管。
  3.2冻结井壁防破裂防变形施工工艺
  冻结壁发生破裂在竖井冻结井筒施工中是一种较为普遍的现象。针对此问题,可从几个方面采取措施:
  在井筒施工前,应弄清井筒穿过的土层矿物成分及有关的物理力学性质。为此,必须进行施工专门的井检孔,对井筒穿过的主要土层,特别是厚度较大的黏土层,应尽量保证取样完整,精确测定其有关的物理力学参数,特别是与土体膨胀有关的参数,以便于冻结方案的确定。根据地层土的性质、含水层的情况以及冻结站冻结能力合理确定冻结孔的大小、深度及间距,进一步提高冻结孔垂直质量,形成合理的孔圈结构,以减少冻结壁厚度的不均匀性。
  在冻结法施工中,应适当加强冻结,或降低盐水温度或延长冻结时间。加强冻结能够使冻结壁厚度和强度远远地超过一般的设计规定,使冻结壁成为一个弹性结构,从而减小变形,缓解作用在外壁上的压力。
  提高井壁混凝土的早期强度,可以在混凝土中掺入适量外加剂,以使不同龄期的混凝土强度增长超前于冻结压力的增长。
  3.3井筒开挖及掘进
  井筒冻结试运行阶段,定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况,必要时调整冻结系统运行参数。在维护冻结阶段,要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度,测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度后再进行探孔试挖,确认冻土帷幕内土层无流动水后(饱和水除外)再进行正式开挖。
  井筒的开挖时间要选择适时,即当冻结壁已形成而又尚未冻至井筒范围以内时最为理想,此时,既便于掘进又不会造成涌水冒砂事故。切忌为赶工期,在冻结壁强度与厚度未完全达到设计要求时便匆匆开挖;合理控制制冷量,不能过早停机及进入维持冻结,尤其在膨胀性大的粘土层中井帮温度必须达到-10℃以下;加大监控力度,保证混凝土设计强度及井壁的厚度,必要时应在已砌好的井壁段取芯检验;宜采用短段掘砌,小段高快速掘砌的作业方式,尤其在膨胀性大的黏土层中。
  井筒掘进中过程,我国几乎全部使用风动机具,而在低温环境,压风中的水分结冰会很快堵塞机具气孔通道,使机具无法使用,大大影响掘进速度。为此必须采取除湿措施。解决方法有两种:过滤干燥法,即压风入井前通过活性炭和无水氯化钙过滤除湿;压风入井前通过冷凝器,使压风中的水蒸汽凝结成水放出。

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