吕梁地方煤矿建设工程质量监督站   陈学文  

       中煤四处承建的察哈素煤矿副立井井筒在冻结段单层井壁施工过程中，通过采取以安装合茬钢板为主的施工措施，成功解决了单层井壁封水性不好的问题，减少了井筒的涌水量。本文以此为例，在分析立井冻结段单层井壁施工安装合茬钢板施工的基础上，阐明了立井冻结段单层井壁安装合茬钢板技术的可行性及重要意义，并根据现场实施情况，提出看法和建议。
一、问题的提出
        为方便施工，对井下含水较大的工程一般采取冻结法双层井壁施工，双层井壁对减少井筒的漏水量起到了很好的作用，但采用双层井壁一是井壁的壁厚大，增加了建设成本，二是进行二次套壁施工增加了建井的施工工期。因此，针对立井井筒冻结段单层井壁施工提高井壁封水性和抗渗性，积极研究新的对策，是目前一项紧迫的任务。
        察哈素煤矿副立井井筒冻结段单层井壁的处第Ⅱ含水岩组，根据抽水试验资料：含水岩性以细粒砂岩、中粒砂岩为主，含水层厚度49.24，地下水位埋深13.30m，水位标高1367.964m。涌水量预计K5、K4砂岩含水层涌水量15.34 m3/h，基岩段预计总涌水量28.89m3/h。提高井壁的封水性、抗渗性，减少井筒涌水量，我们成立课题小组，组织科研攻关。
二、冻结井普遍采用的井壁结构形式
        冻结法是在井筒开凿之前，用人工制冷的方法，将井筒周围的岩土层冻结成封闭的圆筒—冻结壁，以抵抗水、土压力，隔绝地下水和井筒的联系，然后在冻结壁的保护下进行井筒掘砌工作的一种特殊的凿井方法。
当前，带夹层的双层复合井壁是我国冻结井普遍采用的井壁结构形式，但存在着井壁总厚度大的缺点。对于净直径较大的井筒，井筒冻结和掘砌费用很高，施工速度因掘砌工程量大而降低。因此采用合理的井壁材料提高砼标号及具有优良密封性能的“一次浇筑”式单层冻结井壁，取代现行带夹层的现浇混凝土复合井壁很有必要。
三、察哈素煤矿副立井井筒冻结段单层井壁技术参数及合茬钢板参数
3.1 察哈素矿井副井井筒垂深393～435.5m段为冻结单层井壁结构。技术参数见下表
3.2 单层冻结井壁钢板接茬形式及钢板参数
单层冻结井壁接茬采用“斜钢板接茬”方式，见图 3 1和图 3 2。
在每段高接茬钢板附近预埋检测及注浆管路系统。检测及注浆管路系统由环向塑料注浆管和径向钢注浆管组成。施工时通过检测及注浆管路系统对接茬进行抗渗检查，必要时可对接茬进行注浆。
为便于接茬钢板施工，将接茬钢板沿环向分为若干块，井下施工时相邻块接茬钢板留缝对接。接茬钢板参数见表3-1

表 3-1 单层冻结井壁接茬钢板设计参数
四、冻结段单层井壁合茬钢板安装的必要性与可行性
4.1  冻结段单层井壁合茬钢板安装的必要性
由于察哈素煤矿副立井井筒净直径较大，如采用双层井壁施工方法，井筒冻结和掘砌费用很高，再加上二次套壁的施工工期和工序转换，施工速度因掘砌工程量大和二次套壁施工而降低，合茬钢板的安装有效地提高了井壁的封水性和抗渗性，减少了井壁的涌水量。
4.2  冻结段单层井壁合茬钢板安装的可行性
4.2.1  技术可行性
合茬钢板的连接处为斜口连接，既提高了井壁的封水性和抗渗性，又提高了井壁的强度和刚度，砼标号的提高使井壁具有优良的密封性和抗压性。
4.2.2  经济可行性
减溥了井筒壁厚，减少了出矸量，节约了混凝土用量，从而降低了井筒的造价，同时也加快了施工速度，省去了两次套壁的时间和工序转换，节省了人力，物轨。
五、冻结段单层井壁合茬钢板安装技术的现场应用
为方便叙述，现以察哈素煤矿副立井井筒为例，简要冻结段单层井壁合茬钢板安装技术的现场应用情况。
5.1 合茬钢板的加工
接茬钢板一般沿环向分为数块，井下拼接时相邻两块钢板间预留3~5mm的间隙。钢板材质为普通Q235结构钢。其加工流程见图5-1。

图 5-1接茬钢板加工工艺流程
5.2  合茬钢板的安装
单层冻结井壁接茬采用“斜钢板接茬”方式，见图 3 1和图 3 2。
         在每段高接茬钢板附近预埋检测及注浆管路系统。检测及注浆管路系统由环向塑料注浆管和径向钢注浆管组成。施工时通过检测及注浆管路系统对接茬进行抗渗检查，必要时可对接茬进行注浆。
        安装时，按设计尺寸对刃脚进行调整，撕掉上一循环钢板下表面的保护膜，如钢板下方无保护膜则没模下放刃脚后安排专人清理钢板，用湿毛巾清理擦掉钢板上附着的混凝土以杂物，充填刃脚与井壁间空隙，施工图示见图5-4，间隙充填后，将接茬钢板摆放在刃脚斜面上，在钢板外侧铺设一圈塑料注浆管，每快钢板外缘有2个直径8mm的小孔，用铁丝将塑料管与钢板小孔连接以便固定注浆管，然后绑扎钢筋，先将外圈竖向钢筋下端插入钢板上预留的钢筋孔内，再将钢筋上端与上一循环留置的钢筋头用套筒连接牢靠，然后绑扎外圈环筋、在钢板下方钢筋头上连接上垫片、螺母、套筒，然后采用相同顺序施工内圈钢筋，施工图示见图5-5，5-6；钢筋绑扎完成后进行脱、落模板，浇筑混凝土，图示见图5-7，打灰结束后对钢板施加预应力，拧紧螺母或连接套图示见图5-8。

六、几点体会
       察哈素煤矿副立井井筒冻结段单层井壁合茬钢板安装施工工艺，加快了施工速度，节约了施工材料，降低了施工成本和施工工期，为今后的施工积累了经验。根据施工中的情况，我谈以下几点体会：一是对于井筒，冻结段单层井壁施工，不仅可降低施工成本，而且能有效地缩短施工工期。尤其是直径较大的井筒，如果措施得当，不会影响井壁的封水性和抗渗性，施工过程中我们要在科学论证的基础上，合理设计，统筹安排，才能发挥其安全、技术及经济意义。二是实际工作中，必须注重每一个环节，如合茬钢板的摆放、注浆管的固定、预应力的检查等。三是实践证明，冻结段单层井壁采用合茬钢板不仅有保证了井壁质量，还有效地提高了井壁的封水性和抗渗性，降低施工成本，缩短了施工工期。