深厚表土立井凍結施工技術研究應用

張霆+王曉華

摘 要：文章首先簡明扼要的概括了凍結施工所應用的原理，以及深厚表土立井凍結的施工現狀，然后又通過理論和實際相結合的方式，對深厚表土立井凍結施工技術的應用流程進行了深入、系統的分析，供各施工單位及有關人員參考。

關鍵詞：深厚表土立井；凍結施工技術；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.088

0 引言

立井凍結的條件與之前相比變得越來越復雜，凍結的范圍和深度都在不斷擴大，以凍結強度降低、擴展速度變慢為代表的凍結問題，引起了有關人員的重視。因此，對凍結施工技術進行研究是非常有必要的。

1 凍結施工所應用的原理

對深厚表土立井而言，凍結施工通常被應用于井筒開挖之前，也就是說，施工人員通過對人工制冷技術的準確應用，將存在于立井周圍的含水地層以及其他穩定性較差地層進行凍結，并形成封閉性較強的凍結壁，用以對地壓進行抵抗，同時使立井周圍區域所具有的地質條件在短時間內得到更改，為下一階段掘砌工作的開展奠定良好基礎[1]。一般來說，凍結施工主要的應用對象有：松軟泥巖層、裂隙含水層以及不穩定沖積層等。

2 深厚表土立井凍結施工的現狀

2.1 凍結管出現斷裂

在對深厚表土立井進行掘砌的過程中，較易出現的問題之一就是凍結管的斷裂，導致這一問題出現的原因主要是，近幾年，隨著立井凍結深度的不斷增加，施工人員在掘砌過程中不可避免會遇到深厚粘土層，因此，凍結管斷裂的情況必然會隨之增多。

想要對該問題進行有效解決，其核心因素在于對凍結壁內部的溫度進行降低，通過對凍土所具有強度的有效提升，實現對井幫變形問題的精確控制[2]。在實踐的過程中施工人員發現，立井凍實雖然能夠在一定程度上降低凍裂管的斷裂幾率，但該法存在一個較為明顯的弊端，就是施工成本較高。因此，想要應用最經濟、有效的方式，完成對凍結壁所具有強度進行提升的工作，施工人員可以視情況對凍結施工技術進行應用。

2.2 掘進段高較易受到影響

掘進段指的是尚未經過支護的掘進段高度。由于能夠對段高產生影響的因素較多，僅僅通過模型無法將施工過程中可能遇到的種種復雜情況進行完全、真實的模擬。現階段，在深厚表土立井施工的過程中，出現頻率較高的施工方式為工程類比法，大量的實踐經驗以及針對凍土所具有力學性質所開展研究工作的成果，都在一定程度上提升了段高選擇的科學性。對掘進段高產生影響的主要因素有以下幾個，分別是：掘進速度、凍結壁內部溫度、形成過程以及地壓。

3 深厚表土立井凍結施工技術的應用流程

3.1 制定方案

應用凍結技術對深厚表土立井進行施工的過程中，施工人員可以根據實際情況選擇小型挖掘機和抓巖機用以輔助施工的開展。一般來說，立井所對應掘砌段高約為3.5m，而在凍土進行荒徑之前，掘砌段高約為2.5m。在對外壁進行澆筑的過程中，施工人員所選用金屬模板高度通常為1.2m。深厚表土立井凍結施工過程中，常見機械設備配置見表1。

3.2 確定參數

立井凍結深度需要穿過風化帶。如果位于沖基層底部的基巖下方30m處，仍舊存在含水層，此時至少需要伸入不透水基巖的內部約10m的位置。因此，在對立井凍結深度進行確定時，施工人員需要根據實際情況對參數加以調整。

3.3 所應用工藝

3.3.1 掘進

對于深厚表土立井而言，由于其具有表土層厚的特點，因此，想要實現對施工效率的提升，施工人員在進行表土段施工的過程中，應當選擇小型挖掘機與抓巖機相配合，用以完成挖掘和裝土的工作。在選擇將挖掘機和抓巖機進行結合，用以輔助立井施工的過程中，施工人員應當將處于井下的吊桶進行交替裝土并提升，這樣做的目的在于保證挖掘機具有相應的作業空間。

在段高掘進的過程中，施工人員首先應當進行小斷面的掘進，然后再進行全斷面的掘進，直至其與設計段高相符合。在對小斷面進行掘進時，挖掘機應當保證始終垂直于兩喇叭口的連線，且靠近井壁而存在，在施工過程中，與抓巖機相配合，用以完成吊桶兩側的同時裝土。另外，在施工過程中，如果遇到塑性較強的粘土，施工人員則應當應用挖掘機對其進行松動，然后再將其統一堆放于窩罐周邊處，下罐之后再應用抓巖機將其裝入相應的吊桶之中。

3.3.2 立模

在立模的過程中，施工人員可以選用金屬模板完成外壁的澆筑工作。金屬模板普遍設有翻轉擠壓式的合茬窗口以及雙面刃腳，上述部分的設置均用以保證合茬區域的密實和平整。在找平工作面之后，施工人員便可以根據立井所具有的中心線，對模板進行校正，然后開始對混凝土的澆筑。

3.3.3 泡沫板的鋪設

在段高掘進的施工告一段落后，施工人員需要完成泡沫板的固定工作。泡沫板最主要的作用在于對凍結所產生壓力具有的作用進行延緩，以及保溫隔熱，因此，保證泡沫板鋪設的合理性，可以在一定程度上實現對混凝土澆筑完成的井壁進行養護的目標。

3.3.4 混凝土澆筑

混凝土的拌制工作通常交由地面攪拌站負責，而混凝土的下料則需要經由底卸式吊桶。當裝載著混凝土的底卸式吊桶僅入立井之后，施工人員首先需要將其所裝載的混凝土卸下，并放置在受灰分灰器之中，再完成入模，最后將入模的混凝土進行振搗，保證其密實性。

4 結論

綜上所述，深厚表層立井施工對立井深度、凍結孔布置情況、凍結管的防裂控制等方面內容都具有一定的要求，文章以制定方案、確定參數和應用工藝作為主要切入點，對深厚表土立井凍結施工技術的應用進行了研究，希望可以為相關工作的開展提供參考依據。

參考文獻：

[1]牛福龍.深厚沖積層大直徑立井凍結施工技術[J].煤礦支護，2013（01）：21-23+38.

[2]王素芳.大斷面深立井井筒凍結表土段快速施工技術[J].采礦技術，2014（03）：33-34+47.