2018一建《矿业工程》教材：立井井筒表土施工
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lG416020 立井井筒表土施工
lG416021 立井井筒表土施工方法的类型及其应用
在立井井筒施工中，覆盖于基岩之上的第四纪冲积层和岩石风化带统称为表士层。

工程中按表土稳定性将其分成两大类:稳定表土层主要包括含非饱和水的结土层、含少量水的砂质教土层，无水的大孔性土层和含水量不大的砾(卵)石层等;不稳定表土层包括含水砂土、淤泥层、含饱和水的黠土、浸水的大孔性土层、膨胀士和华东地区的红色却土层等。

根据表土的性质及其所采用的施工措施，井筒表土施工方法可分为普通施工法和特殊施工法两大类。

对于稳定表土层一般采用普通施工法，而对于不稳定表土层可采用特殊施工法或普通与特殊相结合的综合施工方法。

一、井筒表土普通法施工
(一)井圈背板普通施工法
井圈背板普通施工法是采用人工或抓岩机(土硬时可放小炮)出土，下掘一小段后(空帮距根据土层的稳定性来确定，一般不超过1. 2m) ，即用井圈、背板进行临时支护，掘进一长段后(一般不超过30m) ，再由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。

如此周而复始，直至基岩。

这种方法适用于较稳定的土层。

(二)吊挂井壁施工法
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吊挂井壁施工法是适用于稳定性较差的土层中的一种短段掘砌施工方法。

为保持士的稳定性，减少土层的裸露时间，段高一般取O.5~ 1. 5m 。

按土层条件，段高内还可分别采用台阶式或分段分块，并配以超前小井降低水位的挖掘方法。

吊挂井壁施工中，因段高小，不必进行临时支护。

但由于段高小，每段井壁与土层的接触面积小，土对井壁的围抱力小，为了防止井壁在混凝土尚未达到设计强度前失去自身承载能力，引起井壁拉裂或脱落，必须在井壁内设置钢筋，并与上段井壁吊挂。

这种施工方法可适用于渗透系数大于5m/d ，流动性小，水压不大于O. 2MPa 的砂层和透水性强的卵石层，以及岩石风化带。

吊挂井壁法使用的设备简单，施工安全。

但它的工序转换频繁，井壁接搓多，封水性能差。

故常在通过整个表土层后，自下而上复砌第二层井壁。

为此，需按井筒设计规格，适当扩大掘进断面。

(三)板桩施工法
对于厚度不大的不稳定表土层，在开挖之前，可先用人工或打桩机在工作面或地面沿井筒荒径依次打人一圈板桩，形成一个四周密封的圆筒，用以支承井壁，并在它的保护下进行掘进。

板桩材料可采用木材和金属材料两种。

木板桩多采用坚韧的松木或作木制成，彼此采用尖形接棒。

金属板桩常用12 号槽钢相互正反扣合相接。

根据板桩人土的难易程度可逐次单块打人，也可多块并成一组，分组打入。

对于木板桩一般比金属板桩取材容易，制作简单，但刚度小，入土困难，板桩间连接紧密性差，故用于厚度为3~6m 的不稳定土层。

而金属板桩可根据打桩设备的能力条件，适用于厚度8~10m 的不稳定土层。

若与其他方法相结合，其应用深度可较大。

二、井筒表土特殊法施工
在不稳定的表土层和松软破碎的岩层中进行井筒和苍道的施工，通常采用特殊施工方法，这些方法主要包括冻结法、钻井法、沉井法、注浆法和帷幕法等。

(一)冻结法
冻结法是在不稳定的含水土层或含水岩层中，在地下工程建设之前，用人工制冷的方法，将地下工程周围的含水岩、土层冻结，形成封闭的冻土结构物冻结壁，用以抵抗岩土压力，隔绝冻结壁内、外地下水的联系，然后在冻结壁的保护下进行地下工程建设的特殊施工技术。

冻结法广泛应用于矿井建设工程、基础工程、水利工程、隧道等工程，适用于含盐量不大、地下水流速较小的各种含水地层。

施工结构的形状、截面尺寸和深度基本上不受限制。

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(二)钻井法
钻井法是以钻头刀具破碎岩石，用泥浆或其他介质进行洗井、护壁和排渣，一般在井筒钻至设计直径和深度后，再进行永久支护的一种机械化凿井方法。

钻井法适用于各种不同的地质及工程条件，不仅可用于松散、不稳定的含水层，也可用于钻凿稳定、坚硬岩层中的立井。

目前，受钻井机能力的限制，往往只能钻凿一定直径和深度的井筒，如我国目前的立井钻井机最大钻井直径不超过
9.5m ，最大钻井深度小700m
(三)沉井法
沉井法是在不稳定含水地层中开凿井筒的一种特殊施工法，属于超前支护的一种方法，其实质是在井筒设计位置上，在预制的井筒掩护下，随掘随进，直至沉到设计标高。

这种凿井方法称为沉井法。

沉井法施工工艺简单、所需设备少、易于操作、井壁质量好、成本低、操作安全，广泛应用于许多地下工程领域，如大型桥墩基础、地下厂房、仓库、车站等。

通常认为，在不含卵石、漂石，底部有隔水勃土层，总厚度在100m 左右的不稳定表土层中，选用沉井法是适宜的。

若涌水量小于30m /h ，流砂层较薄(1 左右) ，土层稳定，深度较浅(<30m) ，可考虑用排水沉井的方法施工;若涌水量较大，表土层及流砂层较厚，应采用淹水沉井法施工。

目前在矿山立井井筒施工中普遍以采用淹水沉井施工技术为主。

(四)注浆法
注浆是矿山井苍工程凿井和治水的主要方法之一，也是地下工程中地层改良的重要手段。

注浆法是将浆液注人岩土的孔隙、裂隙或空洞中，浆液在岩土体中经扩散、凝固、硬化，可以减少岩土的渗透性，增加其强度和稳定性，达到岩土加固和堵水的目的。

矿山井巷工程通常根据注浆工作与井巷掘进工序的先后时间次序进行分类，即分为预注浆法和后注浆法。

预注浆法是在凿井前或在井筒掘进到含水层之前所进行的注浆工程。

依其施工地点而异，预注浆法又可分为地面预注浆和工作面预注浆两种施工方案。

后注浆法是在井巷掘砌之后所进行的注浆工作。

它往往是为了减少井筒涌水，杜绝井壁和井帮的渗水和加强永久支护采取的治水措施。

注浆法目前在井巷施工中应用十分广泛，它既可用于为了减少井筒涌水，加快凿井速度、对井筒全深范围内的所有含水层(除表土外)进行预注浆的"打干井"施工，学尔森教育—大建工领域专业的一站式职业教育机构
又可对裂隙含水岩层和松散砂土层进行堵水、加固。

在大裂隙、破碎带和大溶洞等复杂地层均可采用注浆法。

(五)帷幕法
帷幕法是超前支护的一种井巷特殊施工方法，其实质是预先在井筒或其他地下结构物设计位置的周围，建造一个封闭的圆形或其他形状的混凝土帷幕，其深度应穿过不稳定表土层，并嵌人不透水的稳定岩层3~6m ，在帷幕的保护下安全进行掘砌作业，顺利通过不稳定含水地层，建成井筒，或建成地下结构物的目的。

通常，混凝土帷幕需分成若干槽段(或称槽孔) ，依次进行槽段的钻凿并灌注混凝土，即在触变泥浆的保护下，用造孔设备先顺序钻凿直径为槽段宽度的钻孔，然后将各钻孔连通构成槽段，每个槽段钻凿到设计深度后，在泥浆条件下边灌注混凝土，边置换出泥浆，直至混凝土充满槽段。

通过适当的接头施工把各槽段相互衔接后，即筑成一个所需形状的地下混凝土帷幕。

就矿山井巷工程而论，目前因成槽机具设备、专业施工队伍和施工技术水平的限制，帷幕法仅适用于深度不超过100m 的含水不稳定表土层中的立井和斜井施士。

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