一種含水巖層井壁結構及施工方法技術

一種含水巖層井壁結構及施工方法，屬于井壁結構及施工方法。井壁為固定在圍巖上的錨拉桿Ⅰ、錨拉桿Ⅱ、鋼骨架以及澆筑在整個網架中并構成筒形井壁的混凝土；首先在圍巖體上施作錨拉桿Ⅰ、錨拉桿Ⅱ；而后綁扎井壁鋼骨架，并把錨拉桿Ⅰ、Ⅱ與鋼骨架聯(lián)接，連接預埋注漿管；隨后立模板并澆筑混凝土；井壁拆模并達到一定強度后，通過旋擰端頭螺母，對錨拉桿Ⅱ施加預緊力；最后通過錨拉桿Ⅱ中的預埋注漿管開展注漿，漿液通過透漿孔，充填井壁與圍巖體界面處的孔隙，注漿完畢，關閉閥門；優(yōu)點：通過井壁與圍巖共同承載，提高了井壁徑向剛度，避免井壁外表面出現高壓水積聚；同等斷面尺寸及材料條件下，具有更高的承載力，大幅降低工程造價，提高安全性。

【技術實現步驟摘要】
一種含水巖層井壁結構及施工方法
本專利技術涉及一種井壁結構及施工方法，特別是一種含水巖層井壁結構及施工方法。
技術介紹
立井、斜井等地下工程的建設首先面臨井壁(支護結構)的設計問題。對于不含水或淺部低水壓含水巖層，因荷載較小，井壁設計及施工難度小，工程安全能夠得到保證。然而，現有的立井、斜井井壁設計規(guī)范均未重視巖石地層中水壓荷載的取值問題；而對于深部含水巖層，水壓恰恰是井壁的最主要荷載。如不正確地考慮水壓，井壁設計厚度將偏薄，導致井壁澆筑成型后無法抵擋外部高水壓，易發(fā)生整體或局部壓垮，進而嚴重漏水；而如考慮井壁外側的水壓積聚，則井壁設計厚度往往很大，大大提高施工難度及建設成本?，F有的井壁結構設計理念，均把井壁視為一個獨立的結構；井壁施工時，也僅僅是在圍巖體與模板組成的空間內澆筑混凝土形成井壁。在高水壓巖層中，此工藝澆筑的井壁結構，一方面井壁與圍巖體之間除了混凝土與圍巖之間的自然粘結力之外，再無其他粘結、錨固作用，未發(fā)揮圍巖體自身的承載力；另一方面，井壁結構一旦向內壓縮，容易與圍巖體剝離，進而導致外部水壓積聚，并承受更大的水壓作用。因此，對于含水巖層中井筒建設，其井壁設計與施工，均需重視井壁的徑向剛度(即抗徑向壓縮變形的能力)，并應切實提高井壁與圍巖體之間的粘結、錨固作用，以減少二者之間發(fā)生剝離、存在高壓水積聚的風險。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的是要提供一種適用于深部含水巖層、具有抗高水壓能力的立井、斜井、隧道或硐室井壁的含水巖層井壁結構及施工方法，解決井壁獨立承擔高水壓時，徑向剛度小、易與圍巖體剝離、承載力較小的難題。本專利技術的目的是這樣實現的：井壁結構由錨拉桿Ⅰ(1)、錨拉桿Ⅱ(2)、鋼骨架(3)和混凝土(4)組成；錨拉桿Ⅰ(1)部分錨固于圍巖體內，另一部分錨固于井壁但不穿透井壁；桿體與井壁內的鋼骨架聯(lián)接形成空間網格；錨拉桿Ⅰ(1)位于圍巖體內的部分可兼作圍巖支護錨桿；錨拉桿Ⅱ(2)部分錨固于圍巖體內，另一部分穿透井壁達到井壁內表面；桿體與井壁內的鋼骨架(3)聯(lián)接形成空間網格；井壁為固定在圍巖上的錨拉桿Ⅰ(1)、錨拉桿Ⅱ(2)、鋼骨架(3)以及澆筑在整個網架中并構成筒形井壁的混凝土(4)。所述的錨拉桿Ⅱ由管體(5)、芯桿(6)、墊圈(7)和端頭螺母(8)組成；芯桿(6)尾端與管體(5)尾端焊接或者嵌固在管體(5)內部。所述的管體(5)上連接預埋注漿管(9)；所述的預埋注漿管(9)連接閥門(13)，閥門(13)連接注漿管路(14)；所述的管體(5)與芯桿(6)的環(huán)形空間形成注漿通道(10)；所述的管體(5)表面局部設置有楔形透漿孔(11)，孔口安設有孔塞(12)。所述的錨拉桿Ⅰ(1)、錨拉桿Ⅱ(2)沿井筒軸向、橫斷面內的環(huán)向，可以均勻或不均勻間距設置，或者僅在局部設置；既可以兩者均設置，也可以僅設置其中一種。井壁施工方法：井筒開挖后，首先在圍巖體上施作錨拉桿Ⅰ(1)、錨拉桿Ⅱ(2)；而后綁扎井壁鋼骨架(3)，并把錨拉桿Ⅰ(1)、Ⅱ(2)與鋼骨架(3)聯(lián)接，在錨拉桿Ⅱ(2)的管體(5)上連接預埋注漿管(9)；隨后立模板并澆筑混凝土(4)；井壁拆模并達到一定強度后，通過旋擰端頭螺母(8)，對錨拉桿Ⅱ(2)施加預緊力；將閥門(13)與預埋注漿管(9)連接，注漿管路(14)與閥門(13)連接；打開錨拉桿Ⅱ(2)中的閥門(13)開展注漿，漿液通過楔形透漿孔(11)充填井壁與圍巖體界面處的孔隙，注漿完畢，關閉閥門(13)并拔掉注漿管路(14)；最后待漿液凝固拆下閥門(13)；具體施工步驟：(1)、在圍巖體上施作錨拉桿Ⅰ，錨拉桿Ⅰ不穿透井壁，與井壁鋼骨架固定聯(lián)接，組成空間網格結構；所述的錨拉桿Ⅰ的錨拉桿兼作圍巖體的臨時支護錨桿，或利用臨時支護錨桿延長形成錨拉桿；(2)、在圍巖體上施作錨拉桿Ⅱ，錨拉桿Ⅱ外端穿透井壁到達井壁內表面，并與井壁鋼骨架聯(lián)接固定，在錨拉桿Ⅱ管體上連接預埋注漿管，在圍巖體界面處，錨拉桿Ⅱ管體均勻設置楔形透漿孔，孔上放置薄片孔塞；(3)、在圍巖體內側設置模板，并在模板與圍巖體之間的空間內，全斷面一次性整體澆筑混凝土材料，或分區(qū)域澆筑混凝土，形成圓形或其他形狀斷面的混凝土井壁；(4)、井壁拆模并達到一定強度后，通過端頭螺母對錨拉桿Ⅱ的芯桿施加預緊力，通過錨拉桿Ⅱ的預埋注漿管進行注漿，經過錨拉桿Ⅱ的楔形透漿孔填充井壁與圍巖界面接觸面部位可能存在的裂隙或空洞，提高井壁混凝土與圍巖的粘結力，最后關閉閥門。所述的井壁混凝土(4)可采用普通混凝土或纖維混凝土；所述的鋼骨架(3)可采用鋼筋網、鋼結構桁架或型鋼骨架；井壁澆筑可以全斷面一次完成，或分區(qū)域分次澆筑；井壁橫斷面可以是圓形或非圓形。通過錨拉桿Ⅱ(2)的預埋注漿管(9)開展注漿時，漿液材料可以是普通的水泥漿系漿，也可以是化學漿或者二者的混合漿液。有益效果，由于采用了上述方案，通過設置錨拉桿Ⅰ、錨拉桿Ⅱ、鋼骨架，并澆筑混凝土形成井壁結構。錨固于圍巖體中的錨拉桿Ⅰ、Ⅱ分別部分穿入井壁、穿透井壁；錨拉桿Ⅰ、Ⅱ均作為井壁徑向骨架，與鋼骨架聯(lián)接形成空間結構；采用混凝土澆筑形成井壁結構；井壁拆模后，利用錨拉桿Ⅱ中的預埋注漿管實施注漿，提高井壁與圍巖界面的密實度及粘結強度。上述方法施工的井壁，能夠與圍巖體良好地錨固、膠結為一體。在外部高水壓作用下，由傳統(tǒng)井壁的單獨承擔水壓，變?yōu)榫谂c圍巖一起承擔水壓。優(yōu)點：該井壁在高水壓下不易與圍巖體剝離，外表面不會出現大面積的高壓水積聚，具有更高的徑向剛度及承載力；從而為大幅減薄井壁、降低工程造價創(chuàng)造了條件，因而能產生顯著的經濟效益。該型井壁結構及施工方法，通過井壁與圍巖共同承載，提高了井壁徑向剛度，可避免井壁外表面出現高壓水積聚。同等斷面尺寸及材料條件下，具有比普通井壁更高的承載力，因而能大幅降低工程造價，提高安全性。附圖說明圖1-1為本專利技術實施例1“底板為仰拱型的斜井井壁結構”的橫斷面示意圖。圖1-2為圖1-1的軸向剖面(A-A)示意圖。圖2-1為本專利技術實施例2“底板為平直型的斜井井壁結構”的橫斷面示意圖。圖2-2為圖2-1的軸向剖面(B-B)示意圖。圖3-1為本專利技術實施例3“立井井壁結構”的橫斷面示意圖。圖3-2為圖3-1的軸向剖面(C-C)示意圖。圖4本專利技術的錨拉桿Ⅰ的結構及其錨固形態(tài)示意圖。圖5-1本專利技術端部焊接式拉桿Ⅱ的結構及其錨固形態(tài)示意圖。圖5-2本專利技術端部嵌固式錨拉桿Ⅱ的結構及其錨固形態(tài)示意圖。圖中，1、錨拉桿Ⅰ；2、錨拉桿Ⅱ；3、鋼骨架；4、混凝土；5、管體；6、芯桿；7、墊圈；8、端頭螺母；9、預埋注漿管；10、注漿通道；11、楔形透漿孔；12、孔塞；13、閥門；14、注漿管路。具體實施方式井壁結構由錨拉桿Ⅰ1、錨拉桿Ⅱ2、鋼骨架3和混凝土4組成；錨拉桿Ⅰ1部分錨固于圍巖體內，另一部分錨固于井壁但不穿透井壁；桿體與井壁內的鋼骨架聯(lián)接形成空間網格；錨拉桿Ⅰ1的錨體結構同常見錨桿；錨拉桿Ⅰ1位于圍巖體內的部分可兼作圍巖支護錨桿；錨拉桿Ⅱ2部分錨固于圍巖體內，另一部分穿透井壁達到井壁內表面；桿體與井壁內的鋼骨架3聯(lián)接形成空間網格；井壁為固定在圍巖上的錨拉桿Ⅰ1、錨拉桿Ⅱ2、鋼骨架3以及澆筑在整個網架中并構成筒形井壁的混凝土4。所述的錨拉桿Ⅱ由管體5、芯桿6、墊圈7和端頭螺母8組成；芯桿6尾端與管體5尾端焊接或者本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含水巖層井壁結構，其特征在于：井壁結構由錨拉桿Ⅰ（1）、錨拉桿Ⅱ（2）、鋼骨架（3）和混凝土（4）組成；錨拉桿Ⅰ（1）部分錨固于圍巖體內，另一部分錨固于井壁但不穿透井壁；桿體與井壁內的鋼骨架聯(lián)接形成空間網格；錨拉桿Ⅰ（1）位于圍巖體內的部分可兼作圍巖支護錨桿；錨拉桿Ⅱ（2）部分錨固于圍巖體內，另一部分穿透井壁達到井壁內表面；桿體與井壁內的鋼骨架（3）聯(lián)接形成空間網格；井壁為固定在圍巖上的錨拉桿Ⅰ（1）、錨拉桿Ⅱ（2）、鋼骨架（3）以及澆筑在整個網架中并構成筒形井壁的混凝土（4）。

【技術特征摘要】
1.一種含水巖層井壁結構的施工方法，井壁結構由錨拉桿Ⅰ（1）、錨拉桿Ⅱ（2）、鋼骨架（3）和混凝土（4）組成；錨拉桿Ⅰ（1）部分錨固于圍巖體內，另一部分錨固于井壁但不穿透井壁；桿體與井壁內的鋼骨架聯(lián)接形成空間網格；錨拉桿Ⅰ（1）位于圍巖體內的部分可兼作圍巖支護錨桿；錨拉桿Ⅱ（2）部分錨固于圍巖體內，另一部分穿透井壁達到井壁內表面；桿體與井壁內的鋼骨架（3）聯(lián)接形成空間網格；井壁為固定在圍巖上的錨拉桿Ⅰ（1）、錨拉桿Ⅱ（2）、鋼骨架（3）以及澆筑在整個網架中并構成筒形井壁的混凝土（4）；其特征在于：井壁施工方法，井筒開挖后，首先在圍巖體上施作錨拉桿Ⅰ（1）、錨拉桿Ⅱ（2）；而后綁扎井壁鋼骨架（3），并把錨拉桿Ⅰ（1）、錨拉桿Ⅱ（2）與鋼骨架（3）聯(lián)接，在錨拉桿Ⅱ（2）的管體（5）上連接預埋注漿管（9）；隨后立模板并澆筑混凝土（4）；井壁拆模并達到一定強度后，通過旋擰端頭螺母（8），對錨拉桿Ⅱ（2）施加預緊力；將閥門（13）與預埋注漿管（9）連接，注漿管路（14）與閥門（13）連接；打開錨拉桿Ⅱ（2）中的閥門（13）開展注漿，漿液通過楔形透漿孔（11），充填井壁與圍巖體界面處的孔隙，注漿完畢，關閉閥門（13）拔掉注漿管路（14）；最后待漿液凝固...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王衍森，楊維好，劉欽升，文凱，楊然，
申請(專利權)人：中國礦業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32