一种外壁拼装钢构件的双层井壁及施工工艺方法与流程

本发明涉及一种井壁施工方法，具体涉及一种外壁拼装钢构件的双层井壁及施工工艺方法，属于矿山井壁井筒施工工艺技术领域。

背景技术：

人工冻结地层法是富水或软弱地层中井筒开凿的主要方法，井壁是阻挡地层水、土压力的支护结构。目前，人工冻结凿井技术中，井壁一般为双层结构，分为外层井壁和内层井壁。外层井壁的作用是为井筒掘进提供安全作业空间的，由于人工冻结凿井技术的工艺特点，外层井壁上下并不连续，先后施工段间存在接茬，冻结壁融化后，外层井壁无法起到很好的防水作用，因此需要砌筑内层井壁，永久阻挡地下水涌入井筒。

我国矿山开采深度正在逐年增加，随着矿山开采深度加大，内层井壁承受的水压逐步增大，现有技术主要通过加厚内层井壁来提高其承载能力，这种做法不仅增加了建造成本，也浪费了外层井壁的承载力。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种能够利用外层井壁承担部分地下水压的双层井壁形式，以实现在承受深部矿井更高水压的基础上，减小内层井壁厚度，从而降低工程造价。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种外壁拼装钢构件的双层井壁及施工工艺方法，提高外层井壁承担水压的能力，减小内层井壁的厚度，从而降低施工成本。

为了实现上述发明目的，本发明一种外壁拼装钢构件的双层井壁，包括冻结壁、外层井壁以及内层井壁，所述外层井壁分段掘砌而成，外层井壁各段之间存在段接茬，外层井壁上每两个段接茬之间还预埋有钢板接茬；两个钢板接茬之间安装固定有拼装钢构件，各个拼装钢构件拼装形成环向整体密封结构，在上述环向整体密封结构内侧由下至上连续浇筑内层井壁；

拼装钢构件包括弧形钢板、上接板和下接板，上接板和下接板分别固定在弧形钢板的上下两端，用于分别与外层井壁中的预埋钢板接茬连接。

进一步的，为了加强拼装钢构件的结构强度，弧形钢板的内侧焊接有纵向肋板和横向肋板，且上接板和下接板的内端面与纵向肋板和横向肋板内端面平齐。

外层井壁预埋钢板接茬沿环向连续设置一圈，且靠冻结壁一端固定在外层井壁钢筋笼上，另一端面与外层井壁内侧面平齐。

一种外壁拼装钢构件的双层井壁施工工艺方法，包括以下步骤：

第一步、采用人工冻结法形成冻结壁幕墙，外层井壁采用分段掘进浇筑，且各段之间存在段接茬；

第二步、在外层井壁砌筑过程中，绑扎钢筋笼时，在每段段中位置预埋钢板接茬，该预埋的钢板接茬沿井筒周向连续布设一圈，钢板接茬的外端面焊接在钢筋笼上，内端面与外层井壁内侧面平齐，且预埋钢板接茬的钢板宽度小于保护层厚度；

第三步、外层井壁拆模后，使用开槽机沿预埋钢板接茬的上下端面开凿，露出部分预埋钢板接茬；

第四步、外层井壁施工至设计壁座位置后，开始由下而上连续施工内层井壁，内层井壁施工至钢板接茬位置时，沿内层井壁外侧拼装一圈拼装钢构件，拼装钢构件的上接板和下接板通过焊接或者螺栓连接在上下两个预埋钢板接茬之间，环向分片的拼装钢构件之间通过焊接或者螺栓连接形成整体构件环；

第五步、拼装钢构件完成后，继续绑扎浇筑内层井壁至下一个预埋钢板接茬处，拼装钢构件被浇筑进混凝土内，重复步骤四直至整个内层井壁施工完成。

进一步的，第四步中拼装钢构件分片拼装形成环向整体结构，且整体的焊缝或螺栓连接缝处做防水密封处理。

进一步的，拼装钢构件上预设有注浆孔，第四步整体拼装钢构件完成后，通过注浆孔向拼装钢构件与外层井壁之间间隙注浆直至填满该间隙。

本发明通过在内层井壁和外层井壁之间设置的拼装钢结构，使内层井壁外形成一圈的密封结构，且此密封结构通过与预埋钢板接茬的连接使通过外层井壁段接茬渗入的地下水压头作用在环向密封钢构件上，解决了以往双层井壁在冻结壁融化后外层井壁由于接茬处水体渗入造成外层井壁无法承担水压，而内层井壁设计承载过大的问题；且通过外层井壁和内层井壁同时承担地下水压，增大了双层井壁的承载能力，因此减小内层井壁的厚度，节约工程造价。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是钢构件的剖面图；

图3是图2的a-a向剖面图；

图中：1、冻结壁；2、外层井壁；3、内层井壁；4、段接茬；5、钢板接茬；6、拼装钢构件；7、纵向肋板；8、横向肋板；9、弧形钢板；10、上接板；11、下接板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。为了便于描述，将图1中左侧定义为内侧，右侧定义为外侧。

如图1所示，一种外壁拼装钢构件的双层井壁，包括冻结壁1、外层井壁2以及内层井壁3，所述外层井壁2分段掘砌而成，外层井壁2各段之间存在段接茬4，外层井壁2上每两个段接茬4之间还预埋有钢板接茬5；两个钢板接茬5之间安装固定有拼装钢构件6，各个拼装钢构件6拼装形成环向整体密封结构，在上述环向整体密封结构内侧由下至上连续浇筑内层井壁3；

如图2和图3所示，拼装钢构件6包括弧形钢板9、上接板10和下接板11，上接板10和下接板11分别固定在弧形钢板9的上下两端，用于分别与外层井壁2中的预埋钢板接茬5连接。

进一步的，为了加强拼装钢构件的结构强度，弧形钢板9的内侧焊接有纵向肋板7和横向肋板8，且上接10板和下接板的内端面与纵向肋板7和横向肋板8内端面平齐。

外层井壁2预埋钢板接茬5沿环向连续设置一圈，且靠冻结壁1一端固定在外层井壁钢筋笼上，另一端面与外层井壁2内侧面平齐。

一种外壁拼装钢构件的双层井壁施工工艺方法，包括以下步骤：

第一步、采用人工冻结法形成冻结壁1幕墙，外层井壁2采用分段掘进浇筑，且各段之间存在段接茬4；

第二步、在外层井壁2砌筑过程中，绑扎钢筋笼时，在每段段中位置预埋钢板接茬5，该预埋的钢板接茬5沿井筒周向连续布设一圈，钢板接茬5的外端面焊接在钢筋笼上，内端面与外层井壁2内侧面平齐，且预埋钢板接茬5的钢板宽度小于保护层厚度；

第三步、外层井壁2拆模后，使用开槽机沿预埋钢板接茬5的上下端面开凿，露出部分预埋钢板接茬5；

第四步、外层井壁2施工至设计壁座位置后，开始由下而上连续施工内层井壁3，内层井壁施工至钢板接茬5位置时，沿内层井壁外侧拼装一圈拼装钢构件6，拼装钢构件6的上接板10和下接板11通过焊接或者螺栓连接在上下两个预埋钢板接茬5之间，环向分片的拼装钢构件6之间通过焊接或者螺栓连接形成整体构件环；

第五步、拼装钢构件6完成后，继续绑扎浇筑内层井壁至下一个预埋钢板接茬5处，拼装钢构件6被浇筑进混凝土内，重复步骤四直至整个内层井壁施工完成。

进一步的，第四步中拼装钢构件6分片拼装形成环向整体结构，且整体的焊缝或螺栓连接缝处做防水密封处理。

进一步的，拼装钢构件6上预设有注浆孔，第四步整体拼装钢构件6完成后，通过注浆孔向拼装钢构件6与外层井壁2之间间隙注浆直至填满该间隙。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种外壁拼装钢构件的双层井壁及施工工艺方法，包括人工冻结地层中砌筑的外层井壁和内层井壁，所述外层井壁分段掘砌而成，外层井壁各段之间存在段接茬，外层井壁每段上下接茬之间还预埋有钢板接茬；两个相邻钢板接茬之间安装固定有拼装钢构件，拼装的钢构件形成环向整体密封结构，通过钢构件上预留注浆孔对钢构件与外层井壁之间的空隙注浆填充，在上述环向整体密封结构内侧由下至上连续浇筑内层井壁。内层井壁和外层井壁之间设置的拼装钢结构形成一圈的密封结构，且此密封结构通过与预埋钢板接茬的连接，使得其与外层井壁承担部分地下水压，从而降低了内层井壁的负担载荷，提高了双层井壁水压承载能力。

技术研发人员：杨志江;杨维好;张涛;张驰;韩涛;邹久群;韩继欢;胡琛琛;杨权威;宋芳年
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2018.12.26
技术公布日：2019.05.07