CN109751053A - 一种带径向连接构件的双层井壁及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带径向连接构件的双层井壁，涉及矿山建设工程技术领域。该双层井壁包括外层井壁、内层井壁、夹层以及连接构件，连接构件包括搭接的连接构件外层段和连接构件内层段；连接构件内层段远离外层井壁的一端套设有预应力托盘，预应力托盘与连接构件内层段焊接。本发明公开的双层井壁，通过在双层井壁间径向设置连接构件，实现内层井壁与外层井壁间的径向连接，提高井壁整体性；另外在连接构件内层段远离外层井壁的一端套设预应力托盘，实现内层井壁与外层井壁之间的预应力效应，加大了内层井壁和外层井壁的承载联系和荷载传递，在保证井筒能够承受深部更高水压的基础上，降低了内层井壁的设计厚度，降低工程造价。

Description

一种带径向连接构件的双层井壁及施工工艺

技术领域

本发明涉及矿山建设工程技术领域，具体涉及一种带径向连接构件的双层井壁及施工工艺。

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。

现有的双层井壁中，内层井壁和外层井壁是分开的，外层井壁为临时支护结构，井筒掘进完成后即被视为完成功能，而内层井壁为永久支护结构，需要永久承受地下水压。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，有必要提出一种提高内外层井壁的整体性、充分利用外层井壁、提高内层井壁的径向承载能力的带径向连接构件的双层井壁，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。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种带径向连接构件的双层井壁，通过设置径向连接内层井壁和外层井壁的连接构件，实现内层井壁与外层井壁间的径向连接，提高井壁的整体性。另外，在连接构件内层段远离外层井壁的一端套设预应力托盘，实现内层井壁与外层井壁之间的预应力效应，加大了内层井壁和外层井壁的承载联系和荷载传递，有效利用外层井壁，提高内层井壁的径向承载能力，在保证井壁能够承受深部更高水压的基础上，降低了内层井壁的设计厚度，从而降低工程造价。

根据本发明的目的提出的一种带径向连接构件的双层井壁，包括外层井壁、内层井壁、外层井壁与内层井壁之间的夹层以及径向连接外层井壁和内层井壁的连接构件，所述连接构件包括预埋于外层井壁内的连接构件外层段和浇筑于内层井壁内的连接构件内层段，所述连接构件外层段和连接构件内层段搭接。

优选的，所述连接构件内层段远离外层井壁的一端套设有预应力托盘，所述预应力托盘与连接构件内层段在预应力张拉作用下焊接，所述预应力托盘锚卡在内层井壁钢筋笼上。

优选的，所述连接构件还包括一设置于连接构件外层段和连接构件内层段搭接处的接头箱，所述接头箱固定于外层井壁靠近内层井壁侧的钢筋笼上的预留位置处，所述接头箱开口朝向内层井壁；所述连接构件外层段靠近人工冻结地层的一端绑扎于钢筋笼上，另一端穿孔固定于接头箱内，穿孔做封堵处理。

优选的，所述连接构件外层段和连接构件内层段均为热轧带肋钢筋或精轧螺纹钢筋。

优选的，所述连接构件外层段和连接构件内层段的搭接方式为焊接或套筒连接或螺栓连接。

优选的，所述外层井壁与内层井壁之间的夹层上对应于连接构件的设置处成型有通孔，所述夹层为塑料板或牛毛毡。

一种带径向连接构件的双层井壁的施工工艺，包括以下步骤：

步骤一：采用人工冻结地层法，分段掘进冻结井筒；

步骤二：分段绑扎外层井壁钢筋笼，在每段段中位置将接头箱焊接绑扎在钢筋笼上预留位置处，接头箱开口朝向内层井壁；同时，按井筒径向预埋连接构件外层段，连接构件外层段靠近人工冻结地层的一端绑扎在钢筋笼上，靠近内层井壁的一端穿孔焊接固定在接头箱内；

步骤三：封堵接头箱上连接构件外层段穿孔的位置，盖上接头箱开口处的盖板，封闭接头箱开口；

步骤四：盖板外铺设一层压缩厚度与井壁保护层厚度相当的橡塑保温棉，并用塑料胶带缠绕捆绑橡塑保温棉；

步骤五：浇筑外层井壁，待各段外层井壁混凝土初凝后拆模；

步骤六：拆模后，外层井壁靠近内层井壁的侧面露出橡塑保温棉，划开橡塑保温棉，拆掉接头箱盖板，露出连接构件外层段上的搭接茬；

步骤七：铺设内层井壁与外层井壁之间的夹层，并于夹层上对应于连接构件的设置处挖出通孔；

步骤八：绑扎内层井壁钢筋笼，绑扎至各搭接层处时，沿井筒径向绑扎连接构件内层段，连接构件内层段一端搭接于搭接茬上，另一端穿过内层井壁钢筋笼，并于端部套设一预应力托盘，预拉拔连接构件内层段套设有预应力托盘一端的端头，给连接构件施加预应力，之后在保持拉拔力的状态下，焊接固定预应力托盘与连接构件内层段，焊接完成后释放拉拔力，预应力托盘锚卡在内层井壁钢筋笼上；

步骤九：由下而上连续绑扎和浇筑内层井壁。

与现有技术相比，本发明公开的一种带径向连接构件的双层井壁的优点是：

所述双层井壁，通过设置径向连接内层井壁和外层井壁的连接构件，实现内层井壁与外层井壁间的径向连接，提高井壁的整体性，同时实现内层井壁与外层井壁之间的预应力效应，加大了内层井壁和外层井壁的承载联系和荷载传递，有效利用外层井壁，提高内层井壁的径向承载能力，在保证井壁能够承受深部更高水压的基础上，降低了内层井壁的设计厚度，大大降低工程造价。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明公开的一种带径向连接构件的双层井壁的结构示意图。

图2为双层井壁水平截面图。

图3为连接构件外层段示意图。

图中的数字或字母所代表的零部件名称为：

1-人工冻结地层；2-外层井壁；3-内层井壁；4-夹层；5-连接构件外层段；6-接头箱；7-橡塑保温棉；8-连接构件内层段；9-预应力托盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

图1-图3示出了本发明较佳的实施例，分别从不同的角度对结构进行了详细的剖析。

如图1-3所示的一种带径向连接构件的双层井壁，包括分段掘砌的外层井壁2、连续浇筑的内层井壁3、外层井壁2与内层井壁3之间的夹层4以及径向连接外层井壁2和内层井壁3的连接构件，而连接构件的设置，实现内层井壁3与外层井壁2间的径向连接，提高了双层井壁的整体性。具体的，连接构件包括预埋于外层井壁2内的连接构件外层段5和浇筑于内层井壁3内的连接构件内层段8，连接构件外层段5和连接构件内层段8搭接。连接构件外层段5与连接构件内层段8的搭接方式不限，优选焊接、套筒连接或螺栓连接。

进一步的，连接构件内层段8一端与连接构件外层段5搭接，远离外层井壁2的一端穿过内层井壁3，在其端部套设有预应力托盘9，预应力托盘9与连接构件内层段8在预应力张拉作用下焊接，释放拉拔力后，预应力托盘9锚卡在内层井壁3钢筋笼上。预应力托盘9的设置，实现了内层井壁3与外层井壁2之间的预应力效应，加大了内层井壁3和外层井壁2的承载联系和荷载传递，在保证井筒能够承受深部更高水压的基础上，降低了内层井壁3的设计厚度，从而降低工程造价。

进一步的，连接构件还包括一设置于连接构件外层段5和连接构件内层段8搭接处的接头箱6，接头箱6固定于外层井壁2靠近内层井壁3侧的钢筋笼上的预留位置处，接头箱6开口朝向内层井壁3。连接构件外层段5靠近人工冻结地层1的一端绑扎于钢筋笼上，另一端穿孔焊接固定于接头箱6内。接头箱6的设置，便于拆模后暴露搭接茬，使得搭接工艺的实施更加方便。

进一步的，接头箱6与连接构件外层段5穿孔处需做封堵处理，以防混凝土进入接头箱内。

进一步的，连接构件外层段5和连接构件内层段8选材不限，优选热轧带肋钢筋或精轧螺纹钢筋。

进一步的，外层井壁2与内层井壁3之间的夹层4上对应于连接构件的设置处成型有通孔，通孔的设置便于暴露搭接茬。而外层井壁2与内层井壁3之间的夹层4为塑料板或牛毛毡。

一种带径向连接构件的双层井壁的施工工艺，包括以下步骤：

步骤一：采用人工冻结地层法，分段掘进井筒。

步骤二：分段绑扎外层井壁2钢筋笼，在每段段中位置将接头箱6焊接或绑扎在钢筋笼上预留位置处，接头箱6开口朝向内层井壁3，同时，按井筒径向预埋连接构件外层段5，连接构件外层段5靠近人工冻结地层1的一端绑扎在钢筋笼上，靠近内层井壁3的一端穿孔焊接固定在接头箱6内。

步骤三：使用冷补胶封堵接头箱6与连接构件外层段5穿孔位置，盖上接头箱6的盖板，接头箱6盖板不宜高出钢筋笼太多。

步骤四：盖板外铺设一层压缩厚度与井壁保护层厚度相当的橡塑保温棉7，并用塑料胶带缠绕捆绑橡塑保温棉7，当钢模板支护好后，使得橡塑保温棉7刚好紧紧抵住钢模板，使得在拆除外井壁模板时刚好漏出橡塑保温棉7。

步骤五：分段浇筑外层井壁2至设计壁座位置，待各段外层井壁2混凝土初凝后拆模。

步骤六：拆模后，外层井壁2靠近内层井壁3的侧面露出橡塑保温棉7，划开橡塑保温棉7，拆掉接头箱6盖板，露出连接构件外层段5上的搭接茬。

步骤七：铺设内层井壁3与外层井壁2之间的夹层4，并于夹层4上对应于连接构件的设置处挖出通孔。

步骤八：绑扎内层井壁3钢筋笼，绑扎至各搭接层处时，沿井筒径向绑扎连接构件内层段8，连接构件内层段8一端搭接于搭接茬上，另一端穿过内层井壁3钢筋笼，并于端部套设一预应力托盘9，预拉拔连接构件内层段8套设有预应力托盘9一端的端头，给连接构件施加预应力，之后在保持拉拔力的状态下，焊接固定预应力托盘9与连接构件内层段8，焊接完成后释放拉拔力，预应力托盘9锚卡在内层井壁3钢筋笼上，实现内层井壁3与外层井壁2之间的预应力效应。具体的，连接构件内层段8远离外层井壁2的一端，外露超出内层井壁3钢筋笼的长度小于内层井壁3保护层厚度。

步骤九：由下而上连续浇筑内层井壁3，完成双层井壁的施工。

综上所述，本发明公开的一种带径向连接构件的双层井壁，通过设置径向连接内层井壁和外层井壁的连接构件，实现内层井壁与外层井壁间的径向连接，提高井壁的整体性。另外，通过在连接构件内层段远离外层井壁的一端套设预应力托盘，实现内层井壁与外层井壁之间的预应力效应，加大了内层井壁和外层井壁的承载联系和荷载传递，有效利用外层井壁，提高内层井壁的径向承载能力，在保证井壁能够承受深部更高水压的基础上，降低了内层井壁的设计厚度，从而降低工程造价。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种带径向连接构件的双层井壁，其特征在于，该双层井壁包括外层井壁(2)、内层井壁(3)、外层井壁(2)与内层井壁(3)之间的夹层(4)以及径向连接外层井壁(2)和内层井壁(3)的连接构件，所述连接构件包括预埋于外层井壁(2)内的连接构件外层段(5)和浇筑于内层井壁(3)内的连接构件内层段(8)，所述连接构件外层段(5)和连接构件内层段(8)搭接。

2.根据权利要求1所述的一种带径向连接构件的双层井壁，其特征在于，所述连接构件内层段(8)远离外层井壁(2)的一端套设有预应力托盘(9)，所述预应力托盘(9)与连接构件内层段(8)在预应力张拉作用下焊接，所述预应力托盘(9)锚卡在内层井壁(3)钢筋笼上。

3.根据权利要求2所述的一种带径向连接构件的双层井壁，其特征在于，所述连接构件还包括一设置于连接构件外层段(5)和连接构件内层段(8)搭接处的接头箱(6)，所述接头箱(6)固定于外层井壁(2)靠近内层井壁(3)侧的钢筋笼上的预留位置处，所述接头箱(6)开口朝向内层井壁(3)；所述连接构件外层段(5)靠近人工冻结地层(1)的一端绑扎于钢筋笼上，另一端穿孔固定于接头箱(6)内，穿孔做封堵处理。

4.根据权利要求1所述的一种带径向连接构件的双层井壁，其特征在于，所述连接构件外层段(5)和连接构件内层段(8)均为热轧带肋钢筋或精轧螺纹钢筋。

5.根据权利要求1所述的一种带径向连接构件的双层井壁，其特征在于，所述连接构件外层段(5)和连接构件内层段(8)的搭接方式为焊接或套筒连接或螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的一种带径向连接构件的双层井壁，其特征在于，所述外层井壁(2)与内层井壁(3)之间的夹层(4)上对应于连接构件的设置处成型有通孔，所述夹层(4)为塑料板或牛毛毡。

7.制造权利要求1-6任一项所述的一种带径向连接构件的双层井壁的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采用人工冻结地层法，分段掘进冻结井筒；

步骤二：分段绑扎外层井壁(2)钢筋笼，在每段段中位置将接头箱(6)焊接绑扎在钢筋笼上预留位置处，接头箱(6)开口朝向内层井壁(3)；同时，按井筒径向预埋连接构件外层段(5)，连接构件外层段(5)靠近人工冻结地层(1)的一端绑扎在钢筋笼上，靠近内层井壁(3)的一端穿孔焊接固定在接头箱(6)内；

步骤三：封堵接头箱(6)上连接构件外层段(5)穿孔的位置，盖上接头箱(6)开口处的盖板，封闭接头箱(6)开口；

步骤四：盖板外铺设一层压缩厚度与井壁保护层厚度相当的橡塑保温棉(7)，并用塑料胶带缠绕捆绑橡塑保温棉(7)；

步骤五：浇筑外层井壁(2)，待各段外层井壁(2)混凝土初凝后拆模；

步骤六：拆模后，外层井壁(2)靠近内层井壁(3)的侧面露出橡塑保温棉(7)，划开橡塑保温棉(7)，拆掉接头箱(6)盖板，露出连接构件外层段(5)上的搭接茬；

步骤七：铺设内层井壁(3)与外层井壁(2)之间的夹层(4)，并于夹层(4)上对应于连接构件的设置处挖出通孔；

步骤八：绑扎内层井壁(3)钢筋笼，绑扎至各搭接层处时，沿井筒径向绑扎连接构件内层段(8)，连接构件内层段(8)一端搭接于搭接茬上，另一端穿过内层井壁(3)钢筋笼，并于端部套设一预应力托盘(9)，预拉拔连接构件内层段(8)套设有预应力托盘(9)一端的端头，给连接构件施加预应力，之后在保持拉拔力的状态下，焊接固定预应力托盘(9)与连接构件内层段(8)，焊接完成后释放拉拔力，预应力托盘(9)锚卡在内层井壁(3)钢筋笼上；

步骤九：由下而上连续绑扎和浇筑内层井壁(3)。