凍結法鑿井內層井壁的施工方法

2023-09-21 16:26:50

凍結法鑿井內層井壁的施工方法
【專利摘要】本發明涉及凍結法鑿井【技術領域】，特別涉及一種凍結法鑿井內層井壁的施工方法，包括以下步驟：(A)在地面進行內層井壁的預製，內層井壁包括一節井壁底和多節井壁；(B)外層井壁完工後，移開井口設備讓出井口；(C)用設備將井壁底、井壁依次吊運至井口，按照井壁底—井壁—井壁的順序依次連接且接縫處做密封處理，井壁底和井壁的軸心與外層井壁的軸心重合，同時將連接好的內層井壁逐節向井底漂浮下沉，在每節井壁下沉過程中向井壁內加水控制井壁的漂浮高度；(D)內層井壁連接完畢且下沉到井底後，將內層井壁的上埠固定，向內、外層井壁之間注入水泥漿；注漿完畢後完成內層井壁的施工。本方案成井後的井壁基本上可以做到滴水不漏，高質量，低成本。
【專利說明】凍結法鑿井內層井壁的施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及凍結法鑿井【技術領域】，特別涉及一種凍結法鑿井內層井壁的施工方法。
【背景技術】
[0002]凍結法鑿井是藉助人工製冷技術，將凍結管周圍土體降溫結冰，隨著冰凍土體的擴大，形成凍結土體臨時井壁，該臨時井壁既隔水又有一定的強度，再該臨時井壁的保護下，進行井筒土體的挖掘和永久結構的構築。如圖1所示，井筒周圍鑽若干凍結孔，孔內安裝由供液管、回液管和底端封閉的凍結管I組成的凍結器；地面冷凍站將制出的低溫媒劑循環輸送到凍結器內，吸收地層的熱量，使含水層形成以凍結管I為中心的凍結圓柱，逐漸擴大與相鄰的凍結圓柱連成封閉的凍結土體臨時井壁2，臨時井壁2達設計厚度後，對臨時井壁2的內部的土體進行開挖，往下開挖的同時進行外層永久井壁3的澆築，即往下挖一段就燒築一段外層永久井壁3,待挖至井底,外層永久井壁3燒築完成。由於外層永久井壁3距離臨時井壁2較近，故外層永久井壁3的施工環境溫度很低，澆築的混凝土質量不夠可靠。待外層永久井壁3施工完畢後，再從下往上分段澆築內層永久井壁4，內層永久井壁4的澆築質量要好於外層永久井壁3，但是其澆築環境的溫度依然很低，長期防水效果不佳，需要長期維護，帶來人力、財力的浪費；同時，由於內、外層永久井壁4、3的質量不夠可靠，故在設計時，井壁的厚度均較厚，在掘砌相同體積的井筒時，土體的挖掘量、混凝土用量以及凍土土體體積均較多，這些都帶來了成本上的增加。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於提供一種凍結法鑿井內層井壁的施工方法，形成高質量的內層井壁，防水效果好。
[0004]為實現以上目的，本發明採用的技術方案為:一種凍結法鑿井內層井壁的施工方法，包括以下步驟:(A)在地面進行內層井壁的預製，內層井壁包括一節井壁底和多節井壁；(B)外層井壁完工後，移開井口設備讓出井口 ；(C)用設備將井壁底、井壁依次吊運至井口，按照井壁底一井壁一井壁的順序依次連接且接縫處做密封處理，井壁底和井壁的軸心與外層井壁的軸心重合，同時將連接好的內層井壁逐節向井底漂浮下沉，在每節井壁下沉過程中向連接好的內層井壁內加水控制其的漂浮高度；(D)內層井壁連接完畢且下沉到井底後，將內層井壁的上埠固定，向內、外層井壁之間注入水泥漿；注漿完畢後完成內層井壁的施工。
[0005]與現有技術相比，本發明存在以下技術效果:將內層井壁在地面進行預製，內層井壁的質量得到保證，成井後的井壁基本上可以做到滴水不漏，井筒內裝備的腐蝕程度也會相應地減輕，節省了長期維護費用；另外，在地面預製的內層井壁厚度比現有技術中現澆的內層永久井壁的厚度小很多，相應地外層井壁直徑、凍結壁直徑也可以縮小，減少了整個井筒的混凝土用量、凍土體積以及開挖土體體積，降低了整個井筒的施工費用。【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是凍結法鑿井井筒剖視圖；
[0007]圖2a?2e是內層井壁的施工過程示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合圖1至圖2，對本發明做進一步詳細敘述。
[0009]一種凍結法鑿井內層井壁的施工方法，包括以下步驟:(A)在地面進行內層井壁20的預製，內層井壁20包括一節井壁底21和多節井壁22 ； (B)外層井壁10完工後，移開井口設備讓出井口 ；(C)用設備將井壁底21、井壁22依次吊運至井口，按照井壁底21—井壁22—井壁22的順序依次連接且接縫處做密封處理，井壁底21和井壁22的軸心與外層井壁10的軸心重合，同時將連接好的內層井壁20逐節向井底漂浮下沉，在每節井壁下沉過程中向連接好的內層井壁20內加水控制其的漂浮高度；(D)內層井壁20連接完畢且下沉到井底後，將內層井壁20的上埠固定，向內、外層井壁20、10之間注入水泥漿；注漿完畢後完成內層井壁20的施工。將井壁底21和井壁22在地面進行預製，其質量可以得到有效保證，防水性能也非常的優秀，在安裝時，使用設備將井壁底21和井壁22依次吊運至井口處進行連接、下放，為了便於已連接好的內層井壁20的下放，井壁底21和井壁22的外徑要略小於外層井壁10的內徑。當內層井壁20連接完畢且下放到井底後，向內、外層井壁20、10之間的間隙中注入水泥漿即可，由於內層井壁20的質量佳，故成型後的井壁防水性能優異。這種施工方法雖然增加了地面預製和安裝內層井壁20的費用，但是與整個井筒的混凝土用量、凍土體積和開挖土體體積減少所減少的費用相比，還是很划算的。。若再加上後期井筒的維護費用節省，經濟效益明顯。
[0010]作為本發明的優選方案，所述的內層井壁20為鋼筋混凝土或鋼板混凝土複合而成，井壁22為筒體，井壁底21為底端封閉的筒體，井壁22的兩個端面以及井壁底21的上端面均設有便於連接的由鋼板製成的法蘭盤。通過設置法蘭盤，方便井壁底21與井壁22、井壁22與井壁22的連接，且便於密封處理。
[0011]更進一步地，所述的步驟C中，井壁22按如下步驟連接、密封:(Cll)待連接井壁22的下法蘭盤與已連接好內層井壁20的上法蘭盤相抵靠；(C12)調整待連接井壁22的軸心，使之與外層井壁10的軸心重合，在兩個法蘭盤的間隙處間隔填上鋼鐵楔後將兩個法蘭盤焊接固定；(C13)焊接後兩個法蘭盤的空隙處注滿水泥漿實現所述的密封。由於加工精度所限，待連接井壁22的下法蘭盤與已連接好內層井壁20的上法蘭盤並不完全位於水平面內，兩者連接時之間會有縫隙存在，通過鋼鐵楔實現待連接井壁22的初步固定以方便兩個法蘭盤的焊接固定。
[0012]由於井壁22是在井口處進行連接、密封的，為了保證已連接好的內層井壁20的上端面位於井口處，需要將已連接好的內層井壁20漂浮於外層井壁10中。本實施例中，優選地，所述的步驟B中，移開井口設備讓出井口的同時向外層井壁10的內腔中注水，進行內層井壁20的連接時，利用水的浮力，向已連接好的內層井壁20內腔中注水實現已連接好的內層井壁20的漂浮下沉。通過外層井壁10內腔中水的浮力，實現已連接好的內層井壁20的漂浮狀態，非常的方便。[0013]當通過水的浮力實現已連接好的內層井壁20的漂浮狀態時，單單一節井壁底21不足以浮在水面上，故本實施例中，所述的井壁底21的外周設置有支撐梁211，支撐梁211的長度方向垂直於井壁底21的軸心，支撐梁211設置有多根，對稱布置在井壁底21的兩偵U。內層井壁20按如下步驟進行連接:(C21)使用設備將井壁底21吊運至井口並緩慢下放，如圖2a所示；(C22)至井壁底21的支撐梁211與井口周圍土體相抵靠時，調整井壁底21的軸心，使之與外層井壁10的軸心線重合，在支撐梁211與井口周圍土體的間隙處填上鋼板或鋼鐵楔，井壁底21安裝完畢；(C23)按照步驟C11、C12、C13實現待連接井壁22的連接、密封，如圖2b所示；(C24)將支撐梁211拆除，使得連接好的內層井壁20浮在水上，如圖2c所示；(C25)向已連接好的內層井壁20內腔中注水，使已連接好的內層井壁20緩慢下沉至內層井壁20的上端面高度達到適合兩節井壁連接作業的位置，如圖2d所示；(C26)重複步驟C23、C25將其餘井壁22依次連接好，最後一節井壁22連接完畢後，將內層井壁20下沉到井底即可，如圖2e所示。
[0014]更進一步地，所述的步驟C13中，注漿後檢查法蘭焊縫是否有漏漿處，若有漏漿則應將漏漿處重新補焊，再次注漿，確保密封的有效；所述的步驟C25中，向已連接好的內層井壁20內腔中注水後記錄該內腔中水位高度，至下一次需要注水前對標註的水位高度進行核對，若水位不變，表示已連接好的內層井壁20密封完好，若水位發生變化，表示水位標記之前連接的那一節井壁22密封失效需重新進行密封。參閱圖2d，位於井壁底21上面的井壁22已連接好並下放至合適位置，此時井壁底21中的水位高度已經被記錄，井壁底21和它上面那節井壁22之間的連接處若密封不佳，外層井壁10內腔中的水就會從接縫處滲透進來，井壁底21中的水位高度就會發生變化。當需要重新進行密封時，可通過抽取已連接好的內層井壁20中的水，使其上浮，然後對井壁22和井壁底21的接縫處再做密封處理。
[0015]作為本發明的優選方案，所述的步驟D中，注漿方式多樣，本實施例中，內、外層井壁20、10之間採用內管充填法注入水泥漿，所述的井壁底21外部弧線段上設置有環形管，其上均勻分布多個出漿口，井壁底內設置有充填用的注漿管，注漿管一般對稱設置四根，注漿管和環形管之間設有連通管，下沉井壁時，每連接一節井壁22時同時連接好充填用的注漿管，注漿管一直連接到地面。這樣注漿時，水泥漿從下往上填充，置換掉清水，水泥漿凝固後，即達到固井的效果。
【權利要求】
1.一種凍結法鑿井內層井壁的施工方法，包括以下步驟: (A)在地面進行內層井壁(20)的預製，內層井壁(20)包括一節井壁底(21)和多節井壁(22)； (B)外層井壁(10)完工後，移開井口設備讓出井口； (C)用設備將井壁底(21)、井壁(22)依次吊運至井口，按照井壁底(21)—井壁(22)—井壁(22)的順序依次連接且接縫處做密封處理，井壁底(21)和井壁(22)的軸心與外層井壁(10)的軸心重合，同時將連接好的內層井壁(20)逐節向井底漂浮下沉，在每節井壁下沉過程中向連接好的內層井壁(20)內加水控制其的漂浮高度； (D)內層井壁(20)連接完畢且下沉到井底後，將內層井壁(20)的上埠固定，向內、外層井壁(20、10)之間注入水泥漿；注漿完畢後完成內層井壁(20)的施工。
2.如權利要求1所述的凍結法鑿井內層井壁的施工方法，其特徵在於:所述的內層井壁(20)為鋼筋混凝土或鋼板混凝土複合而成，井壁(22)為筒體，井壁底(21)為底端封閉的筒體，井壁(22)的兩個端面以及井壁底(21)的上端面均設有便於連接的由鋼板製成的法蘭盤。
3.如權利要求2所述的凍結法鑿井內層井壁的施工方法，其特徵在於:所述的步驟C中，井壁(22)按如下步驟連接、密封: (Cll)待連接井壁(22)的下法蘭盤與已連接好內層井壁(20)的上法蘭盤相抵靠；(C12)調整待連接井壁(22)的軸心，使之與外層井壁(10)的軸心重合，在兩個法蘭盤的間隙處間隔填上鋼鐵楔後將兩個法蘭盤焊接固定； (C13)焊接後兩個法蘭盤的空隙處注滿水泥漿實現所述的密封。
4.如權利要求3所述的凍結法鑿井內層井壁的施工方法，其特徵在於:所述的步驟B中，移開井口設備讓出井口的同時向外層井壁(10)的內腔中注水，進行內層井壁(20)的連接時，利用水的浮力，向已連接好的內層井壁(20)內腔中注水實現已連接好的內層井壁(20)的漂浮下沉。
5.如權利要求4所述的凍結法鑿井內層井壁的施工方法，其特徵在於:所述的井壁底(21)的外周設置有支撐梁(211)，支撐梁(211)的長度方向垂直於井壁底(21)的軸心，支撐梁(211)設置有多根，對稱布置在井壁底(21)的兩側，內層井壁(20)按如下步驟進行連接: (C21)使用設備將井壁底(21)吊運至井口並緩慢下放； (C22)至井壁底(21)的支撐梁(211)與井口周圍土體相抵靠時，調整井壁底(21)的軸心，使之與外層井壁(10)的軸心線重合，在支撐梁(211)與井口周圍土體的間隙處填上鋼板或鋼鐵楔，井壁底(21)安裝完畢； (C23)按照步驟C11、C12、C13實現待連接井壁(22)的連接、密封； (C24)將支撐梁(211)拆除，使得連接好的內層井壁(20)浮在水上； (C25)向已連接好的內層井壁(20)內腔中注水，使已連接好的內層井壁(20)緩慢下沉至內層井壁(20)的上端面高度達到適合兩節井壁連接作業的位置； (C26)重複步驟C23、C25將其餘井壁(22)依次連接好，最後一節井壁(22)連接完畢後，將內層井壁(20)下沉到井底即可。
6.如權利要求5所述的凍結法鑿井內層井壁的施工方法，其特徵在於:所述的步驟C13中，注漿後檢查法蘭焊縫是否有漏漿處，若有漏漿則應將漏漿處重新補焊，再次注漿，確保密封的有效；所述的步驟C25中，向已連接好的內層井壁(20)內腔中注水後記錄該內腔中水位高度，至下一次需要注水前對標註的水位高度進行核對，若水位不變，表示已連接好的內層井壁(20)密封完好，若水位發生變化，表示水位標記之前連接的那一節井壁(22)密封失效需重新進行密封。
7.如權利要求1-6任一項所述的凍結法鑿井內層井壁的施工方法，其特徵在於:所述的步驟D中，內、外層井壁(20、10)之間採用內管充填法注入水泥漿，所述的井壁底(21)外部弧線段上設置有環形管，其上均勻分布多個出漿口，井壁底內設置有充填用的注漿管，注漿管和環形管之間設有連通管，下沉井壁時每連接一節井壁(22)時同時連接好充填用的注漿管，注漿管一 直連接到地面。
【文檔編號】E21D1/12GK103924978SQ201410172009
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】吳強, 劉彬, 許大偉, 李秀騫, 惠青龍 申請人:淮南久諾礦用設備加工有限公司