立井施工過流砂層的整體液壓鋼板樁帷幕的製作方法
2023-05-04 15:42:51
專利名稱：立井施工過流砂層的整體液壓鋼板樁帷幕的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦建設立井施工過流砂時，用液壓千斤頂把整體鋼板 樁帷幕頂入流砂層再開挖井筒流砂的一種綜合配套的裝置，即立井施工過流 砂層的整體液壓鋼板樁帷幕，適用於通過地下流砂層的立井施工。
二背景技術：
長期以來，流砂在煤礦建設立井施工中一直被形象比喻成"攔路虎"，是 因為在立井施工中穿過流砂層時常發生流砂埋井，井毀人亡造成重大經濟損 失的慘劇。因此，遇此情況通常選擇傳統的凍結法施工方案，已成定式不可
撼動。但百米深的井筒每米表土段的凍結費用在5—10萬元左右且雙層鋼筋 混凝土井壁設計造價極高，有些深井凍結費用甚至高達上億元，且井壁在開 化過程中易發生漏水開裂。鑽井法施工方案比凍結法可以降低造價20%，因 設備重達千噸以上僅適用400米深左右的井筒表土段施工，在淮南地區普遍 採用。近年來，在立井表土段過砂土層開始嘗試高壓旋噴止水帷幕技術，但 砂土層埋深超過100米，該施工工藝尚未過關。注漿固砂方案目前採用國內 最新超細水泥在中粗砂層中注漿已取得了良好效果。但砂土層若是粉細砂， 水泥顆粒大於粉細砂之間的間隙，因此，注漿固砂效果不佳。如何選用技術 先進、經濟合理、安全可靠的技術，攻克立井施工流砂埋井、表土段施工速 度慢的建井難題呢？
三
實用新型內容
針對上述情況，本實用新型之目的就是提供一種立井施工過流砂層的整 體液壓鋼板樁帷幕，可有效解決過流砂層的安全快速施工問題，其解決的技 術方案是，利用橋梁鋼板樁帷幕防水擋砂性能好的優勢，根據基建礦井井筒 施工空間小，地面大型打樁機械不能用於井下施工的實際，結合了單缸液壓 千斤頂和建築施工機械小巧、靈活的特點，跨行業、跨領域綜合了多專業的
技術特點，按照隔水、堵水、截水的思路進行設計，把帶咬口的u型鋼板樁
拼成一個與井壁直徑相吻合的圓筒用扁鋼加固焊接成一個整體鋼板樁帷幕， 提高帷幕抗側壓能力。在砂土層開挖前用液壓千斤頂連續頂進， 一次把鋼板
樁帷幕頂入砂土層中並穿過lm，然後開挖井筒防止流砂進入井筒，確保施工 安全，因此，本實用新型結構是，由U型鋼板樁咬口接成與井壁直徑相吻合 的鋼板樁帷幕圓筒體，鋼板樁帷幕圓筒體內面上焊裝有扁鋼固定圈，鋼板樁 帷幕圓筒體內有臨時井圈，鋼板樁帷幕圓筒體的上部有環形、柱塞形頂鐵， 環形頂鐵上裝有千斤頂，千斤頂根部(上部)頂在井壁砼下部(即混凝土井 壁)，通過柱塞式液壓千斤頂、環形頂鐵把鋼板樁帷幕整體連續頂進穿過粘土 層下部的流砂層。
本實用新型結構簡單，是一種液壓系統與隔水擋砂帷幕聯合配套的裝置， 有效解決煤礦建設立井施工的流砂流入問題，確保生產安全，經濟和社會效 益巨大。
四
圖1為本實用新型的結構俯視圖。
圖2為本實用新型圖1中A-A向剖面主視圖。
圖3為本實用新型U型鋼板樁俯視圖。
五具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細說明。
由圖l、圖2所示，本實用新型由U型鋼板樁1咬口 ll接成與井壁直徑 相吻合的鋼板樁帷幕圓筒體，鋼板樁帷幕圓筒體內面上焊裝有扁鋼固定圈6， 鋼板樁帷幕圓筒體內有臨時井圈7，鋼板樁帷幕圓筒體的上部有環形頂鐵5， 環形頂鐵5上裝有千斤頂4，千斤頂4根部(上部)頂在井壁砼體3下部， 通過柱塞式液壓千斤頂4、環形頂鐵5把鋼板樁帷幕整體連續頂進穿過粘土 層9下部的流砂層10。
為了保證施工順利提高進流砂層的速度，鋼板樁帷幕圓筒體下部呈楔刃 狀8，其刃角為15-45° ，最好為30° ; 所說的U型鋼板樁1兩邊部有咬口 11，咬口內有膨脹橡膠止水條12，用 於密封兩U型鋼板樁咬口扣合處，防止漏水；
鋼板樁帷幕圓筒體外有井壁網錨臨時支護體2。所說的臨時井圈7，間距 為2M，圖2中給出5個(即5道井圈)，扁鋼固定圈6為加固鋼板樁帷幕圓 筒體，數量據筒體長度確定，其間距為500mm，圖中僅給出一個。
本實用新型使用時，按上述結構置於流砂層10上面的粘土隔水層9上面 (見圖2所示)。
本實用新型在具體實施中的情況是
材料選用國產牌號Q235B500X150X10mmU型冷彎鋼板樁，型材長度根 據流砂層的厚度確定，型材一般15m左右，可焊接。慣性矩2306m4抗彎鋼度 超過同類尺寸熱扎工字鋼近2倍，屈服強度》235MPa，抗拉強度為375—500 MPa，延伸率》26%，結構為帶咬口的長扁U型鋼板，截面形狀見鋼板型材圖 3。因其是豎立在井壁內，尤如立樁，故稱鋼板樁。
設備機具通過對0)9.5m直徑的井筒用10m長的鋼板樁帷幕端部的切阻 力和側面摩阻力的計算，帷幕的頂力可選用31.5MPa液壓油泵兩臺。200T單 體液壓千斤頂10臺，由於液壓千斤頂頂進振動小，可減少砂土層液化。液壓 系統通過分配器可保證所有工作的千斤頂同步頂進，遇到特殊情況通過0型 三位四通電磁換向閥啟動任意三個千斤頂調偏。
用厚20mm鋼板焊制(200X250mm)與帷幕同直徑環形頂鐵5—個。用直 徑216mm的鋼管制作豎向長分別為1. 2m、 2. 4m的頂鐵各10個，與環形頂鐵 配合使用。
鋼板樁帷幕的組裝與頂進按照井檢孔柱狀圖砂土層深度，遵循"有疑 必探，先探後掘"的原則，打鑽探明砂土層的準確埋深、厚度、固結狀況和湧 水量。並配套壁後注漿堵水措施，逐步減少井筒湧水量，少量井壁淋水實施 截水措施，給井筒施工創造良好的工作環境。在砂土層lm處停止掘進，開始 組裝U型鋼板樁、板樁接合處塞填吸水率達300%的橡膠止水條防止進水，組
裝鋼板樁帷幕的井筒範圍內。採取網錨噴臨時支護，提供安全可靠的組裝帷
幕空間。井筒內的底層吊盤安裝環形軌道和2t電動葫蘆方便安裝板樁。
在井壁砼中加入一天就可以達到設計抗壓強度90%的QWH (A)型早強劑， 利用已澆築好的井壁當後背，每次頂進1.2m後更換頂鐵，頂進長度超過2m， 澆築2m段高混凝土。循環往復直到板樁帷幕穿過砂土層lm，開挖前打鑽檢 査板樁帷幕止水效果，然後開挖。
井筒掘進開挖YC—35型液挖掘機具有"小、快、靈"且防爆的特點， 在美國被形象地比喻成"山貓"、重不足4噸、配有破碎錘，遇礫石層可破碎， 遇泥水可挖、裝。是人工效率幾十倍。鋼板樁在頂進的過程中，萬一碰上較 大石塊用"小挖"立即清除確保順利通過。"小挖"在井筒中可挖出2米深的 超前小井輔助降水，給施工提供了良好的工作環境，掘進速度比人工成倍提 高。由於井下人少，安全隱患卻大大減小。常規的吊盤稍加改進，留出挖掘 機的預留孔。表土段施工完畢，"小挖"隨即吊出地面。"小挖"的使用填補 了國內立井施工表土段機械化不配套的空白。
綜上所述，依靠科技進步，打破常規，敢於創新，綜合多行業，多領域 的新技術、新設備，新材料，新工藝，才創立了該項鋼板樁完整配套的施工 設備，是立井施工過中、薄流砂層的一個突破和創新。煤礦建設地下水文地 質條件複雜，不可預見因素多，該設備具有機動靈活，可操作性強的特點， 與傳統的凍結法施工同比，井筒施工可降低建設投資一千萬左右，縮短工期 半年以上，效益顯著，安全可靠，技術在國內處於領先水平，同時還提高了 企業自主創新能力和市場競爭力。
權利要求1. 一種立井施工過流砂層的整體液壓鋼板樁帷幕，其特徵在於，由U型鋼板樁(1)的咬口(11)接成與井壁直徑相吻合的鋼板樁帷幕圓筒體，鋼板樁帷幕圓筒體內面上焊裝有扁鋼固定圈(6)，鋼板樁帷幕圓筒體內有臨時井圈(7)，鋼板樁帷幕圓筒體的上部有環形頂鐵(5)，環形頂鐵(5)上裝有千斤頂(4)，千斤頂(4)根部頂在井壁砼(3)下部，通過柱塞式液壓千斤頂(4)、環形頂鐵(5)把鋼板樁帷幕整體連續頂進穿過粘土層(9)下部的流砂層(10)。
2、 根據權利要求1所述的立井施工過流砂層的整體液壓鋼板樁帷幕， 其特徵在於，所說的鋼板樁帷幕圓筒體下部呈楔刃狀(8)，其刃角為30。。
3、 根據權利要求1所述的立井施工過流砂層的整體液壓鋼板樁帷幕， 其特徵在於，所說的U型鋼板樁(1)兩邊部有咬口 (11)，咬口內有膨脹 橡膠止水條(12)。
4、 根據權利要求1所述的立井施工過流砂層的整體液壓鋼板樁帷幕， 其特徵在於，所說的鋼板樁帷幕圓筒體外有井壁網錨臨時支護體(2)。
專利摘要本實用新型之目的就是提供一種立井施工過流砂層的整體液壓鋼板樁帷幕，可有效解決過流砂層的安全快速施工問題，其解決的技術方案是，由U型鋼板樁咬口接成與井壁直徑相吻合的鋼板樁帷幕圓筒體，鋼板樁帷幕圓筒體內面上焊裝有扁鋼固定圈，鋼板樁帷幕圓筒體內有臨時井圈，鋼板樁帷幕圓筒體的上部有環形、柱塞形頂鐵，環形頂鐵上裝有千斤頂，千斤頂根部頂在井壁砼下部，通過柱塞式液壓千斤頂、環形頂鐵把鋼板樁帷幕整體連續頂進穿過粘土層下部的流砂層，本實用新型結構簡單，是一種液壓系統與隔水擋砂帷幕聯合配套的裝置，有效解決煤礦建設立井施工的流砂流入問題，確保生產安全，經濟和社會效益巨大。
文檔編號E21D5/06GK201078234SQ20072009195
公開日2008年6月25日 申請日期2007年9月24日 優先權日2007年9月24日
發明者明 李 申請人:明 李