專利名稱：一種帶鋼板隔水層的井壁及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶鋼板隔水層的井壁及其施工方法，尤其適用于凍結(jié)法鑿井工程中的井壁結(jié)構(gòu)與井壁的施工方法。
背景技術(shù)：
凍結(jié)法是在井筒開鑿之前，用人工制冷的方法，將井筒周圍的巖土層凍結(jié)成封閉的圓筒——凍結(jié)壁，以抵抗水、土壓力，隔絕地下水和井筒的聯(lián)系，然后在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行掘砌工作的一種特殊的鑿井方法。傳統(tǒng)的凍結(jié)法鑿井工藝通常采用雙層復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)，井壁由外層井壁(井筒向下掘進(jìn)時(shí)的臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu))、內(nèi)層井壁(井筒永久支護(hù)結(jié)構(gòu))組成。凍結(jié)壁形成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，采用分段下行方式掘砌施工外層混凝土井壁；外層井壁施工到設(shè)計(jì)深度后，再自下而上連續(xù)施工內(nèi)層井壁；施工內(nèi)層井壁時(shí)，在內(nèi)、外層井壁之間鋪設(shè)一定厚度的塑料板；凍結(jié)壁解凍后進(jìn)行內(nèi)、外壁間夾層注漿。井筒設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)層井壁、外層井壁按單獨(dú)承載考慮因外層井壁新、老混凝土接茬是不防水的，且內(nèi)外壁間有塑料板，故內(nèi)層井壁水平設(shè)計(jì)荷載為對(duì)應(yīng)深度的靜水壓力；外層井壁水平設(shè)計(jì)荷載為凍結(jié)壓力。
目前，我國凍結(jié)井穿過的沖積層深度越來越大，相當(dāng)數(shù)量的井筒將穿過深達(dá)500m(甚至700m)以上的特厚沖積層。在此條件下，采用雙層復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)、外層井壁厚度常分別超過1m，井壁總厚度超過2～2.5m，井筒掘進(jìn)斷面的利用率(井筒凈斷面積與掘進(jìn)斷面積之比)只有不到25％。而且采用雙層復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)，井筒掘進(jìn)半徑大，并會(huì)因此造成凍結(jié)壁厚度大幅度增加。因此雙層復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)不僅大大增加了井筒掘砌工程費(fèi)用，而且也大幅增加了井筒凍結(jié)工程的費(fèi)用，隨著凍結(jié)法鑿井深度的增大，雙層復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)越來越不合理。在此條件下，開發(fā)新型的井壁結(jié)構(gòu)形式及井壁施工工藝，進(jìn)而提高井筒掘進(jìn)斷面的利用率，降低工程造價(jià)的迫切性越來越突出。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種井壁總厚度小、造價(jià)低、施工工序少、且封水效果好的凍結(jié)井壁及其施工方法。
技術(shù)方案本發(fā)明一種帶鋼板隔水層的井壁，它由用混凝土(或巖石、金屬及其與混凝土的組合)砌筑而成的井壁承載層、隔水層和隔熱層組成。隔水層設(shè)在承載層和隔熱層之間，隔熱層緊靠井幫。隔水層由鋼板焊接而成，鋼板的內(nèi)表面上有柔性涂層。柔性涂層可以是具有防水和密封作用的瀝青涂層，也可以是油漆或是橡膠涂層。隔熱層由泡沫塑料或泡沫橡膠等低密度隔熱材料鋪設(shè)而成。
本發(fā)明一種帶鋼板隔水層的井壁的施工方法，采用分段下行方式掘砌施工，每向下挖掘出一個(gè)段高后，先沿井幫鋪設(shè)隔熱層，其次施工鋼板隔水層，然后用混凝土(或巖石、金屬及其與混凝土的組合)砌筑該段井壁的承載層，如此循環(huán)直至設(shè)計(jì)深度。
技術(shù)效果本發(fā)明帶鋼板隔水層的凍結(jié)井壁及其施工方法，其凍結(jié)井壁由承載層、隔水層、隔熱層三部分組成。承載層具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，用于抵抗由地層施加于井壁上的各種荷載以及井壁自重荷載，起承載作用，其材料為巖石、金屬、混凝土或它們的組合。防水層主要起隔水作用，由鋼板焊接而成。隔熱層主要起隔熱作用，兼起讓壓、勻壓作用，由低密度隔熱材料鋪設(shè)而成。其井壁由分段下行方法施工而成，在完成一個(gè)段高的挖掘工作后，沿井幫鋪設(shè)隔熱材料板，形成隔熱層，然后施工鋼板隔水層，最后施井壁承載層，如此循環(huán)直至設(shè)計(jì)深度。與現(xiàn)有帶夾層的雙層復(fù)合井壁相比，該種井壁厚度小，只有一層承載層，井壁厚度能減少30％～50％，工序少，可大大降低施工費(fèi)用，同時(shí)具有良好的隔水性能；與國外的單層井壁相比，該種井壁具有密封性能好、總厚度小、造價(jià)省的特點(diǎn)，可取代雙層凍結(jié)井壁及帶夾層的雙層復(fù)合凍結(jié)井壁，適用于沖積層及巖層內(nèi)的凍結(jié)法鑿井工程，可大大降低施工費(fèi)用，具有良好的隔水性能，具有廣泛的實(shí)用性。


附圖是本發(fā)明帶鋼板隔水層的凍結(jié)井壁橫斷面局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-井壁承載層，2-隔水層，3-隔熱層，4-井幫，5-掘砌工作面，6-井筒中心線具體實(shí)施方式
本發(fā)明一種帶鋼板隔水層的井壁，如圖所示，由承載層1、隔水層2和隔熱層3組成。隔水層2位于承載層1和隔熱層3之間，隔熱層3緊靠于井幫4。隔水層2由鋼板焊接而成，鋼板的內(nèi)表面上有柔性涂層。柔性涂層可以是具有防水和嘧封作用的瀝青涂層，也可以是油漆或是橡膠涂層。隔熱層由泡沫塑料或泡沫橡膠等低密度隔熱材料鋪設(shè)而成。該井壁主要用承載層1抵抗各種荷載的作用；用鋼板隔水層2封水；用隔熱層3隔熱、讓壓、勻壓，為形成合格的承載層1提供有利的溫度與荷載環(huán)境。
本發(fā)明帶鋼板隔水層的凍結(jié)井壁施工方法，采用分段下行方式掘砌施工，每向下挖掘出一個(gè)段高后，先沿井幫4鋪設(shè)隔熱層3，其次施工鋼板隔水層2，然后采用公知的承載材料(巖石、金屬、混凝土)，用公知的方法砌筑施工該段井壁的承載層1。常見的承載層有(鋼筋)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼板混凝土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鑄鐵(鑄鋼)弧形板混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)制弧形板組合筒結(jié)構(gòu)等。用薄鋼板在井壁承載層1外表面焊接拼裝成鋼板隔水層2，其焊縫達(dá)到不滲漏的要求。為防止鋼板對(duì)承載層1的溫度變形產(chǎn)生很強(qiáng)的約束，在鋼板面向承載層1的一側(cè)涂上柔性涂層。隔熱層3采用公知的低密度隔熱材料鋪設(shè)而成，如泡沫塑料、泡沫橡膠等。
采用分段下行掘砌施工方法的步驟如下1、沿井筒中心線6向下挖掘至工作面5處，完成一個(gè)段高井筒的開挖，停止掘進(jìn)；2、沿井幫4鋪設(shè)在地面制作好的低密度隔熱材料隔熱層3；3、在地面上將鋼板加工成規(guī)定的形狀，并完成鋼板上柔性涂層的施工，然后將帶有柔性涂層鋼板運(yùn)到工作面，與上一段井壁上的鋼板筒焊接連接在一起，形成新一段鋼板筒，完成該段高鋼板隔水層2的施工，施工中要求所有焊縫均不滲漏；4、然后采用承載材料(巖石、金屬、混凝土及其復(fù)合)砌筑施工該段井壁的承載層1，并使承載層1與鋼板隔水層2密貼在一起；5、重復(fù)1～4步，直至設(shè)計(jì)深度。
權(quán)利要求
1.一種帶鋼板隔水層的井壁，它包括混凝土(或巖石、金屬及其與混凝土的組合)砌筑而成的井壁承載層(1)，其特征在于在承載層井壁(1)外圈設(shè)有與其粘接為一體的鋼板隔水層(2)，鋼板隔水層(2)外圈設(shè)有緊貼于井幫(4)的隔熱層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼板隔水層的井壁，其特征在于所述的隔水層(2)由鋼板焊接而成，鋼板的內(nèi)表面上有柔性涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶鋼板隔水層的井壁，其特征在于所述的柔性涂層可以是具有防水和密封作用的瀝青涂層，也可以是油漆或是橡膠涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼板隔水層的井壁，其特征在于所述的隔熱層(3)由泡沫塑料或泡沫橡膠等低密度隔熱材料鋪設(shè)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶鋼板隔水層的井壁的施工方法，其特征在于采用分段下行方式掘砌施工，每向下挖掘出一個(gè)段高后，先沿井幫(4)鋪設(shè)隔熱層(3)，其次施工鋼板隔水層(2)，然后用混凝土(或巖石、金屬及其與混凝土的組合)砌筑該段井壁的承載層(1)，如此循環(huán)直至設(shè)計(jì)深度。
全文摘要
一種帶鋼板隔水層的井壁及其施工方法，它由用混凝土(或巖石、金屬及其與混凝土的組合)砌筑而成的井壁承載層、隔水層和隔熱層組成，隔水層設(shè)在承載層和隔熱層之間，隔熱層緊靠于井幫。隔水層由鋼板焊接而成，鋼板內(nèi)表面上涂有具有一定柔性的材料，如瀝青、橡膠等；隔熱層由低密度隔熱材料鋪設(shè)而成，如泡沫塑料、泡沫橡膠等。井壁采用分段下行方式掘砌施工，每向下挖掘出一個(gè)段高后，先沿井幫鋪設(shè)隔熱層，其次施工鋼板隔水層，然后施工該段井壁的承載層，如此循環(huán)直至設(shè)計(jì)深度。該種井壁的厚度小，具有良好的隔水性能，可大大降低施工費(fèi)用，具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號(hào)E21D1/14GK1932242SQ200610096290
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月2日
發(fā)明者楊維好, 黃家會(huì), 楊志江 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)