冻结法施工立井井筒壁座临时支护方式的选择与比较

冻结法施工立井井筒壁座临时支护方式的选择与比较[摘要]简要介绍了高家堡矿井主、副、风井井筒壁座采用的临时支护方式，并分析了各自的优缺点，并提出了自己的观点。[关键词]壁座冻结管临时支护方式比较

中图分类号：td265.3 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）22-0081-01

一、问题的提出

立井壁座是一项重要的结构性工程。壁座特点是混凝土标号高、厚度大、整体浇筑。采用冻结法施工的立井井筒，主要采用双层井壁，但壁座必须一次浇筑。在这个前提下，壁座处外壁应与内壁一起浇筑，这样就带来了外壁掘砌的临时支护问题。临时支护经常采用锚网喷支护，这样就带来了打锚杆可能破坏冻结管的新问题。如何解决临时支护与冻结管保护问题，高家堡矿井三个立井井筒采用了三种处理方式，本文对该三种方式进行对比分析，总结出优点、缺点，相信对类似工程有借鉴价值。

二、工程概况

高家堡矿井位于陕西省长武县境内，设计生产能力5.0mt/a，立井开拓。设计有主、副、风井三个立井井筒，由于井田内水文地质条件复杂，含水层较多，井筒均设计为双层井壁结构，均采用冻结法施工。三个井筒壁座都处于冻结段内。主、副、风井壁座设计高度均为12m，体积均超过600m？。

井筒及冻结设计主要参数如下：

主井：井深859.5m，净直径7.5m，最大掘进直径11.2m，壁座位置749-761m，砼厚度1.85m；冻结深度783m，壁座处冻结圈径16.7m。副井：井深841.5m，净直径8.5m，最大掘进直径12.6m，壁座位置764.5-776.5m，砼厚度2.05m；冻结深度850m，壁座处冻结圈径18.1m。

风井：井深820.5m，净直径7.5m，最大掘进直径11.2m，壁座位置761.5-773.5m，砼厚度1.85m；冻结深度830m，壁座处冻结圈径16.7m。

三个井筒外壁采用金属大模板，内壁采用小模板倒模施工。

三、施工顺序

三个井筒外壁掘砌至壁座位置，施工壁座区临时支护，继续向下掘进及外壁施工，副、风井外壁掘砌到底后，由下至上处连续浇筑内壁和壁座；主井为外壁掘砌至799m位置后，由下而上连续浇筑内壁和壁座。

四、壁座临时支护方式的选择

主井：井筒壁座随外壁掘进完成并采用c30素砼支护，壁座掘进完成后外壁继续向下掘砌38m后转入套内壁施工。套内壁至壁座段停止套壁，采取打眼放炮将整个壁座段壁座处素砼破除，然后从下自上连续浇筑壁座。壁座破除后二次临时支护方式为借用绑扎的壁座外层竖向钢筋，沿竖筋外侧平铺网孔径不大于30mm的钢丝网。副井：井筒在外壁掘砌至壁座上部两模（8.4m）位置时开始，利用模板加块方法将外壁模板直径扩大掘进直径至外壁外侧，也即把

外壁外径作为模板直径（13.2m），留出了壁座空间，整个壁座段增加了c30素混凝土临时支护层作为壁座施工的临时支护，不再拆除。然后继续向下掘砌65m至井底，由下至上连续施工内壁和壁座。

风井：井筒壁座随外壁掘进完成并采用c30素砼支护，壁座掘进完成后外壁继续向下掘砌47m至井底后转入套内壁施工。套内壁至壁座位置后停止套壁，采取打眼放炮将整个壁座段素砼破除，打少量锚杆，喷浆100mm，将壁座外层钢筋接下来作为壁座浇筑的二次临时支护。

五、临时支护效果对比

在整体浇注壁座施工中壁座的临时支护方式直接关系到施工的

安全，在此主要从施工安全和可靠性进行对比。

由于三个井筒壁座均处于冻结段，壁座荒径距冻结管距离均为2.75m，冻结管破坏后盐水外漏会对冻结壁造成影响，危及生产安全。因此壁座处的素砼临时支护破除时对冻结管的震动破坏较大，且打锚杆时可能击穿冻结管，应注意对冻结管的保护。

主井二次临时支护采取钢筋挂网支护，优点是：施工工艺简单，支护成本低，施工速度快，不会对冻结管造成破坏。缺点是：壁座素砼放炮破除后未打锚杆喷浆，围岩未封闭，暴露时间太长易造成围岩风化出现掉渣及片帮，存在较大安全隐患。

副井采用外层素砼支护，优点是：减少了放炮破除素砼支护时对围岩造成二次扰动和对冻结管破坏，施工安全系数高；简化了施工工序，施工速度快。缺点是：壁座与岩壁未直接接触；需要拆除并

重新组装模板，施工工序繁琐；增大了壁座掘进半径放炮对冻结管的破坏性增大。

风井二次支护采取打锚杆挂网喷浆支护，优点是：施工速度快，施工简便，消耗材料少，支护成本低。缺点是：壁座素砼放炮破除时对冻结管有影响；打锚杆时可能损坏冻结管，导致盐水外漏引发事故，支护过程中暴露时间太长，可能导致锚喷开裂掉渣存在安全隐患。

六、施工过程中出现的问题

主井在壁座浇筑前拆除了c30混凝土支护后，未采用锚喷支护对围岩进行加固和封闭，只采用绑扎外层钢筋加钢丝网保护，壁座浇筑期间，因围岩暴露时间过长出现大面积片帮，外环钢筋被挤压严重变形危及生产安全。因此不得不拆除原来二次临时支护，清理掉落矸石重新打锚杆挂网喷浆支护。拆除原临时支护并重新支护过程耗费时间长，对工期造成了影响，在拆除过程中亦存在较大安全隐患。打锚杆过程中，对两个冻结管造成了破坏，导致冻结管盐水渗漏。

副井采用在壁座外增加外层临时支护素砼层支护，未对冻结管造成二次破坏，不影响生产安全。但是壁座与岩壁未直接接触，壁座处摩擦力大大减小，今后是否会造成壁座下滑还有待时间验证。风井二次支护采取打锚杆挂网喷浆支护，在打锚杆时未对冻结管造成破坏。由于壁座下部马头门、回风道及内壁施工时间较长，壁座处喷浆不均匀，厚度较薄（30mm），造成浆皮开裂掉渣，外层钢

筋（竖筋环筋）与钢丝网联合阻挡掉落岩块和浆皮，保证了施工安全。

主、风井在壁座处浇筑素砼临时支护时预留了爆破缝隙，爆破施工时未对井筒外壁造成影响。在壁座掘进完成至壁座混凝土施工前，通过对主、副、风井的外壁进行观测发现外壁未出现沉降现象。

七、总结

高家堡矿井井筒外壁为全基岩掘进，外壁掘进过程中在岩壁上形成了凹凸不平的表面，实际上相当于无数个小壁座，而且外壁混凝土与岩壁粘结牢固，其摩擦阻力足以支撑外壁重量，因此外壁的重力不会完全作用于井筒壁座上。但是内壁与外壁为较光面接触，其重量作用于内外壁摩擦力和井筒壁座之上，因此壁座的质量影响到井筒的质量，为保证井筒及壁座的质量，壁座需整体浇筑。要实现整体浇注，就要面对壁座区段的临时支护方式选择问题。临时支护主要考虑为壁座浇筑施工创造安全施工条件，因此选择安全可靠的临时支护方式，对于安全生产、缩短工期尤为重要。

高家堡矿井主、副、风井井筒壁座采用不同的临时支护方式，通过对比分析发现：壁座随外壁掘进并采用素砼临时支护是安全可靠的，并且在破除素砼时控制打眼角度，合理装药是不会对冻结管造成破坏；二次支护选择打锚杆挂网喷浆是比较合理的，但打锚杆时应控制好角度和深度；副井采用外层素砼支护虽简化了施工工序，施工安全，但是是否会造成井筒存在下沉仍需观测。因此，经过对比，个人认为：高家堡矿井风井井筒壁座的临时支护方式是安全合