[发明专利]具有可压缩夹层的复合井壁及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有可压缩夹层的复合井壁及其施工方法，特别适用于穿过深厚地层的立井井筒，也适用于承受较大地压的巷道及峒室。

背景技术

为开采深部矿产资源，越来越多的矿井井筒需采用冻结法穿过深厚表土层或孔隙含水软岩层，相应地由于井壁周围水土压力的加大，井壁越来越厚。过厚的井壁不仅导致凿井费用急剧上升、工期成倍增加，而且面临严重的大体积混凝土温度裂缝难题，径向贯穿性的温度裂缝会使井壁封水性能难以达到设计要求。因此，如何合理减薄井壁厚度是超大直径(净直径8m以上)、超深井筒(井筒穿过地层深度为800～1500m)、建设中面临的关键难题之一。国外深井冻结井壁多采用铸铁丘宾块与混凝土复合井壁，或钢板混凝土复合井壁，这两类井壁施工工艺复杂，造价昂贵。对于深部冻结井壁，国内普遍采用双层钢筋混凝土井壁，为防止内层井壁产生温度裂缝，多数井筒通过在内、外层井壁之间夹1～2层薄塑料解除内、外层井壁之间的约束。传统的带塑料夹层的双层复合井壁基本解决了冻结井筒内井壁的防水问题，但其外层井壁不防水，内井壁须按承受静水压计算，对超大直径、超深井筒而言，井壁依然过厚。为了解决井壁过厚问题，专利号为ZL200610088128.3公开的“带接荐板的单层井壁及其施工方法”，克服了传统双层复合井壁的不足，大幅减薄了井壁厚度。但即使采用这种单层井壁结构，采用C100高强混凝土强度，对超大直径、超深井筒而言，井壁厚度也会超过3m。因此必须进一步减薄井壁厚度。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种能有效提高井壁极限承载能力，减薄井壁厚度，降低工程造价且缩短施工工期的具有可压缩夹层的复合井壁及施工方法。

技术方案：本发明的复合井壁，包括带有防水性的外侧井壁，内层井壁，所述的内层井壁为一层或多层，所述带有防水性的外侧井壁与内层井壁之间设有一层可压缩夹层，或带有防水性的外侧井壁与内层井壁之间、内层井壁各层之间均设有一层可压缩夹层。

所述的可压缩夹层为径向压缩率大于30％材料，如泡沫板、木材、橡胶或沥青。

本发明的施工方法，包括按段高从上至下或从下至上施工带有防水性的外侧井壁，其特征在于：

当内层井壁为一层时，在带有防水性的外侧井壁内侧铺设可压缩夹层，然后按段高从下至上施工内层井壁至设计高度；

当内层井壁为多层时，在带有防水性的外侧井壁内侧铺设可压缩夹层，然后由外向内逐层施工内层井壁及可压缩夹层，直至设计高度。

有益效果：本发明具有带可压缩夹层的复合井壁，最适用于提高立井井壁的承载能力。它是通过在井壁径向夹一层或多层压缩率较大的可缩材料，当井壁受到周围水土压力作用时，可压缩夹层在径向产生一定的压缩量，从而使井壁沿径向应力分布更加均匀，有效提高井壁的承载能力。与现有技术相比，通过使可缩夹层在径向产生一定的压缩量，能提高井壁水平极限承载力30％以上，有效减薄现有的井壁厚度，提高井筒掘砌断面利用率，大幅降低工程造价，其结构及施工方法简单，节约材料，在本技术领域具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的复合井壁结构横剖面图。

图2是本发明的复合井壁结构纵剖面图。

图中：1-外侧井壁，2-可压缩夹层，3-内层井壁。

具体实施方式

下面将结合附图中的一个实施例对本发明作进一步的描述：

本发明的复合井壁，主要由带有防水性的外侧井壁1、可压缩夹层2及内层井壁3组成，根据现场实际情况，内层井壁3可以为一层，也可以为多层，带有防水性的外侧井壁1与内层井壁3之间设有一层可压缩夹层2，或带有防水性的外侧井壁1与内层井壁3之间、内层井壁3各层之间均设有一层可压缩夹层2。可压缩夹层2位于两层井壁之间，当井壁受到地层压力时，可压缩夹层2被压缩，随可压缩夹层2的压缩，可压缩夹层2将外侧井壁1作用在其上的压力逐渐传递给内层井壁3，使井壁切向应力沿径向分布更加均匀，从而提高复合井壁整体承载能力。可压缩夹层2为径向压缩率大于30％材料，如泡沫板、木材、橡胶或沥青。

本发明的施工方法：在井筒周围用冻结法形成隔水帷幕，使开挖时井筒周围水压无法直接作用在外层井壁1上，按段高从上至下或从下至上施工外侧井壁1，通过使用现有的井壁接茬防水技术使外层井壁1具有良好的防水性；

当内层井壁3为一层时，在施工完成的外侧井壁1内侧铺设可压缩夹层2，然后按段高从下至上施工内层井壁3至设计高度；

当内层井壁3为多层时，在施工完成的外侧井壁1内侧铺设可压缩夹层2，然后由外向内逐层施工内层井壁3及可压缩夹层2，直至设计高度。