[发明专利]双钢板局部约束混凝土井壁

说明书

一、技术领域

本发明创造涉及双钢板局部约束混凝土井壁，尤其适用于矿井建设之深厚冲积层与富水岩层中的深立井井筒，如普通凿井法、冻结法、钻井法和沉井法凿井井筒。

二、背景技术

随着我国深部矿产资源的开发，井筒建设深度不断增大，井壁承载力不得不大幅增加，以承受越来越大的深部地压与水压。为此，只有两种途经：一是井壁结构不变，提高材料强度及厚度；二是改变井壁结构。目前常用的钢筋混凝土壁结构已难以适应深部矿井建设的需要，而国外惯用的铸铁或铸钢井壁、丘宾块井壁、混凝土弧板井壁需在地面预制、井下组装，其施工技术复杂、难度大、成本高，质量难以保证。

已有技术，通过在井壁内部设置环形闭合骨架，提高井壁的整体承载力。该井壁的金属骨架，不能使井壁内表面混凝土由平面受力状态变为三向受力状态，不能充分发挥井壁内侧混凝土的三轴抗压强度。

已有的技术，例如通过在井壁内表面设置钢板浇筑形成内侧单层钢板混凝土井壁。由于内侧钢板仅仅通过背面的锚卡与混凝土粘结，受载过程中容易与混凝土剥离，导致内侧混凝土不能充分发挥三轴抗压强度，水平承载力提高幅度有限。

已有技术，通过在井壁内、外表面设置双层钢板、径向连接件浇筑形成混凝土井壁。但是，井壁受力的最不利部位是其内侧区域，该型井壁利用双层钢板对井壁实施整体径向约束，一方面，钢板用量很大，但对井壁内侧含钢率的提高有限；另一方面，井壁外侧混凝土的强度提高，对井壁水平承载力的贡献不大。事实上，内侧混凝土是井壁承载的核心区，而现有双层钢板混凝土井壁未能有针对性地提高井壁内侧的材料强度，经济性相对较差。

三、技术内容

（1）发明目的

鉴于已有技术存在的问题，本发明创造旨在提出一种结构更合理、成本较低、施工难度较小并具有更广泛适用性的双钢板局部约束混凝土井壁。

（2）技术方案

本发明创造双钢板局部约束混凝土井壁，它包括：内侧钢板筒、外侧钢板筒、内侧竖向钢骨、外侧竖向钢骨、径向连接件，浇筑于内、外侧钢板筒及其与井壁模板或围岩体之间的混凝土。内、外侧钢板筒都是由多段预弯成形的曲面钢板焊接而成的周向封闭结构；内、外侧竖向钢骨均为H型钢、槽钢或其他型钢；内、外侧钢板筒通过焊接或螺栓等分别连接固定到内、外侧竖向钢骨上；两层钢板筒之间通过径向连接件连接。具体如下：

一种双钢板局部约束混凝土井壁，包括内侧钢板筒1、外侧钢板筒2、内侧竖向钢骨3、外侧竖向钢骨4、径向连接件5及混凝土；

内侧钢板筒1设置在井壁内表面；内侧钢板筒1是沿井筒周向，由多个弧段的段曲面钢板通过焊接组成封闭圆筒结构；沿井筒纵向，相邻钢板筒之间直接或间接（钻井井壁段间存在法兰板时）通过焊接连接；

外侧钢板筒2设置在井壁内部，外侧钢板筒2到内侧钢板筒1的距离可调；外侧钢板筒2是沿井筒周向，由多个弧段的曲面钢板对接或搭接组成圆筒结构，周向的相邻曲面钢板之间是焊接、铆接或通过螺栓连接；沿井筒纵向的相邻曲面钢板筒之间是直接或间接焊接构成竖向连续结构，或者在井壁段接茬部位留设间隔做成非连续结构；

内侧竖向钢骨3紧邻在内侧钢板筒1的外侧布设；内侧竖向钢骨3是由型钢段通过焊接或螺栓连接而成的竖直结构；内侧竖向钢骨3与钢板筒1之间通过螺栓或焊接连接；

外侧竖向钢骨4紧邻于外侧钢板筒5的内侧或外侧；外侧竖向钢骨4是由型钢段通过焊接或螺栓连接而成的竖直结构；外侧竖向钢骨4与外侧钢板筒2之间通过螺栓连接或焊接连接；

内侧钢板筒1与外侧钢板筒2通过径向连接件5实现径向连接；

通过在内侧钢板筒1、外侧钢板筒2之间浇筑混凝土，并在外侧钢板筒2与井壁模板的环形空间内、或外侧钢板筒2与围岩体之间的环形空间内浇筑混凝土，形构成整体的筒状井壁。

钻井井壁段间存在法兰板时，内侧钢板筒1的相邻钢板筒之间间接通过焊接连接（即：钻井井壁分段预制时，每段井壁的钢板筒与两端法兰板焊接；井壁安装时，相邻井壁段之间直接接触的法兰板之间再焊接连接）。

内侧竖向钢骨3的型钢段是H型钢或槽钢或类似型钢；外侧竖向钢骨4的型钢段是H型钢或槽钢或类似型钢；径向连接件5是双端带丝的螺纹杆及螺帽或类似构件。

混凝土是普通混凝土、高性能混凝土或纤维混凝土；内侧钢板筒1与外侧钢板筒2之间浇筑混凝土的强度与外侧钢板筒2外的环形空间内浇筑混凝土的强度相比，混凝土的强度等级相同，或者前者高于后者。

（3）技术效果