[发明专利]一种含水基岩环境下的防水抗渗混凝土单层衬砌施工方法

说明书

本发明提供一种含水基岩环境下的防水抗渗混凝土单层衬砌施工方法，属于井壁施工技术领域。该方法在上段井壁施工完成后，做下段井壁浇筑准备，安放并固定刃脚模板；对上段井壁的接茬处涂抹防水抗渗消缝涂层；在含水基岩冻结围岩内壁铺设功能性接触层；然后对冻结围岩施工径向钻孔，再施工竖向井壁钢筋和环向井壁钢筋；进而安装主体模板并固定；浇筑自修复抗渗混凝土材料形成自修复抗渗混凝土井壁，最后拆除竖向和径向张拉锚具，进入下一掘进段施工。该方法控制和降低了井壁混凝土的温度应力，消除或大大减少了井壁原生裂纹，增强了井壁接茬和混凝土自身的防水抗渗性能，增强和和发挥了围岩与井壁的共同抗渗和永久支护的能力。

技术领域

本发明涉及井壁施工技术领域，特别是指一种含水基岩环境下的防水抗渗混凝土单层衬砌施工方法。

背景技术

随着社会发展，地下资源的开采深度越来越深，立井井筒建设的深度也越来越深，井筒遭遇的含水层也越来越深，层数也越来越多，立井井筒井壁承受的水压也越来越大，导致井筒井壁设计的厚度也越来越大，高抗渗井壁设计与施工技术难度也越来越大。

目前煤矿井筒基岩主要以冻结法凿井工法为主，最大冻结深度达到了950m，按现有煤矿立井井筒设计规范，含水基岩段衬砌(井壁)设计主要有以下两种类型和施工工艺：

1.双层钢筋混凝土井壁或带中间夹层的双层钢筋混凝土井壁。该井壁结构主体分内外层井壁，外壁是短段掘砌而成，段高一般是4～4.5m，普通斜面接茬，没有整体性防水性能；内壁一般采用至下而上的一次浇筑钢筋混凝土，浇筑前铺设防水板，并与内壁一起形成防水结构，内外井壁间还需要注浆，共体形成井筒的永久支护。设置塑料夹层板的目的除了防水外，是为了在浇筑内壁时解除外壁对内壁混凝土的温度约束，减少内层井壁的温度裂纹。

但此类井壁施工工艺的突出问题是井壁总厚度或者内层井壁厚度偏大，混凝土等级偏高，而井壁防水目的并没有达到，需要进行反复注浆。该类井壁的最大内层井壁厚度已经达到来的2.2m以上，井壁混凝土强度设计已经达到了C80～C110以上。但即使如此厚和强度等级如此高，也没有解决井筒漏水问题。

此类井筒的实际情况是：井壁裂纹多，井筒漏水依然很严重，还需要进行后期的壁间和壁后注浆，反复注浆，工期长，造价昂贵，技术经济性差。

2.第二种是新型单层井壁。该井壁是采用短段掘砌和钢板接茬的单层钢筋混凝土井壁。该井壁结构是针对我国上述带加塑料板夹层的双层钢筋混凝土井壁的厚度问题而提出的，但实践检验该类型井壁防水性能不足，钢板接茬位置的注浆效果也难以实施，井筒井壁长期反复注浆，导致井筒维护价格昂贵，实际上还达不到双层井壁的抗渗效果，影响到矿井生产，导致该类型井壁结构受限。

本发明是基于“流固”耦合和高水压围岩与井壁共同作用理论的研究成果基础上开发的，集井壁衬砌结构设计理论新发现、井壁新材料、井壁新结构、施工新工艺为一体的含水基岩冻结井筒的单层井壁设计及施工方法，解决我国深井基岩冻结的高水压围岩井壁抗渗问题。按本发明实施的井壁，厚度比现有设计降低20％以上，混凝土强度降低1～2个以上等级，井筒每百米井壁涌水量小于0.5～1m3/hour，无需反复注浆就能达到井筒验收合格标准，一次成功到底完成掘砌的井筒井壁施工方法和技术。

发明内容

本发明提供一种含水基岩环境下的防水抗渗混凝土单层衬砌施工方法，解决井壁抗渗耐高水压的技术难题，确保井筒井壁满足我国最新井筒施工质量规范中有关“井筒涌水量”的验收标准。

该方法包括步骤如下：

a.在井壁的上段井壁施工完成后，做下段井壁浇筑准备，安放并固定刃脚模板；

b.对上段井壁的接茬凿毛并清除浮渣，然后涂抹防水抗渗消缝涂层，其中，接茬采用斜面或Z型斜面；

c.在含水基岩冻结围岩内壁铺设功能性接触层；