深厚表土立井冻结施工技术研究应用

摘 要：文章首先简明扼要的概括了冻结施工所应用的原理，以及深厚表土立井冻结的施工现状，然后又通过理论和实际相结合的方式，对深厚表土立井冻结施工技术的应用流程进行了深入、系统的分析，供各施工单位及有关人员参考。

关键词：深厚表土立井；冻结施工技术；应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.088

0 引言

立井冻结的条件与之前相比变得越来越复杂，冻结的范围和深度都在不断扩大，以冻结强度降低、扩展速度变慢为代表的冻结问题，引起了有关人员的重视。因此，对冻结施工技术进行研究是非常有必要的。

1 冻结施工所应用的原理

对深厚表土立井而言，冻结施工通常被应用于井筒开挖之前，也就是说，施工人员通过对人工制冷技术的准确应用，将存在于立井周围的含水地层以及其他稳定性较差地层进行冻结，并形成封闭性较强的冻结壁，用以对地压进行抵抗，同时使立井周围区域所具有的地质条件在短时间内得到更改，为下一阶段掘砌工作的开展奠定良好基础[1]。一般来说，冻结施工主要的应用对象有：松软泥岩层、裂隙含水层以及不稳定冲积层等。

2 深厚表土立井冻结施工的现状

2.1 冻结管出现断裂

在对深厚表土立井进行掘砌的过程中，较易出现的问题之一就是冻结管的断裂，导致这一问题出现的原因主要是，近几年，随着立井冻结深度的不断增加，施工人员在掘砌过程中不可避免会遇到深厚粘土层，因此，冻结管断裂的情况必然会随之增多。

想要对该问题进行有效解决，其核心因素在于对冻结壁内部的温度进行降低，通过对冻土所具有强度的有效提升，实现对井帮变形问题的精确控制[2]。在实践的过程中施工人员发现，立井冻实虽然能够在一定程度上降低冻裂管的断裂几率，但该法存在一个较为明显的弊端，就是施工成本较高。因此，想要应用最经济、有效的方式，完成对冻结壁所具有强度进行提升的工作，施工人员可以视情况对冻结施工技术进行应用。

2.2 掘进段高较易受到影响

掘进段指的是尚未经过支护的掘进段高度。由于能够对段高产生影响的因素较多，仅仅通过模型无法将施工过程中可能遇到的种种复杂情况进行完全、真实的模拟。现阶段，在深厚表土立井施工的过程中，出现频率较高的施工方式为工程类比法，大量的实践经验以及针对冻土所具有力学性质所开展研究工作的成果，都在一定程度上提升了段高选择的科学性。对掘进段高产生影响的主要因素有以下几个，分别是：掘进速度、冻结壁内部温度、形成过程以及地压。

3 深厚表土立井冻结施工技术的应用流程

3.1 制定方案

应用冻结技术对深厚表土立井进行施工的过程中，施工人员可以根据实际情况选择小型挖掘机和抓岩机用以辅助施工的开展。一般来说，立井所对应掘砌段高约为3.5m，而在冻土进行荒径之前，掘砌段高约为2.5m。在对外壁进行浇筑的过程中，施工人员所选用金属模板高度通常为1.2m。深厚表土立井冻结施工过程中，常见机械设备配置见表1。

3.2 确定参数

立井冻结深度需要穿过风化带。如果位于冲基层底部的基岩下方30m处，仍旧存在含水层，此时至少需要伸入不透水基岩的内部约10m的位置。因此，在对立井冻结深度进行确定时，施工人员需要根据实际情况对参数加以调整。

3.3 所应用工艺

3.3.1 掘进

对于深厚表土立井而言，由于其具有表土层厚的特点，因此，想要实现对施工效率的提升，施工人员在进行表土段施工的过程中，应当选择小型挖掘机与抓岩机相配合，用以完成挖掘和装土的工作。在选择将挖掘机和抓岩机进行结合，用以辅助立井施工的过程中，施工人员应当将处于井下的吊桶进行交替装土并提升，这样做的目的在于保证挖掘机具有相应的作业空间。

在段高掘进的过程中，施工人员首先应当进行小断面的掘进，然后再进行全断面的掘进，直至其与设计段高相符合。在对小断面进行掘进时，挖掘机应当保证始终垂直于两喇叭口的连线，且靠近井壁而存在，在施工过程中，与抓岩机相配合，用以完成吊桶两侧的同时装土。另外，在施工^程中，如果遇到塑性较强的粘土，施工人员则应当应用挖掘机对其进行松动，然后再将其统一堆放于窝罐周边处，下罐之后再应用抓岩机将其装入相应的吊桶之中。

3.3.2 立模

在立模的过程中，施工人员可以选用金属模板完成外壁的浇筑工作。金属模板普遍设有翻转挤压式的合茬窗口以及双面刃脚，上述部分的设置均用以保证合茬区域的密实和平整。在找平工作面之后，施工人员便可以根据立井所具有的中心线，对模板进行校正，然后开始对混凝土的浇筑。

3.3.3 泡沫板的铺设

在段高掘进的施工告一段落后，施工人员需要完成泡沫板的固定工作。泡沫板最主要的作用在于对冻结所产生压力具有的作用进行延缓，以及保温隔热，因此，保证泡沫板铺设的合理性，可以在一定程度上实现对混凝土浇筑完成的井壁进行养护的目标。

3.3.4 混凝土浇筑

混凝土的拌制工作通常交由地面搅拌站负责，而混凝土的下料则需要经由底卸式吊桶。当装载着混凝土的底卸式吊桶仅入立井之后，施工人员首先需要将其所装载的混凝土卸下，并放置在受灰分灰器之中，再完成入模，最后将入模的混凝土进行振捣，保证其密实性。

4 结论

综上所述，深厚表层立井施工对立井深度、冻结孔布置情况、冻结管的防裂控制等方面内容都具有一定的要求，文章以制定方案、确定参数和应用工艺作为主要切入点，对深厚表土立井冻结施工技术的应用进行了研究，希望可以为相关工作的开展提供参考依据。

参考文献：

[1]牛福龙.深厚冲积层大直径立井冻结施工技术[J].煤矿支护，2013（01）：21-23+38.

[2]王素芳.大断面深立井井筒冻结表土段快速施工技术[J].采矿技术，2014（03）：33-34+47.