大断面深立井井筒冻结表土段快速施工技术

王素芳

(晋城宏圣建筑工程有限公司， 山西 晋城市 048006)

在大断面、深立井井筒的施工中，通过不断的完善和发展施工技术，采用先进的配套机械设施及施工工艺，合理安排劳动组织，可以确保业主和施工单位获得更多的利益。本文主要在井筒的表土段采用冻结法，严格按照施工步骤，加强劳动组织及机械设备的管理，实现了快速施工，取得了较好的经济效益和社会效益。

1 工程概况

淮南矿业集团潘一煤矿东区工程主要包括3个井筒，分别为主井、副井以及回风井，在3个井筒的表土段都采用了冻结法进行施工。利用永久井架完成井筒的提升工作，要求其净直径为8 m，井筒设计深度(不含井底水窝)为904.2 m。经测量，表土段冻结深度为288 m，基岩段的深度为623 m左右。另外外壁的直径为11 m，壁厚大约为1500 mm，施工中在外壁和井帮之间要求铺设泡沫板，并采用强度为C30～C60的混凝土，掘进时将半径长度设计为5.5 m。此外，井筒的上部为新生界松散层，下部为石炭二叠系，主要构成成分包括钙质粘土、粗砂、细砂、粉砂以及粘土等，其中粘土的总厚度达到了113.37 mm，主要特征为吸水膨胀，另外细砂、粗砂以及粉砂等的总厚度也达到了79.63 mm。该工程井筒冻结孔平面布置见图1。

2 冻结掘进施工

2.1 锁口施工

在浅水文孔持续涌水的情况下，通过采用冻结施工技术，有效控制涌水量，临时进行锁口施工。要求深度设计为6 m，内外分别砌规格为370 mm和240 mm的普通砖墙。另外为了避免出现片帮现象，需要采用木板以及立柱等进行临时支护[1]。最后在完成锁口的施工工作之后，要求次日浅水文孔能够恢复正常涌水。

图1 井筒冻结孔平面布置

2.2 掘进施工

做好冻结站冷量的分配工作，根据实际情况更改循环方法，确保冻结能够和掘进进行有效匹配，以便于井筒中心的挖掘。在冻土还没有进入荒径之前，可以分别安排2台小型挖掘机和型号为HZ-6的中心回转抓岩机进行施工，另外设置3个大小为5 m3的吊桶，充分发挥机械化施工的优势，以便于快速施工。除此之外还可以采用挖超前小井控水，通过台阶式掘进施工，做好刷帮工作，吊盘副圈内布设一圈54 mm钢管,均匀布设20对闸阀，以此来形成一个环状的供气体系，保证20台风镐可以在不同的区位上同时展开施工作业，进一步扩展工程施工空间，从而有效改善施工现场的环境。

2.3 钢筋的绑扎

在钢筋绑扎的过程中要注意将竖筋和环筋间的排距保持在250 mm×200 mm，通过采用钢筋螺纹连接套将竖筋和上部位置上的直螺纹接头进行紧固，然后利用18#铁丝进行环筋的绑扎，要求每一个接头上都要有3道以上的扎丝，并保证横平竖直。

2.4 泡沫塑料板的铺设

为了尽量节约施工时间，泡沫板的铺设可以和钢筋绑扎工程的施工同步进行。泡沫塑料板需要在井帮温度低于0℃之后进行铺设，以此来避免井壁出现外压变形的现象[2]。在钉泡沫塑料板时可以采用2～4架竹梯，使用长度为100 mm的铁钉进行固定，确保其能够紧贴在井帮上，避免浇筑砼时发生掉落。

2.5 模板工程

根据该工程的地质特征及冻结情况，可以在冻土未进入荒径之前选择2.8 m的高模板，在进入荒径以后则可以改用4.3 m的大模板，注意空帮时间不得超出24 h，并且井帮位移不得超出50 mm。另外安排3台25 t的稳车悬吊，升降大模时一定要注意稳车悬吊的同步，避免发生模板变形。

2.6 外壁砌筑

在外壁砌筑时为了确保井壁的施工质量，主要采用了商品砼进行施工，并在砼中添加了适量的NF型高效减水剂。针对冻结表土段外壁的施工，主要设置了3台大小为3.0 m3的底卸式吊桶，利用这些底卸式吊桶可以保证砼能够经由自制分砼器及溜槽等顺利进入大模中进行震捣，震捣时要求同时开启6台插入式电动震动器，以此来保证砼能够分层入模。要求砼震捣密实后8 h以上方可拆模，避免出现蜂窝等问题。最后在进行砼浇筑时要适当的降低冷量供应，注意要将井内的温度保持在0℃以上，并确保砼的入模温度高于20℃，如果是在冬季施工则可以用温度为60℃～70℃的热水进行搅拌[3]。

2.7 井筒支护

在井筒支护施工中，需要在地面设立专门的混凝土搅拌站，安排1台型号为ZL50M的装载机负责砂石的运送工作，另外安排2台型号为PL-1000的二斗配料机根据施工方案设计配比值进行砂、石的调配，水泥在输入到搅拌机之前需要通过电子秤进行精确计量，确保其重量满足配比要求后经由专门的水泥输送螺旋泵输入到搅拌机内，同时开动3台型号为JS-750的搅拌机进行搅拌。由三套规格为159×6 mm的无缝钢管以及型号为DX-2.5的底卸式吊桶将搅拌好的混凝土经由特制封闭式缓冲溜槽输送到模板中。注意在输送过程中在井筒的东侧设置两套溜灰管，并在溜灰管的下端分别设置特制缓冲器，同时在缓冲器下部连接长度为10 m、规格为159 mm的无缝钢管，另外在井筒的西侧也设置一套溜灰管，把溜灰管的上口延伸到上层吊盘，下料时需要使用底卸式吊桶。通过采用该方法能够避免下料离析问题的发生，并实现了混凝土的连续化施工。

3 劳动组织及机械设备的管理

3.1 施工劳动组织管理

(1) 由于在该工程井筒施工中实行了项目法管理制度，因此在冻结掘进施工中需要将掘进班组和机电维修班组结合起来，针对直接工实行“四六”作业制，针对辅助工实行“三八”作业制。另外在掘进班组中设置一个专业打眼班，专门负责施工中的打眼以及爆破等工作，与此同时再设置4个综合作业班，主要负责出矸、清底、脱模、砌壁以及注浆等工作，与打眼班进行配合施工，实行滚班作业，尽可能加快凿岩速度，并确保凿岩施工的质量[4]。

(2) 所有职工在入岗前均需接受岗前劳动技能培训，入岗后要在老职工的带领和帮助下，尽快进入工作状态。通过实践表明，这种帮带制度效果良好，例如在钢筋绑扎过程中，两周内节省了大约1 h的劳动时间，表土段钢盘绑扎共节约4 h。

(3) 施工人员的绩效工资要与施工安全、施工质量等挂钩，以此来调动员工的工作积极性，增强其安全质量意识。通过奖惩制度的实施，确保工程施工的正规循环，保证每一道施工工序都能够有序进行。

(4) 在整个工程的施工过程中，要加强领导班子及技术组的监督和管理力度，确保工程能够在既定工期内顺利完工。

3.2 机械设备的维护和管理

在大断面深立井井筒施工中，通过将机械化配套和混合作业有机结合在一起，有利于工程的快速施工。在该工程施工中，主要围绕冻结掘进、凿眼、出矸、筑壁及井筒支护等施工环节，采用了先进的施工机械设备，充分发挥了这些机械设备的生产潜力，促进了深井的快速施工。与此同时还要注重对机械设备的维修和管理，通过实行包机保修制，成立由维

护工人和司机共同组成的包机组，尽量在工序转换的空闲时间或者在平时作业休息时间进行设备检修，做好机械设备的日常维护工作，保证设备能够时刻保持良好的运行状态[5]。另外要坚持在每循环施工结束之后进行设备检修，针对设备检修情况实施相应的奖罚制度，以减少辅助作业时间。

4 总 结

在大断面深立井井筒冻结表土段的施工过程中，通过采用立井快速施工技术，加强劳动组织及机械设备的管理，有效调动了施工人员的工作积极性，同时还可以充分发挥机械化施工的生产潜力，加快了建井的速度，确保了工程施工的质量，缩短了矿井建设工程的总施工工期，获得了更多的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]李飞越.立井井筒外冻结法施工壁快速掘砌技术[J].煤炭工程,2008(01)：45-46.

[2]张世芳,杨小林.深厚表土矿井建设技术[M].北京:煤炭工业出版社,2002：161-162.

[3]许舒荣,李长忠,等.快速高效冻结技术在立井井筒冻结施工中的应用[J].建井技术,2007(28)：241-242.

[4]许振龙.顾桥矿南区回风井表土段打钻、冻结快速施工技术[J].水力采煤与管道运输,2009(01)：34-35.

[5]高晓林.立井井筒表土段快速施工[J].建井技术，2007(05):92-93.