何玉琪

[摘 要] 從凍結(jié)法的施工過(guò)程出發(fā)，提出了復(fù)雜地質(zhì)下豎井井筒凍結(jié)法施工中提高井壁凍結(jié)質(zhì)量的技術(shù)措施，探究了井筒施工過(guò)程中凍結(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)與開(kāi)挖時(shí)間的確定方法，介紹了信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)在凍結(jié)法施工中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] 復(fù)雜地質(zhì);豎井井筒;凍結(jié)法

近年來(lái)人們愈加重視地下空間的開(kāi)發(fā)與利用，但由于受地質(zhì)環(huán)境和水文條件的影響，如在深厚土層、流砂、富水裂隙巖層中進(jìn)行井筒施工，采用常規(guī)施工方法難以維持土體和圍巖的穩(wěn)定。凍結(jié)法作為一種特殊的施工方法，具有支護(hù)靈活度高、隔水性好、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，被大量應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)豎井井筒施工過(guò)程中，尤其在不穩(wěn)定地層或含水極豐富的裂隙巖層中掘進(jìn)豎井井筒，凍結(jié)法施工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

一、凍結(jié)井壁施工技術(shù)措施

在豎井井筒施工過(guò)程中，凍結(jié)壁的破裂是常見(jiàn)問(wèn)題，基于此，我們從以下角度探究了凍結(jié)法在凍結(jié)井壁施工過(guò)程中的具體措施：

在施工前期，可以運(yùn)用井檢孔進(jìn)行取樣檢測(cè)，分析土層（尤其是黏土層）的物理力學(xué)參數(shù)，要明確土層與土體膨脹之間的關(guān)系，以此為基準(zhǔn)制定科學(xué)的凍結(jié)施工方案。另外，對(duì)于凍結(jié)孔的選取，應(yīng)充分考慮地層土的性質(zhì)等，確定大小、深度、間距最為適中凍結(jié)孔，從而獲得獲得最佳的凍結(jié)孔垂直效果，優(yōu)化孔圈結(jié)構(gòu)，提高凍結(jié)壁厚度的均勻性。

在具體施工過(guò)程中，應(yīng)將重點(diǎn)放在加強(qiáng)凍結(jié)上。通過(guò)降低鹽水溫度、延長(zhǎng)凍結(jié)時(shí)間，達(dá)到加強(qiáng)凍結(jié)效果的目的，從而提高凍結(jié)壁厚度及強(qiáng)度，使凍結(jié)壁形成穩(wěn)定的彈性結(jié)構(gòu)，減少施工過(guò)程中出現(xiàn)的變形問(wèn)題，減低外壁壓力，以提高凍結(jié)施工效果。另外，為提高井壁混凝土的強(qiáng)度，可以通過(guò)滲入外加劑的方式，使得混凝土強(qiáng)度的增幅超過(guò)凍結(jié)壓力的增幅，提升凍結(jié)施工質(zhì)量。

二、井筒掘進(jìn)施工中凍結(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)與開(kāi)挖時(shí)間的確定

首先在井筒凍結(jié)試運(yùn)營(yíng)階段，為了提高施工的穩(wěn)定性，需要定時(shí)檢測(cè)鹽水的溫度、流量以及凍土帷幕的擴(kuò)展情況，而且也要在必要時(shí)調(diào)整凍結(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。在凍結(jié)維護(hù)環(huán)節(jié)，應(yīng)依據(jù)實(shí)測(cè)溫度判定凍土帷幕是否達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，并檢驗(yàn)交圈達(dá)到設(shè)計(jì)溫度之后再開(kāi)展深孔試挖環(huán)節(jié)，在確保凍土帷幕內(nèi)土層無(wú)流動(dòng)水經(jīng)過(guò)或滲出后方可開(kāi)挖。

其次是開(kāi)挖時(shí)間的選取，最適宜時(shí)間是凍結(jié)壁已基本形成但在井筒范圍以內(nèi)，這樣不僅利于挖掘進(jìn)度的順利開(kāi)展，又可以避免涌水冒砂事故的發(fā)生。需要注意的是，不要為了追趕工程進(jìn)度，不顧凍結(jié)壁強(qiáng)度與厚度便急于挖掘，應(yīng)控制制冷量，把握好時(shí)間和進(jìn)度，不能過(guò)早停機(jī)和進(jìn)入維持階段。對(duì)于膨脹性較大的黏土層，務(wù)必將溫度控制在-10℃以下。此外，還要進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，確?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度與井壁厚度控制在合理范圍內(nèi)，必要時(shí)在井壁段中進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，以提高施工效果。對(duì)于膨脹性較大的黏土層，整個(gè)凍結(jié)施工過(guò)程宜采用短段掘砌、小段高速掘砌的方式。

對(duì)于凍結(jié)法在井筒掘進(jìn)過(guò)程中的應(yīng)用，我國(guó)普遍采用風(fēng)動(dòng)機(jī)具，但是這不適用于低溫環(huán)境，由于壓風(fēng)中的水會(huì)結(jié)冰，因此造成機(jī)具氣孔通道堵塞的現(xiàn)象，從而影響掘進(jìn)速度?；诖耍梢詮某凉竦慕嵌热ソ鉀Q，主要有兩種方法：一是過(guò)濾干燥法，利用活性炭和無(wú)水氯化鈣過(guò)濾壓風(fēng)中的水;二是利用冷凝器，使壓風(fēng)入井前的水蒸氣凝結(jié)成水流出去。

三、信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)在凍結(jié)法施工中的應(yīng)用

豎井井筒凍結(jié)法在復(fù)雜地質(zhì)下運(yùn)用時(shí)，應(yīng)完善施工監(jiān)測(cè)這一環(huán)節(jié)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息化監(jiān)控手段在豎井井筒凍結(jié)法施工過(guò)程中的運(yùn)用，有助于提升施工監(jiān)控效果，采用通訊系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)凍結(jié)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題并解決，將一切不安全施工現(xiàn)象和違章操作行為扼殺在搖籃里，杜絕安全事故的發(fā)生。具體來(lái)講，凍結(jié)施工監(jiān)測(cè)的主要包括：（1）對(duì)凍結(jié)管的監(jiān)控，凍結(jié)管的鉆進(jìn)深度，鹽水進(jìn)入凍結(jié)管的流速，從而減低凍結(jié)管的偏斜率;（2）對(duì)凍結(jié)帷幕的監(jiān)控，確保凍結(jié)壁的溫度在正常范圍內(nèi)，觀察凍結(jié)壁與隧道的膠結(jié)狀況，開(kāi)挖后的凍結(jié)壁表層溫度測(cè)量等等。通過(guò)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)力度，能夠獲得及時(shí)的信息反饋，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，提高整個(gè)工程的安全性。

凍結(jié)法是井筒穿過(guò)深厚土層、不穩(wěn)定含水層時(shí)采用的有效施工方法，具有適應(yīng)性強(qiáng)、隔水性好，支護(hù)靈活、環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)建井工程中凍結(jié)法得到了廣泛用應(yīng)用，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，但是在施工過(guò)程中因井壁設(shè)計(jì)不合理，凍結(jié)參數(shù)選取不當(dāng)，施工管理不細(xì)，井壁斷裂事故時(shí)有發(fā)生，我們應(yīng)深入研究?jī)鼋Y(jié)法在施工過(guò)程中的問(wèn)題以及具體措施，積累經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)和施工過(guò)程管理上進(jìn)一步研究改進(jìn)，對(duì)凍結(jié)法施工的應(yīng)用發(fā)展有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔廣心.深厚表土中豎井井壁的外載[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2013（3）.

[2]徐偉，申青峰.深厚覆蓋層中豎井井壁土壓力研究[J].建筑施工，2015，32（3）：221-224.

[3]張曉燕.井筒裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].工程技術(shù)研究，2017（6）.

[4]王磊.深立井井筒裝備一次成型安裝工藝的研究[J].科技風(fēng)，2015（12）.

[作者單位]

蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院

（編輯：李博寧）