CN111173038B - 一种竖井的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基坑工程施工技术领域，尤其是涉及一种竖井的施工工艺，包括以下步骤：S1：井口施工，安装护壁钢筒；S2：浅层开挖，对护壁钢筒内及以下的土体进行开挖，形成浅层基坑；S3：深层开挖，向浅层基坑内注水，边开挖边吸泥，直至设计深度；S4：井底施工，在井底做防水处理；S5：护壁施工，吊装预制钢护筒至竖井底部，并逐节接高；S6：内衬施工，在预制钢护筒与井壁之间浇筑混凝土内衬墙。本发明的优点是优点提高了井壁的承压能力和稳定性，降低了井道坍塌的可能性，保障了施工安全。

Description

一种竖井的施工工艺

技术领域

本发明涉及基坑工程施工技术领域，尤其是涉及一种竖井的施工工艺。

背景技术

竖井是开挖或清理坎儿井暗渠时运送地下泥沙或淤泥的通道，也是送气通风口。井深因地势和地下水位高低不同而有深有浅，一般是越靠近源头竖井就越深，最深的竖井可达90米以上。竖井与竖井之间的距离，随坎儿井的长度而有所不同，一般每隔20-70米就有一口竖井。

施工深度较深的竖井时常常会面临一些问题，比如地下水对竖井开挖的影响，以及对竖井结构强度的影响；再者，随着竖井深度的增加，竖井底部所受到地下水的浮力会不断增大，在一定程度上会影响到竖井的稳定性。另外，竖井的排水开挖施工对周边环境影响较大，特别是对于超深大直径竖井的排水施工，降水量大，周边环境影响更突出，施工风险大。

发明内容

本发明的目的是提供一种竖井的施工工艺，其优点是提高了井壁的承压能力和稳定性，降低了井道坍塌的可能性，保障了施工安全。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种竖井的施工工艺，包括以下步骤：

S1：井口施工，安装护壁钢筒；

S2：浅层开挖，对护壁钢筒内及以下的土体进行开挖，形成浅层基坑；

S3：深层开挖，向浅层基坑内注水，边开挖边吸泥，直至设计深度；

S4：井底施工，在井底做防水处理；

S5：护壁施工，吊装预制钢护筒至竖井底部，并逐节接高；

S6：内衬施工，在预制钢护筒与井壁之间浇筑混凝土内衬墙。

通过采用上述技术方案，本发明的竖井施工工艺中，通过采用护壁钢筒来提高井口处的结构强度，避免后续施工时从井口处坍塌，同时为浅层开挖的初始段做铺垫，提高了开挖时的可靠性；通过采用注水的方式来进行深层开挖，能够使水压抵消土体对井壁带来的部分压力，提高施工的安全性；通过采用预制钢护筒来加强井壁强度，提高其抗压能力；通过在预制钢护筒与井壁之间浇筑混凝土内衬墙，使三者之间紧密的结合在一起，形成统一的受力整体，进一步提高井壁的承压能力和稳定性，降低了井道坍塌的可能，保障了施工安全。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：在步骤S1中还包括以下步骤：

A1：通过液压设备将若干根钢管垂直压入竖井施工区域的土体内，再拔出，反复数次，对土层进行松土；

A2：向竖井施工区域表面喷水，使其在步骤A1的处理下快速渗入土层内；

A3：将护壁钢筒吊装就位，通过液压设备将护壁钢筒缓慢地压入地下，直到护壁钢筒顶端高于地面20cm；

A4：在护壁钢筒高于地面的外侧壁处安装圈梁，将护壁钢筒与地面固定在一起。

通过采用上述技术方案，方便将护壁钢筒压入地下，降低了施工难度。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述钢管的长度为4m-6m、直径为5cm-10cm。

通过采用上述技术方案，根据需要可以做适应性的调整。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：在步骤S2中，随着开挖深度的增加，在井壁上喷涂细石混凝土作为保护层。

通过采用上述技术方案，用于对井壁进行加固，抵抗土体对井壁施加的压力，提高施工的安全性。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：在步骤S3中还包括以下步骤：

封底，通过高压管将混凝土打入深层土中，使水泥浆与土体混合，形成连续搭接的基底加固层；

注水，向竖井内进行注水，水面低于井口1m-1.5m；

开挖，采用钻机向下开挖，泥水混合物沿管道被抽送至地面，通过泥浆处理系统处理，直到漏出基底加固层，深层开挖结束。

通过采用上述技术方案，对井底进行封堵能够防止地下水源源不断的涌入竖井内而对井壁造成破坏，从而间接的对井壁进行了加固。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：在步骤S4中还包括以下步骤：

将竖井内的水抽出，抽水的过程中，水位每下降2-3米，在该2-3米的井壁上喷射细石混凝土作为保护层；

向基底加固层表面喷涂细石混凝土并抹平，形成粘合层；

在粘合层表面铺设防水卷材；

向防水卷材表面喷涂细石混凝土并抹平，形成稳固层。

通过采用上述技术方案，在井壁上喷射细石混凝土能够对井壁进行支护，提高其承压能力；防水卷材的铺设主要起到阻水的作用；通过抹平的方式，保证井底的平整度，避免安装预制钢护筒时发生倾斜。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：在步骤S5中还包括以下步骤：

吊装，将预制钢护筒吊装下降至距井底1米的位置；

调整，水平移动预制钢护筒，并通过测量仪器测量预制钢护筒四周距井壁的距离，使之保持相同；

固定，取三根导向杆，对应插接至预制钢护筒的导向环内，导向杆设有螺纹孔的一端抵在稳固层上，然后喷涂混凝土对导向杆进行固定，喷涂后将混凝土表面刮平；

接长，待混凝土凝实后，将预制钢护筒下放至竖井底部，然后取下一节导向杆螺纹连接至第一节导向杆上，重复操作，直到导向杆的总高度高于井口20cm-50cm；

接高，逐节对预制钢护筒进行吊装，使下一节预制钢护筒的插槽插接至上一节预制钢护筒的插板上。

通过采用上述技术方案，先通过吊装预制钢护筒找准导向杆的位置，然后再通过导向杆对预制钢护筒进行限位和导向，两者之间能够相互作用，同时能够保证后期浇筑的混凝土的壁厚相同，避免受挤压力时由于受力不均而发生断裂。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：在步骤S5中，当预制钢护筒的总高度高于井口时，拆除位于顶部的导向杆。

通过采用上述技术方案，防止高出井口的导向杆对后续的施工造成影响。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述预制钢护筒为圆柱状，其内部中空且两端为敞口，预制钢护筒的一端开设有插槽、另一端一体连接有与插槽相适配的插板；所述预制钢护筒的外壁上固接有三个导向环，三个导向环以预制钢护筒的轴线为中心呈圆周分布。

通过采用上述技术方案，接高时，只需对下一节预制钢护筒进行吊装，然后沿导向杆往下放即可，无需担心预制钢筒偏移。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述导向杆的一端开设有螺纹孔，所述导向杆上与螺纹孔相对的一端固接有与螺纹孔相适配的螺杆。

通过采用上述技术方案，导向杆不仅能够对预制钢护筒进行导向和定位，保证插槽准确的与插板插接配合，还能避免预制钢护筒在下放的过程中由于来回摆动而对井壁造成破坏。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、本发明的竖井施工工艺中，通过采用护壁钢筒来提高井口处的结构强度，避免后续施工时从井口处坍塌，同时为浅层开挖的初始段做铺垫，提高了开挖时的可靠性；通过采用注水的方式来进行深层开挖，能够使水压抵消土体对井壁带来的部分压力，提高施工的安全性；通过采用预制钢护筒来加强井壁强度，提高其抗压能力；通过在预制钢护筒与井壁之间浇筑混凝土内衬墙，使三者之间紧密的结合在一起，形成统一的受力整体，进一步提高井壁的承压能力和稳定性，降低了井道坍塌的可能，保障了施工安全；

2、通过在井壁上喷涂细石混凝土来对井壁进行加固，抵抗土体对井壁施加的压力，提高施工的安全性；

3、通过吊装预制钢护筒找准导向杆的位置，然后再通过导向杆对预制钢护筒进行限位和导向，两者之间能够相互作用，同时保证后期浇筑的混凝土的壁厚相同，避免受挤压力时由于受力不均而发生断裂。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图；

图2是体现护壁钢筒安装的示意图；

图3是体现浅层开挖后的示意图；

图4是体现深层开挖前注水的示意图；

图5是体现深层开挖后的示意图；

图6是体现施工完毕的示意图；

图7是体现预制钢护筒结构的剖视图；

图8是体现预制钢护筒整体结构的俯视图；

图9是体现导向杆结构的示意图。

附图标记，1、护壁钢筒；11、圈梁；2、竖井；21、保护层；22、浅层基坑；23、基底加固层；24、粘合层；25、防水卷材；26、稳固层；3、预制钢护筒；31、插槽；32、插板；33、导向环；4、导向杆；41、螺纹孔；42、螺杆；5、混凝土内衬墙。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种竖井2的施工工艺，包括以下步骤：S1：井口施工；S2：浅层开挖；S3：深层开挖；S4：井底施工；S5：护壁施工；S6：内衬施工。

参照图2，步骤S1中，主要是对护壁钢筒1进行安装，提高井口处的结构强度，避免后续施工时从井口处坍塌。护壁钢筒1的直径根据施工的需要进行设计，护壁钢筒1的高度根据不同的地形来选取，一般为4m-6m，这样设计的另一目的是为浅层开挖的初始段做铺垫，提高开挖时的可靠性。

护壁钢筒1安装的具体操作步骤为：

A1：准备若干根长6-8米、直径为5-10cm的钢管，然后通过液压震动垂将准备好的若干根钢管垂直打入竖井2施工区域所在的土体内，再拔出，反复数次，对土层进行松土；

A2：通过喷水设备在竖井2施工区域表面喷水，经过步骤A2的松土处理后，水能够快速的渗入地下，使坚固的土层变得松软；

A3：通过起重机或其他吊装设备将护壁钢筒1吊装就位，然后通过液压设备将护壁钢筒1缓慢地压入地下，直到护壁钢筒1顶端高于地面20cm左右；

A4：在护壁钢筒1高于地面的外侧壁处安装圈梁11，将护壁钢筒1与地面固定在一起，具体可选用钢筋混凝土浇筑的方式来实现。

参照图3，步骤S2中，井口施工完成后，利用多台挖掘机结合吊机对浅土层开挖，这里的浅土层是指未出现地下水的区域，浅土层的深度范围一般为12m-16m，该数值范围需要根据当地的地下水位情况适当调整。初步开挖时，护壁钢筒1能够对井壁起到一定的支撑作用，承载土体向井内施加的压力，随着竖井2深度的增加，压力会逐渐增大，此时，工作人员通过压力喷枪在井壁上喷涂细石混凝土作为保护层21，用于对井壁进行加固，提高施工的安全性；当开挖至见水（仅为渗水，不会喷涌）时，浅层开挖结束并形成浅层基坑22。由于浅层开挖为干开挖，无需做水土分离处理，因此施工较快，在一定程度上缩短了工期。

参照图4，步骤S3中，深层开挖前需要对井底进行封堵，防止地下水源源不断的涌入竖井2内对井壁造成破坏，从而间接的对井壁进行加固。具体可通过高压旋喷桩来实现，将高压旋喷桩的高压管打入深层土中，通过高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的基底加固层23，基底加固层23与井口的距离即为井深。

参照图5，基底加固层23施工完成后，通过水泵、水管等设备向竖井2内进行注水，水面低于井口1m-1.5m，通过注水的方式能够抵消土体对井壁带来的部分压力，提高施工的安全性。水中开挖施工可以选用液压变径钻机或冲抓钻。具体采用的设备可根据当地的地质特征做适应性选择。利用液压变径钻机开挖时，泥水沿管道被抽送至地面，然后通过泥浆处理系统处理，泥浆处理系统可以选用BE250泥浆处理系统。当漏出基底加固层23时，深层开挖结束。

参照图6，步骤S4中，通过水泵将竖井2内的水抽出，抽水的过程中，水位每下降2-3米，在上述2-3米的井壁上喷射细石混凝土作为保护层21，坍落度控制在120-160mm，用于对井壁进行支护，提高其承压能力；当竖井2内的水抽干时，在井底做防水处理，具体步骤如下：第一步，通过压力喷枪在基底加固层23表面喷涂细石混凝土并抹平，使其形成粘合层24；第二步，在粘合层24表面铺设防水卷材25，进一步起到阻水的作用；第三步，通过压力喷枪在防水卷材25表面喷涂细石混凝土并抹平，使其形成稳固层26。

参照图7和图8，步骤S5中，预制钢护筒3为圆柱状，其内部中空且两端为敞口，预制钢护筒3的一端开设有插槽31，另一端一体连接有与插槽31相适配的插板32，竖向相邻的两个预制钢护筒3之间可通过插槽31和插板32的配合，实现初步固定。预制钢护筒3的外壁上固接有三个导向环33，三个导向环33以预制钢护筒3的轴线为中心呈圆周分布。

参照图8和图9，根据导向环33的规格尺寸，预制多根与导向环33相适配的导向杆4，导向杆4的一端开设有螺纹孔41，另一端一体连接有螺杆42，相邻两根导向杆4之间可通过螺杆42与螺纹孔41配合，实现接长。

参照图6、图7和图9，施工时，通过吊装设备、液压设备和牵引装置将预制钢护筒3吊装下降至距井底1米的位置，水平移动调整预制钢护筒3，并通过测量仪器测量预制钢护筒3四周距井壁的距离，使之保持相同，然后取三根导向杆4，对应插接至导向环33内，导向杆4设有螺纹孔41的一端抵在稳固层26上，然后通过喷涂混凝土的方式对导向杆4进行固定，喷涂后将混凝土表面刮平，待混凝土凝实后，将第一节预制钢护筒3下放至竖井2底部，然后对导向杆4进行接长，直到导向杆4高于井口20cm-50cm，然后逐节对预制钢护筒3进行吊装以实现接高，吊装的过程中，通过导向杆4对预制钢护筒3进行导向和定位，从而保证插槽31能够准确的与插板32插接配合，同时还能避免预制钢护筒3在下放的过程中由于来回摆动而对井壁造成破坏，当预制钢护筒3高于井口时，拆除顶部的导向杆4。

步骤S6中，通过混凝土浇筑设备，在预制钢护筒3与井壁之间浇筑将两者紧密结合在一起的混凝土内衬墙5，三者形成统一的受力整体，提高井壁的强度。

本发明的竖井2施工工艺中，通过采用护壁钢筒1来提高井口处的结构强度，避免后续施工时从井口处坍塌，同时为浅层开挖的初始段做铺垫，提高了开挖时的可靠性；通过采用注水的方式来进行深层开挖，能够使水压抵消土体对井壁带来的部分压力，提高施工的安全性；在将水抽出的过程中，通过在井壁上喷射细石混凝土作来对井壁进行支护，提高井壁的承压能力；通过采用预制钢护筒3来加强井壁强度，提高其抗压能力；通过在预制钢护筒3与井壁之间浇筑混凝土内衬墙5，使三者之间紧密的结合在一起，形成统一的受力整体，进一步提高井壁的承压能力和稳定性，降低了井道坍塌的可能，保障了施工安全。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种竖井的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：井口施工，安装护壁钢筒(1)；

S2：浅层开挖，对护壁钢筒(1)内及以下的土体进行开挖，形成浅层基坑(22)；

S3：深层开挖，向浅层基坑(22)内注水，边开挖边吸泥，直至设计深度；

S4：井底施工，在井底做防水处理；

S5：护壁施工，吊装预制钢护筒(3)至竖井(2)底部，并逐节接高，具体包括以下步骤：

吊装，将预制钢护筒(3)吊装下降至距井底1米的位置；

调整，水平移动预制钢护筒(3)，并通过测量仪器测量预制钢护筒(3)四周距井壁的距离，使之保持相同；

固定，取三根导向杆(4)，对应插接至预制钢护筒(3)的导向环(33)内，导向杆(4)设有螺纹孔(41)的一端抵在稳固层(26)上，然后喷涂混凝土对导向杆(4)进行固定，喷涂后将混凝土表面刮平；

接长，待混凝土凝实后，将预制钢护筒(3)下放至竖井(2)底部，然后取下一节导向杆(4)螺纹连接至第一节导向杆(4)上，重复操作，直到导向杆(4)的总高度高于井口20cm-50cm；

接高，逐节对预制钢护筒(3)进行吊装，使下一节预制钢护筒(3)的插槽(31)插接至上一节预制钢护筒(3)的插板(32)上；

S6：内衬施工，在预制钢护筒(3)与井壁之间浇筑混凝土内衬墙(5)。

2.根据权利要求1所述的一种竖井的施工工艺，其特征在于，在步骤S1中还包括以下步骤：

A1：通过液压设备将若干根钢管垂直压入竖井(2)施工区域的土体内，再拔出，反复数次，对土层进行松土；

A2：向竖井(2)施工区域表面喷水，使其在步骤A1的处理下快速渗入土层内；

A3：将护壁钢筒(1)吊装就位，通过液压设备将护壁钢筒(1)缓慢地压入地下，直到护壁钢筒(1)顶端高于地面20cm；

A4：在护壁钢筒(1)高于地面的外侧壁处安装圈梁(11)，将护壁钢筒(1)与地面固定在一起。

3.根据权利要求2所述的一种竖井的施工工艺，其特征在于：所述钢管的长度为4m-6m、直径为5cm-10cm。

4.根据权利要求1所述的一种竖井的施工工艺，其特征在于：在步骤S2中，随着开挖深度的增加，在井壁上喷涂细石混凝土作为保护层(21)。

5.根据权利要求1所述的一种竖井的施工工艺，其特征在于，在步骤S3中还包括以下步骤：

封底，通过高压管将混凝土打入深层土中，使水泥浆与土体混合，形成连续搭接的基底加固层(23)；

注水，向竖井(2)内进行注水，水面低于井口1m-1.5m；

开挖，采用钻机向下开挖，泥水混合物沿管道被抽送至地面，通过泥浆处理系统处理，直到漏出基底加固层(23)，深层开挖结束。

6.根据权利要求5所述的一种竖井的施工工艺，其特征在于，在步骤S4中还包括以下步骤：

将竖井(2)内的水抽出，抽水的过程中，水位每下降2-3米，在该2-3米的井壁上喷射细石混凝土作为保护层(21)；

向基底加固层(23)表面喷涂细石混凝土并抹平，形成粘合层(24)；

在粘合层(24)表面铺设防水卷材(25)；

向防水卷材(25)表面喷涂细石混凝土并抹平，形成稳固层(26)。

7.根据权利要求1所述的一种竖井的施工工艺，其特征在于：在步骤S5中，当预制钢护筒(3)的总高度高于井口时，拆除位于顶部的导向杆(4)。

8.根据权利要求1所述的一种竖井的施工工艺，其特征在于：所述预制钢护筒(3)为圆柱状，其内部中空且两端为敞口，预制钢护筒(3)的一端开设有插槽(31)、另一端一体连接有与插槽(31)相适配的插板(32)；所述预制钢护筒(3)的外壁上固接有三个导向环(33)，三个导向环(33)以预制钢护筒(3)的轴线为中心呈圆周分布。

9.根据权利要求1所述的一种竖井的施工工艺，其特征在于：所述导向杆(4)的一端开设有螺纹孔(41)，所述导向杆(4)上与螺纹孔(41)相对的一端固接有与螺纹孔(41)相适配的螺杆(42)。

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