富水巖層中新型單層凍結(jié)井壁關(guān)鍵施工技術(shù)與工藝研究.pdf

1、西部深厚富水巖層中,如何防止井壁在孔(裂)隙水壓作用下與圍巖相互剝離,避免100％井壁外表面受100％地下水靜水壓作用,事前如何預(yù)防井壁滲漏水通道的產(chǎn)生,事后如何封堵已經(jīng)出現(xiàn)的滲漏水通道,是新型單層凍結(jié)井壁施工過程中急待研究并解決的關(guān)鍵技術(shù)與工藝!
　　論文首先采用數(shù)值計(jì)算的研究方法,討論了因掘砌施工導(dǎo)致的徑向相互作用力fa的變化規(guī)律,計(jì)算結(jié)果表明:1)fa可表示為井筒埋深H的函數(shù)(fa=KfH);2)凍結(jié)壁內(nèi)緣徑向卸載率η的常見

2、值為0.403～0.911。
　　基于軸對稱平面應(yīng)變模型,對新型單層凍結(jié)井壁進(jìn)行應(yīng)力分析,得到了鑿井期井壁的應(yīng)力與位移解析解。通過對總徑向相互作用力xf變化規(guī)律的研究,提出了避免凍結(jié)壁解凍后井壁、基巖界面相互剝離的技術(shù)措施。
　　針對新型單層凍結(jié)井壁可能存在的3個漏水通道,論文首先闡述了鑿井期井壁裂紋(縫)產(chǎn)生的機(jī)理。爾后,綜合采用數(shù)值計(jì)算與現(xiàn)場實(shí)測的研究方法,詳細(xì)討論了基巖段新型單層凍結(jié)井壁防凍害、防裂以及接茬注漿等關(guān)鍵技

3、術(shù),研究成果表明:1)當(dāng)凍結(jié)管至井幫距離Df≥3m、井幫溫度tb≥-5℃時(shí),可確保井壁全斷面正溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥26.7d;2)當(dāng)混凝土后期趨于穩(wěn)定的膨脹應(yīng)變t?不小于300με,28d膨脹應(yīng)變不小于50％t?(即150με)時(shí),可避免井壁產(chǎn)生環(huán)向、豎向溫度裂紋(縫);3)豎筋預(yù)緊力設(shè)計(jì)值可取為20kN,預(yù)緊工序應(yīng)在混凝土澆筑至施工段高1/2之前完成;4)徑向相互作用力fa對抑制井壁溫度拉應(yīng)力,效果較為顯著;5)建議采用“下行式集中注漿”的方

4、法進(jìn)行接茬預(yù)注漿,注漿壓力宜取為1倍靜水壓;6)若接茬持續(xù)3min不滲漏且注漿壓力不下降,可認(rèn)為注漿效果良好。
　　以鄂爾多斯市呼吉爾特礦區(qū)葫蘆素副立井為工程背景開展實(shí)測研究,實(shí)測成果表明:1)基巖凍結(jié)壓力主要受原巖富水條件、強(qiáng)度等因素影響,與井筒埋深H無直接關(guān)系;2)基巖凍結(jié)壓力極值Pmax僅約1.08～1.74MPa,遠(yuǎn)小于按實(shí)測井筒埋深H換算的靜水壓力值P0,更遠(yuǎn)小于特厚沖積表土中的凍結(jié)壓力上限值Pω;3)鑿井期豎筋、環(huán)筋應(yīng)

5、力的絕對值最大不超過70.8MPa和101.0MPa,僅接近井壁配筋HRB335強(qiáng)度設(shè)計(jì)值300MPa的1/3,故新型單層井壁配筋于鑿井期具有足夠的安全儲備;4)實(shí)測層位F1～F3混凝土壓應(yīng)變極值均出現(xiàn)在井壁環(huán)向,且僅達(dá)到各層位混凝土極限壓應(yīng)變估算值εmax的25.7％、19.2％和19.0％,故鑿井期新型單層井壁的混凝土壓應(yīng)變亦處于安全范圍。
　　最后,論文對基巖段新型單層凍結(jié)井壁的關(guān)鍵施工技術(shù)與工藝進(jìn)行了總結(jié),研究成果可為現(xiàn)場