供水工程竖井冻结施工技术.doc

神木县城供水工程XX#竖井冻结施工技术XXXXX摘要：本文通过冻结法施工技术在神木县城供水工程XX竖井中的应用，结合4#竖井的具体特点，从冻结法施工方案选择，技术工艺设计，低温混凝土施工等几个方面对冻结法施工技术在富水砂层竖井施工中应用作了介绍，通过施工实践证明，冻结法施工技术作为一种成熟的施工技术，在富水砂层竖井施工中应用是可行有效的关键词：神木县城供水工程4#竖井 冻结法施工技术一、工程简介神木县城供水工工程XX#竖井为神木县城供水工程控制工程之一竖井中心里程归化桩号3+600处，竖井为圆形，井内直径3.5m，井口高程1194.5，井底高程1099.31，井深95.19m竖井衬砌材料原为C25钢筋混凝土，后根据工程实际情况和专家意见，衬砌材料改为C30钢筋混凝土，厚度300mm，为确保穿越砂土覆盖层时的施工安全，再砂土层段再增加200mm的初期衬砌，衬砌材料为C20钢筋混凝土竖井地质结构为：其中1194.5～1114.118段为砂土层，粉细砂和粉土交错分布，含水率>17%；1114.118～1105.344段为渗水性极强的强风化砂岩，含水率>18%1105.344～1099.31为渗水性较强的强风化泥岩>15%。

竖井处地下水位高程1180.88，井底水头81.57m，且无有效隔水层二、施工方案比选根据对竖井地质条件的分析，拟定采用沉管法和冻结法进行比选，依据工程实际地质，沉管法未考虑到开挖面涌水，为工程安全考虑本工程采用冻结法施工三、冻结施工（一）冻结法工艺原理工艺原理冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化二）冻结深度、冻结壁厚、冻结时间及冻结管布置根据工程地质资料，本竖井均处于富水地层中，为保证施工安全、为确保井底冻结止水垫封水可靠，设计冻结深度超过桩底5m，即100.19m冻结壁厚度计算：设计单机制冷，盐水温度为-33℃--35℃，冻结壁平均温度取-12℃，粉细砂冻土抗压强度根据冻土试验结果取3.46Mpa；根据冻结壁弹塑性理论，按无限长厚壁圆筒计算冻结壁厚度为：　　E=R{{(a)/[(a)-2p]}1/2-1式中： R—冻结井壁半径　 (a)—冻土抗压强度E—冻结壁厚；P—最大地压力P=1.3HH为深度计算得竖井处冻结壁厚应大于1.5m。

根据4#竖井开挖半径径及冻结壁厚度的要求，将冻结孔布置成圆筒状，开孔间距0.64m，并且根据竖井实际地质条件，冻结管采用长短结合的方式，同时在竖井周围布置四个测温孔，如图一所示冻结时间计算根据长期实践证明，表土层冻土发展速度为22mm～25mm/米，基岩交圈速度为40mm/天，据此推算，冻结壁厚度达到1.5m需时为1500/(25×2)=30(天)）图一四、冻结井开挖竖井在积极冻结期结束后，测温资料表明冻结壁交圈且强度可满足桩基开挖要求时，即开始进行开挖工作首先进行试挖，开挖至地下水位时停止试挖，确认冻土帷幕内土层无流动水后（饱和水除外）再进行正式开挖正式开挖后，根据冻土帷幕的稳定性，提高盐水温度，从而进入维护冻结阶段在本工程中，为保证施工安全，盐水温度控制在-32℃左右，井壁温度控制在-12℃冻结施工后，井内含水砂层十分坚硬，人工开挖效率较低，爆破施工速度较快，但容易破坏竖井周围冻结管，一但冻结管被破坏，冻结管内盐水流入井内则不能再二次冻结，故从安全性角度考虑，4#竖井沙层段采用人工配合风镐的方法进行开挖，岩层段采用爆破施工岩层段爆破施工方案：1、炸药选型：理论和实践证明，炸药爆速对爆破质点震动速度有直接影响，爆速越高，爆破产生的震动越大，因此本工程选用爆速低（3200m／s）的2#岩石硝胺炸药，采用φ25mm或φ32mm两种规格，特殊有水地段采用（3200m／s）2#抗水岩石硝胺炸药。

2、雷管选型：爆破震动与同段起爆的炸药量密切相关，采用非电微差起爆技术，不但控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管间的起爆时间，使爆破震动波形不叠加这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破震动的有害效应网络起爆采用孔内微差的方式，选用1～20毫秒非电毫秒雷管，段差控制在50～80ms选用塑料导爆管雷管作为传爆器，用抗杂散电雷管作为起爆源3、孔深进尺设计：采用1.5m进尺，钻孔深度1.8m~2.0m4、掏槽形式设计：采用两层12孔直眼掏槽5、竖井全断面开挖炮眼布置示意图为了保护冷冻管，在距离岩石开挖壁50mm处布置周边眼，外层炮眼距离最近冷冻管（T2）为952+50=1002mm4#竖井全断面掘进炮眼布置示意图见图二4#竖井钻爆掘进参数表序号炮眼分类炮眼数起爆顺序炮眼深度炮眼装药量每孔药卷数每孔装药量合计药量个m卷/孔Kg/孔Kg1掏槽眼411.540.702.8282240.64.83掘进眼1331.830.455.854周边眼2641.830.4010.45合 计5192.223.85图二 4#竖井全断面开挖炮眼布置示意图五、低温混凝土施工待竖井开挖至井底标高时，先浇筑井底底板，待井底底板混凝土达到强度后，在底板上搭建脚手架，为保证施工空间，脚手架搭成内外两个八边形，保证内八边形最短距离大于混凝土吊罐直径，并且每10m加一次横向连接，保证脚手架整体稳定性，每30米使用钢丝绳将脚手架连接到井架上一次，以保证脚手架不晃动不变形。

模板采用自制模板，高度1.26m，每块模板圆心角为45°，每组模板8块浇筑混凝土时，由实验室在模拟井下实际施工条件的基础上出具可靠配合比，在混凝土中加入减水防冻剂以防止混凝土冻害并对对施工用砂石料、水泥及拌和用水进行加温，保证砂石料、水泥温度为正温，拌和用水温度在40℃，混凝土出机温度在18℃～25℃之间，保证入模温度＞10℃;并且在井内增加电热器，对刚浇筑的混凝土进行加温，持续加温时间不少于3天，井内温度不小于10℃，以保证混凝土早期强度同时，控制通过减少冻结开机时间，控制井壁温度，保证井壁温度>-8℃,保证混凝土早期强度尽快达到3Mpa以上.并且做同条件试块、并且在混凝土内部埋设温度测点，监控混凝土内部温度变化，待混凝土内部温度降至零度时测试同条件试块的立方体抗压强度，通过这种方法来监控混凝土质量四、结束语经过不懈的努力，XX#冻结竖井施工取得圆满成功这充分说明了XXX#冻结竖井施工的方法和措施是有效地，XX#冻结竖井施工经验可以在其他类似工程中借鉴。