输水隧洞竖井垂直冻结施工管理.docx

输水隧洞竖井垂直冻结施工管理 柴晓琴摘 要：引洮供水7#隧洞竖井穿越含水松散粉细沙层，选用垂直冻结孔冻结地层，矿山法暗开挖施工根据现场对竖井垂直冻结施工过程中总结的施工管理经验，文章分别从垂直冻结设计管理、垂直冻结孔施工管理等方面进行解析，通过精细化管理，严格控制各工序施工质量，为开挖和构筑施工提供了安全保障关键词：含水疏松沙层 冻结设计 垂直钻孔1.工程概况引洮供水7#隧洞在桩号5 7+8 41 . 5处施工竖井，竖井深度为241.0m，支护衬砌后净直径为6.00m；开挖深度为250.0m，开挖荒径为7.2m，井壁选用C40-P10防水钢筋混凝土竖井主要穿越地层为松散沙层，该地层富含水，无自稳性，施工困难先选用垂直冻结施工临时加固地层，然后在冻土帷幕内进行开挖和构筑施工在竖井的垂直冻结施工过程中，冻结施工设计是灵魂，垂直冻结孔施工则是冻结施工成功的关键2.垂直冻结设计管理2.1冻结深度设计管理竖井的开挖深度按照250m考虑，下部增加30m冻结深度（由于井筒下部没有冻实，并且没有确认可靠的隔水层，增加30m冻结深度来延长底部的水的渗流路径），因此竖井的冻结深度为280m2.2冻结壁厚度的确定竖井冻结壁的确定以开挖深度为250 m作为控制截面，进行应力应变分析。

竖井掘进段高取b=3.6m，冻结壁平均温度取Tc=-10.0c，参考7#隧洞出口类似土体冻土试验，取-10℃时的冻土强度：[σ]=5.5MPα根据竖井开挖深度、掘进段高等参数，选用多姆克公式E=Rα[0.29（P/σs）+2.3（P/σs）2]对冻结壁的厚度进行核算，计算得：冻结壁厚度为3m2.3冻结孔的布置（1）冻结圈径根据冻结孔圈径公式D=D荒+2（0.55E+γH），结合冻土扩展速度、开挖构筑施工速度及相似冻结竖井的施工案例，计算出竖井冻结孔圈径为10.6m2）冻结孔数竖井冻结孔数通过公式N=πD/L计算得：竖井冻结孔26个3）开孔间距根据竖井冻结孔开孔间距公式L=πD/N计算得：冻结孔开孔间L=1.28m2.4测温孔和水文孔的布置为了判断冻结壁发展情况，在冻结壁内边界布置1个测温孔，在冻结壁外边界布置1个测温孔，共设2个测温孔，孔深均为250m根据测斜成果图，选出终孔间距最大的冻结孔位置布置测温孔水文孔设计2个，深孔235m，浅孔180ml其中每个水文孔内不同含水层水位的报道以套管的方式进行2.5施工材料的管控（1）冻结管规格：φ1336.0mm，材质：无缝钢管，连接形式：外管箍焊接。

测温管和水文管规格、材质和连接形式同冻结管2）供液管供液管规格：φ755mm，材质：聚乙烯塑料管3）盐水循环冻结孔全部采用正循环3.垂直冻结孔施工管理3.1钻孔施工设备管控钻机和泥浆泵选型：选用DZJ-1000型钻机，配TBW850/50型泥浆泵钻杆：以满足陀螺仪测斜和钻孔过程中扭矩传递为标准，钻杆选用Φ89mm钻铤：为了让钻杆工作的垂直和稳定，孔底实现加压，防止冻结孔偏斜，采用Φ140mm钻铤钻头：根据钻孔直径和钻孔区域地质柱状图，采用Φ140mm三牙轮钻头和复合片钻头钻具组合：动力钻杆（108108mm）+钻杆（Φ89mm）+加重钻铤（Φ14 0 m m）+钻头（Φ190mm）纠偏钻具：设计冻结孔偏斜靶域半径≤0.4m，要求较高，为提高纠偏效率，螺杆钻具采用5LZ1467型纠偏钻具组合：动力钻杆（108108mm）+钻杆（Φ89mm）+稳定器+弯接头+螺杆钻+牙轮钻头（Φ190mm）测斜：根据冻结工程质量要求，选用JDT-6A型陀螺测斜仪3.2钻孔施工管理（1）移位与找正为了准确地把钻塔放到冻结孔设计的点位上，通过吊线坠，将钻机转盘中心的“十”字线与设计点位重合孔位的误差要≤20mm。

在钻机定位后，要通过找正，保证钻孔中心、转盘中心和钻塔天轮中心在同一条垂线上2）开孔与钻进找正完成后，可进行开孔施工刚开孔时，钻具由于上下重量不均匀，容易造成钻孔偏斜；在刚钻孔过程中，钻速要慢，不可加大压力，只有在钻孔深度>5m后，才可使用钻铤钻孔深度>20m后，可慢慢进行正常钻孔，但需加长钻铤，防止冻结孔偏斜冻结孔施工顺序主要如下：施工准备→钻孔定位找正→钻进→测斜→钻进→成孔→下冻结管→试压→移位为了保证正常钻孔，应控制好以下几点：①正确选用钻头钻头的选择决定着钻进的速度，同时钻头对钻孔的偏斜影响也比较大在普通表土层钻孔一般选用三牙轮钻头，在砂岩层中一般使用复合片钻头三牙轮钻头由于牙齿长，钻进快，钻孔不易偏斜；复合片钻头在在砂岩层中钻进效率要比三牙轮钻头高②采用合理的钻进参数在钻孔过程中，要根据不同的地质情况，及时调整钻机的钻速和钻压，以保证钻孔正常进行，以减小偏斜对卵石地层，要低速高压，同时要采用三牙轮钻头③使用性能适宜的泥浆在钻孔施工过程中，泥浆的配比和循环量影响着钻进速度、钻孔偏斜及冻结管的成功下放一般通过控制泥浆粘度来护壁，防止塌孔；通过增加泥浆泵循环量来带出钻孔中的岩粉，特别是大颗粒岩屑，以防止卡钻和钻孔偏斜。

在钻进过程中，还需要根据地层和泥浆变化及時进行调整该竖井钻孔施工泥浆是在膨润土中外加纯碱和聚丙烯铵盐构成3）测斜与纠偏冻结孔偏斜要求：冻结孔靶域半径≤0.40m①钻孔测斜为了保证钻孔偏斜达到设计要求，每钻20～30m，用陀螺仪进行测斜一次根据测斜数据，进行纠偏在钻孔钻进达到设计深度后，要每隔20m，进行全孔测斜，根据测斜数据，绘制钻孔偏斜图，以调整相邻孔钻进参数②纠偏工作在测斜过程中，发现钻孔偏斜后，要及时纠偏在钻孔深度≤100m时，一般根据偏斜量，从一个方向把钻塔垫高一定高度，进行纠偏在在钻孔深度>100m时，一般采用螺杆钻具进行纠偏4）下管与试压冻结管下放前，应检查钻孔施工是否达到以下要求：①钻孔实际深度要>设计度2.0m以上，以保证岩粉有足够的沉淀空间②成孔提钻后，务必测量所有钻具长度，以复核钻孔深度是否超过设计深度③增大泥浆循环量，尽可能把孔内岩粉带出，以保证成功下管④下管前应调整泥浆浓度和粘度，以防泥浆吸住冻结管⑤要经过多方对孔深、偏斜、偏向等验收后，方可进行下管⑥下管前的配管也很重要，每根管的长度要丈量准确、管要平直、外部没有瑕疵压力试验：先在冻结管口焊上焖板，然后在焖板上焊打压管路，打压管路与液压打压泵相连。

待焊口冷却至常温后，启运打压泵，压力达1.5MPa，停止打压泵，关闭打管管路上的阀门，记录压力表的初始压力，30min后再次记录压力表的压力，若无变化为合格；若有变化，再观察30min，与第二次记录相比，若无变化为合格；若有变化，查找泄压原因，在确认非外部原因时，需拔管重新下管3.3测温孔、水文孔的施工管理测温孔和水文孔施工与冻结孔施工相似，但在测温管下放过程中不能加水，因此对泥浆的配比要求更高根据地下含水层的位置，设置水文花管水文花管的设置：先在花管上包一层钢丝网，然后再包上棕皮，最外层包50目钢丝网，最后每间隔10cm用14#铁线把钢丝网绑扎牢固水文花管的外部包裹厚度要均匀、结实水文管下完后，要及时用清水冲孔，以防泥浆堵住花管处钢丝网4.结束语综上所述，在竖井垂直冻结施工过程中，分别从垂直凍结设计管理、垂直冻结孔施工管理等方面进行精细化管理，严格控制各工序施工质量，为开挖和构筑施工提供了安全保障，同时为水利行业今后进行相关冻结施工管理提供参考参考文献：[1]惠本利，王建平.大海则煤矿立井冻结设计比较及建议[J].煤炭工程，2014（09）：8-11.[2]薛毅宏.副立井井筒冻结设计方案及施工技术[J].煤炭工程，2014（03）：29-31.珠江水运2018年17期珠江水运的其它文章湛江金沙湾水上运动中心项目平面设计与研究交通运输部解读关于沿海危货船舶运输市场调控的公告防洪墙安全运行与保障关键技术研究部海事局落实港澳台同胞参加内地(大陆)船员考试等政策KELLER-DCX-22压力式验潮仪观测数据处理方法东海航保中心正式向全球发行中国沿海电子海图 -全文完-。