井筒冻结法在矿建施工中的技术应用

井筒冻结法在矿建施工中的技术应用

晏新平

核工业井巷建设集团公司

摘要：在井筒施工过程中，冻结法的施工工艺较为简单，同时能够降低工程施工成本，有助于施工企业达到经济利益最大化的目标。所以，对井筒冻结法的施工工艺以及施工原理进行分析是十分有必要的，这有助于行业的未来发展。本文论述了井筒冻结法的施工原理和分类，分析了井筒掘砌的施工技术，可供参考！

关键词：井筒；冻结法；施工技术

随着经济的不断发展进步，国家和社会的建设项目也越来越多，对空间的利用也越来越重视，在矿建施工方面，由于地下空间的情况比地面施工更为复杂，难度也上升了一个很高的层次，面对复杂的矿建工程地质和水文地质环境和施工条件，常规的施工技术显然不能够满足施工的要求，而要根据具体的施工特点和地质环境和条件来进行具体的分析，从而提高施工的质量。井筒冻结法在矿建施工中就应用的比较广泛，因此，对井筒冻结法在矿建施工中的技术进行分析，对矿建施工具有重要意义。

1井筒冻结法的施工原理

冻结法指的是工作人员使用人工制冷方法，对要挖掘地下空间的周边土层中含有的水进行冻结处理，使其和土层之间构成胶结状态，如此一来，就能构成冻土墙或者是构成一个密封的冻土体，从而能够有效科学地抵御土层的压力，解决地下水出现渗漏的情况。

作为在地下工程施工过程较为特殊的施工技术，冻结技术经常被使用在竖井工程项目中。冻结技术利用人工制冷方式，把天然岩土做成冻土，这不但大大节约了工程施工的成本和周期，也加强了土体的安全性和稳定性，并且有了冻结壁面的保护，相关施工人员就能够在井下进行堆砌、挖掘等特殊工程的施工。在冻结技术中，冻结壁面被当做一种临时性的支护构造而存在，在永久支护施工完成之后，冻结壁面就不再具备存在价值了，相关工作人员就能够停止对其冻结。在冻结过程中，工程施工人员常常是采用物质从液态转化成气态的自然现象来进行人工制冷的。在此环节中，氨是最常被使用到的物质，整个制冷环节也是由盐水循环、氨循环、盐水循环、冷却水循环三个循环环节组成的。简单而言，冻结技术的使用本质就是施工人员利用人工制冷方法在建设项目需要的环节中，把岩土性能与固结地层构造进行适当调整。

2井筒冻结类别

2.1差异冻结处理

差异冻结处理也叫做长短腿冻结技术，在井筒工程施工中，特别需要注意不同地层的深度，并在此前提下，对冻结壁采取对应的处理方式。一般情况下，位于冲积层底端的风化岩层中含有非常多的水分，当其下端有隔水层时，冻结壁就要在冲积层内部中满足承载的需求，而基岩段的主要目的是为了防止地下水出现渗透，这时就要开展井筒冻结工作。为了能够达到以上两个不同目的，常常需要在同一圆周上设置长度不同的孔洞，其中长孔底端间距离的最大值应该控制在4.5米左右，正由于如此，才可以在长孔底端形成深度、厚度符合要求的冻结壁，同时，还需要保证在挖掘到短孔底端前，长孔冻结的壁面能够达到一定要求的厚度。短孔和长孔的冻结工作应该同时进行，其中，短孔常常是使用盐水反循环方法，而长孔则常常选择盐水正循环方法。差异冻结法的总长与其冷量耗费相对非常小，能够达到深层施工以及冻结的具体需求，此外，这种冻结技术的施工进程非常快，能够有效节省工程的施工成本，具备优良的经济利益，是当前最受欢迎的冻结方法之一。

2.2分期处理

所谓分期处理指的是井筒工程进行分段处理，在不同施工环节中需要使用相应的冻结壁，这个工作必须要在冻结器的协助下完工。分期处理主要包含下端冻结、上端冻结以及上下两端间的冻结。同时，分期处理还需要上下端间蕴含非常多的水分，其含水度适宜在十米以上，这就能够为井筒工程构成隔水层，避免施工层面下部涌水致使施工周期延长等情况的出现。

2.3局部冻结处理

局部冻结处理指的是对有冻结需求的施工部位进行冻结。一般情况下，下部和中部因为蕴含不稳定、不平整的含水层致使井筒部位不稳定性非常强，此时就要进行冻结处理，而其上部则较为稳定，所以不经常进行冻结处理。但是也出现过这样现象，在井筒上部环节施工完成之后，但其下部地层较为复杂或出现相关事故，这时也要进行局部冻结处理。与全面冻结工程相对比，局部冻结处理的施工量较小，工程周期较短，有助于降低工程施工成本。

3井筒工程掘砌施工分析

3.1冻结井筒工程掘进分析

一般情况下，冻结井筒会因为冻结的温度以及土层的性质存在差异性而使用分区掘进方式、分段掘进、一次性全断面掘进、短面台阶型掘进等不一样的方式，在掘进环节中，相关施工技术人员必须对掘砌高度进行精度处理。在不进入到掘进面的前提下，冻结壁的段高应该是1米；在进入掘进面的前提下，其段高应该在2米到4米之间。

3.2井筒工程砌壁作业分析

冻结井壁一般采取钢筋混凝土材料浇筑的方式，井筒堆砌也能够由于井壁形式结构的差异而出现不同，复合井壁与双层井壁的外层堆砌施工必须要和井筒掘进施工交替进行，但是井壁内层施工则必须采取小块钢的模板或着液压滑升性钢模板的方式进行浇筑。

4控制要点及注意事项

首先，在井筒挖掘施工过程中，使用冻结技术经常会存在冻结管裂开的现象，有些是由于冻结深度非常大，而挖掘环节中劲土层会逐渐增多，致使冻结管裂开的问题越来越多，为了能够有效处理这个问题，工程设计人员需要对冻结孔的圈径进行科学设计，不然就会出现井壁变形等较为严重的情况。因此依据有关的工程需求，选择优良的钢碳无缝钢管当作冻结管，无缝钢管需要进行内管箍地连接，并且要及时对冻结管的质量进行全面检验。在冻结井筒施工挖掘过程中，挖掘砌段的高度需要依据劲土层的深度和厚度进行科学控制。

其次，井壁破裂也是井筒冻结施工技术中的难点之一，井壁出现破裂的重要原因是地层内部含有某些具备膨胀性能的矿物，它们在自身膨胀中生成的压力要远超过冻结井壁面的强度，由此一来，就很容易发生井壁破裂现象。同时也有研究专家以为，是因为施工过程不完善，致使冻结壁的受到的压力不均匀。所以，施工人员为了能够避免井壁破裂就需要掌握所选施工土层中矿物的性质和成分，是否具备显著的膨胀性能。此外，也需要严格规范井筒工程的施工方法，确保冻结壁的深度和厚度在满足施工需求的前提下保持一致。

再次，在冻结技术使用过程中，还需要尽量减小冻结壁中的温度，并且需要延长冻结时间，以确保冻结壁的强度和稳定性。为了能够提升冻结壁的稳定性和强度，平均冻结壁温度适宜在10℃以下。

最后，为了能够确保施工质量，井筒工程施工技术管理层需要编制完善科学的井筒工程施工质量管理规范，以便对于施工过程中的各个环节工作都进行详细的控制和监督。

5结语

综上所述，在井筒施工环节中，冻结技术是较为常见的施工工艺之一。在不一样的施工技术需求下，冻结技术也能相应做出调整，但为了能够避免在施工过程中出现井壁破裂等现象，因此在施工环节中还是要重视一定的施工方法和方式。

参考文献

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