井筒冻结法矿建施工的技术探讨

井筒冻结法矿建施工的技术探讨

吴小光

核工业井巷建设公司

摘要：冻结技术的施工操作相对简单，而且可以节约工程成本，帮助施工单位实现利益最大化的口的。因此，对冻结技术的施工原理以及施工方法进行研究是非常必要的，这有利于该行业的全而发展。

关键词：井筒；冻结法；施工技术

1冻结法概述

冻结法就是由工作人员使用人工制冷的方法，在一个需要被挖掘的地下的空间中，将周围的土体中的水冻结起来，让土体与它能够成为一种胶结的形态，这样可以产生一个冻土墙或者是密闭的一个冻土体，这样就能够将土的压力有效的抵抗掉，进而使得地下水的渗漏问题得到完美解决。

图1冻结法凿井示意图

冻结法是一种在地下进行施工的时候的岩土施工方法中比较特殊的一种，所以它常常在竖井工程中使用。通过人工制冷，冻结法能够将天然的岩土变成冻土，这种方法既可以使得土体的安全性与稳定性得到增强，又能够减少工程的时间并且降低造价成本；在冻结壁的保护之下，工程人员能够在井下顺利的进行堆砌以及挖掘等工作。在冻结法里，冻结壁是一种临时的能够支持保护的结构，在永久支护施工完成以后，冻结壁就没有存在的必要了，相关的工作人员会停止对其的人工制冷。在这个过程里，人工制冷的是由相关的技术人员根据物质在由液态变为气态的过程中会吸热的原理进行的。在这其中，时常被利用的到一种制冷物质就是氨，盐水循环系统、氨循环系统以及冷却水循环系统这三大循环系统组成了完整的制冷系统。通俗一点来讲，相关的施工人员利用人工制冷的方法，在建设需要的过程里，把固结地层岩土性质结构进行了相关的调整就是冻结法的实质。

2井筒冻结类别

2.1差异冻结处理

差异冻结处理还有个名字叫做长短腿冻结，在施工的时候，应当特别注意的是地层深度的不同，应当在这个基础之上，对冻结壁进行差别处理。一般来讲，蕴含水分较多的是处在冲积层底部的风化岩层部分，如果它的下部有隔水层存在，那么就需要在冲积层的内部让冻结壁发挥总用，来实现承载的目的；基岩段的主要目的是阻挡地下水的渗透，在这个时候就应当尽心人工冻结工作。为了保证两种目的的实现，一般会布置不同长度的孔洞在同一圆周之上。一般来讲，长孔底部距离的最大值一般是在4.4cm左右，只有这样才可在长孔的地步形成复合要求的冻结壁，保证在开挖至短空底部以前，长孔冻结壁可以达到相应的厚度。短孔与长孔应该在同一时间进行冻结工作，盐水反循环的方法用于短孔，盐水正循环的方式用于长孔。差异冻结的冷量的消耗相对较少，能够满足施工的实际需求以及深层冻结的需求，与此同时，这类冻结的方法速度比较快，能够使施工成本大大降低，经济效益良好，是当前最实用的、实用最多的一种方法。

2.2局部冻结处理

所谓局部冻结就是指对一部分进行冻结。在多数情况之下，下部与中部的含水层不够稳定，因此需要对其进行冻结处理。但是其上部相对来说比较稳定，一般不需要进行冻结工作。也可能会出现这种情况：上部井筒的施工完成，但是下部的地层非常复杂，这个时候也应当对其进行冻结处理。相比于全面冻结技术，局部冻结技术的工程消耗的时间比较少，工作量比较小，能够大大节省时间，有效降低成本。

2.3分期处理

分期处理就是进行井筒分段处理，在不同阶段都需要进行与之对应的冻结壁，这需要在冻结器的帮助下完成，分期处理包括上端冻结、下端冻结以及上下端之间的冻结。分期处理需要上下端之间含有较多的水分，含水厚度最好在10m以上，这就可以为井筒形成一个隔水层，防止工作面下方涌水导致的延长施工周期等问题。

3井筒掘砌施工

3.1冻结井筒掘进

冻结精通一般为因为冻结温度以及土层性质的差异而进行分区。分成几段来掘进，其中有全断面一次掘进、短段台阶式掘进等方法，在掘进的时候，施工人员应当对掘进的高度精确的处理好。

3.2井筒砌壁作业

一般来说冻结井壁会使用钢筋混凝土进行浇筑，井筒堆砌也存在着某些差异，因为井壁的结构形式不尽相同。复合井壁与双层井壁的外层井壁堆砌的工作应当跟井筒掘进工作交替来进行，内层的井壁要使用液压滑升钢模板或者小块钢模板来浇筑。

4控制要点及注意事项

第一，在井筒挖掘的过程里，使用冻结技术时可能会有冻结管断裂的问题出现，有的时候可能由于冻结的深度比较大，挖掘的时候豁土层不断增多，这就使得冻结管断裂的次数越来越多，想要及时有效的将这个问题解决，那么相关设计人员必须合理设计冻结孔的布置圈径，这样井壁变形等严重问题才能够避免。因此说，当前应当根据有关的工程要的要求，冻结管材质的选用要用钢碳无缝钢管。在进行冻结井筒的挖掘时，应当根据豁土层的深度以及厚度有效合理的将其控制好。

第二，冻结技术中另一个施工的难点是井壁的破裂，地层中含有部分的膨胀性矿物是出现井壁破裂的主要原因，这些矿物在膨胀的时候，会产生压力，而这些压力比冻结井壁的强度大的多，所以就会出现井壁破裂的现象。还有一种原因就是因为施工不当，使得冻结壁的受力不够均匀，所以说，想要保证井壁的质量，相关的技术人员与施工人员就必须要明确涂层内部矿物的性质以及成分，明确这些矿物是否有膨胀性。与此同时，施工的方法必须加以规范，这样才能够保证冻结壁的深度与厚度能够与建筑要求相同。

再次，在使用冻结技术的过程中，要尽可能地降低冻结壁的温度，并延长冻结的时间，保证冻结壁的稳定性和强度。为了提高冻结壁的强度，冻结壁平均温度最好在一10℃以下。

最后，为了保证施工的质量，相关的工程技术管理人员一定要制定完善的工程质量管理制度，对于施工环节中的每一项工作都进行具体的监督和控制。

5结语

在井筒的施工中，冻结技术是非常常见并且常用的施工方法，在对于不同的施工要求时，也有着与之相对应的施工的方法，但是为了避免出现井壁破裂等不良问题，在施工的时候必须有着一套完整成熟的施工方法与方式。