冻结井防渗漏复合井壁及其施工方法

摘要

本发明涉及冻结井防渗漏复合井壁及其施工方法,它是由混凝土内、外井壁及其双面纤维高分子复合防水卷材夹层,用水泥浆固结而成一个整体;施工时夹层可与浇筑外壁同行作业,也可与浇筑内壁同行作业,亦可在外壁施工完后单行作业;这种井壁整体性强,防水效果好,即使井壁有裂缝也不会内外贯穿发生渗漏。

说明书

本发明属于地下工程结构。

冻结法凿井是在不稳定的含水岩土层中开凿立井的有效方法。这种方法施工的立井称为冻结井。由于回冻力和冻胀力的影响，冻结井井壁易产生开裂、渗漏水严重。为解决这一问题，冻结井井壁由单层井壁改进为双层井壁，尽而改进为复合井壁。所谓复合井壁就是在两层井壁中间放一层防水的夹层，其夹层有钢板、塑料板、沥青油毡等。这种井壁虽能有一定的防水作用，但钢板易锈蚀、也不容易施工、造价昂贵；塑料板和沥青在低温状态下强度低，脆性大，随冻结井壁的变形而开裂仍达不到防水的目的，而且使用上述夹层材料后，内外壁与夹层是分离的，井壁不能形成整体而共同受力。

本发明的目的，是克服上述复合井壁的不足，提出一种造价低廉、容易施工、防渗漏效果好能形成整体的复合井壁结构，并提出这种复合井壁的施工方法。

本发明的复合结构是：它包括用混凝土砌筑的外井壁和内井壁、其关键是在内外井壁之间还有由双面纤维高分子复合防水卷材组成的防渗漏夹层，并由水泥浆凝结为一个整体。

双面纤维高分子复合防水卷材，是近几年新出现的防水材料，主要用于屋面防水施工，到目前还没有用于冻结井复合井壁的。这种材料的特点是复合层结构、中间是高分子材料为主的主防水层，两面热熔复合有增强纤维层。它抗拉强度大，达12MPa以上，低温柔性好，在-20°下仍具有柔性，延展率100％以上。另一个特点是它的表面纤维层具有疏松多孔性，能用水泥浆与混凝土基面牢固的粘结，形成“纤维混凝土”。而且这种材料耐酸碱不锈蚀，寿命长。所以是用于冻结井井壁防渗漏的理想夹层材料。

本发明的施工方法包括外壁施工，内壁施工和夹层施工。

1、外壁施工：外壁仍选用传统的短段掘砌施工方法，掘砌平行施工，即离掘进面一定距离砌筑井壁，随掘随砌。砌壁时采用金属活动模板，立模后向模板内浇筑混凝土，混凝土在地面搅拌，用吊桶或溜灰管下料至模内，用机械振动捣实，初凝后脱模，进行下一循环，直至施工到井筒的基岩大壁座为止。为提高低温环境下的早期强度，混凝土中要掺入低温早强剂和减水剂。

2、内壁施工：内壁用较先进的一次成井的施工方法，即自基岩大壁座开始，由下而上一次完成他称为二次套壁。较先进的施工设备是采用液压滑升模板简称滑模。滑模一般高4-9米，由刃角模板、直模板、爬行千斤顶等部件在井下组装而成，砌到基岩后在井底进行组装。施工内壁，立好模板，再向模板内浇筑混凝土时，如同施工外壁那样，地面搅拌混凝土、吊桶或消灰管下料、机械振捣。待混凝土初凝后，滑模向上滑升进行下一个循环，直至井口为止。

3、夹层施工：夹层施工是将双面纤维高分子复合防水卷材浇筑于内外壁之间。施工方式有三种：一是与内壁施工同时进行施工，(以下称同行作业)，二是与外壁施工同行作业，三是外壁施工完毕后，单独进行施工(以下称单行作业)。

(1)内壁施工时与夹层施工同行作业：

①铺设卷材：第一次铺设可在组装模板前进行、铺设高度为施工吊盘的高度，以后的铺设均在施工吊盘的工作盘上进行。铺设时首先将外壁面找平，将截取成段的卷材沿外井壁展开，边展边涂抹水泥浆液并用刮板刮实。为防止卷材脱落，亦可间隔一定距离用水泥钉将卷材钉在外壁上，使之与外壁牢固粘结。卷材的截取长度可按井壁周长截取，并留有10cm以上的搭接余量。由于卷材高度所限(1.0～1.5m)，所以每一段高要分几圈铺设。圈与圈之间可搭接，也可对接。搭接方式时卷材边部要有大于10cm的搭接量，如采用对接方式，要用20-30cm的卷材条用水泥浆封盖接缝。

②卷材铺设完毕，提升施工吊盘和液压滑升模板至设计高度，进行内壁施工，按上述步骤2向模板内浇筑混凝土，将卷材浇筑于内外壁之间；浇筑完后或在浇筑过程中继续铺设上阶段的夹层，进行下一循环，直至完成整个井筒。

(2)施工外井壁时进行夹层施工

①铺设卷材：将卷材按金属活动模板高度并加上10cm-20cm的余量截取后，沿金属活动模板边缘下放至模板刃角、直至将模板周壁布满、每块卷材竖向之间要搭接10cm以上。

②浇注混凝土外壁；按前述步骤1的外壁施工方法向模板内浇筑混凝土，将卷材浇筑于外壁与模板之间，待混凝土初凝后卷材靠水泥浆的作用紧紧粘贴在外壁上，实际上卷材也相当于很好的脱模层。

③脱模后将金属活动模板下放至下一循环高度，继续循环上述①、②步骤，同时在施工吊盘上对上一阶段卷材的接茬接逢进行处理，用水泥浆将其粘合。如此循环直至井筒掘砌到基岩为止。

(3)外壁施工完毕后单行作业：

在施工吊盘上备好成卷的卷材，自上而下或自下而上用水泥浆向外壁上粘铺卷材，由于单行作业无其他工序影响，所以最好是螺旋状铺设，按照铺设速度，吊盘随之下放或提升，一次向下施工到底或向上到井口。螺旋状铺设可减少竖向接茬，只是每卷卷材之间才出现竖向接茬。按前述的方法处理好接茬接缝，然后施工内壁。

(4)双层夹层的施工方法

当井筒设计为双层防水层时，根据上述夹层施工的(1)、(2)、(3)施工方式可组合为以下施工方法，任选其中一种：

①首先按夹层施工方式(2)与外壁同行作业在外井壁上先施工第一层，待施工内壁时再按夹层施工方式(1)在粘贴好第一层的外壁上施工第二层，或者按夹层施工方式(3)在已粘贴好第一层的外壁上单独施工第二层，然后施工内壁；

②在施工内壁时按夹层施工方式(1)在施工吊盘上依次施工两层，即先在外壁上施工第一层、初凝后再在第一层上施工第二层，然后滑升模板，浇筑内壁；

③按夹层施工方式(3)单行作业；一是分步进行，即整个井筒单行施工完第一层后再从顶到底或从底到顶在第一层上单行施工整个井筒的第二层。二是同步进行，即在施工吊盘上依次施工两层，即先在外壁上铺贴第一层，初凝后在第一层上铺贴第二层，然后提升或下放吊盘，继续铺贴、一次单行到底或到顶，循环进行完整个井筒。

双层夹层接茬接缝的处理的方法是，第一层卷材的接茬可进行对接、待铺第二层时卷材的接茬再与第一层错开，即第二层盖压住第一层的接茬。

本发明的积极效果是：

1、这种复合井壁由于用双面纤维高分子复合防水卷材做防水夹层，具有如下优越性：(1)能用水泥浆液做粘结剂、使内外井壁与夹层凝固为一个整体而共同受力，提高了井壁的受压变形能力。②夹层材料在冻结低温下不脆裂、具有一定的柔性，在井壁回冻、解冻变形过程中即使井壁开裂能随之延展，内外壁的裂隙不会贯穿，所以防水效果好，使井壁永不渗漏；③夹层材料具有可压缩性，能释放外壁变形时的压力、减小对内壁的压力，防止内壁受压过大而破坏。

2、施工简单方便，由于夹层施工时，只需水泥浆粘贴于外壁，而且还能在施工内壁或外壁时借助水泥浆的作用与混凝土直接浇筑粘贴在一起，做到一举两得，不象钢板那样电焊，不象塑料板那样塑焊和粘合剂粘贴，也不象油毡那样沥青热熔浇注。所以简化了施工工序和时间。

本发明的实施例结构如图1、图2、图3所示。图1是卷材搭接井壁结构的纵向剖面图。图2是卷材对接井壁结构纵向剖面图，图3是双层夹层井壁结构纵向剖面图。

图例说明：图1-井筒围岩；2-混凝土外壁；3-双面纤维高分子复合防水卷材夹层；4-混凝土内壁；5-卷材条；6-接缝。

从图中看出，这种复合井壁是在井筒围岩(1)内砌筑上混凝土外壁(2)和混凝土内壁(4)，(2)、(4)之间有双面纤维高分子复合防水卷材(3)，并用水泥浆固结为整体。图1中的夹层为搭接方式，接茬要大于10cm。图2中夹层接茬为对接方式，接缝(6)要粘贴20-30cm宽的卷材条(5)进行接茬处理。如图3所示的采用双层夹层时，不再用粘结条，双层之间接缝(6)错开即可。