本發(fā)明涉及一種防水井壁可縮裝置及其施工工藝，適用于凍結(jié)法施工的立井雙層混凝土復(fù)合井壁的內(nèi)層井壁。

背景技術(shù)：

隨著礦業(yè)開采深度不斷加深，越來越多的礦井井筒需采用凍結(jié)法穿過深厚表土層或孔隙含水軟巖層，由于凍融沉降、表土含水層疏排水等原因，造成了地層的沉降并施加給井筒豎向力，帶來井筒破壞工程事故。

為了解決地表沉降帶來的井筒破壞問題，前人研制出了多種可縮裝置，當(dāng)井壁豎向應(yīng)力大于井壁設(shè)計(jì)允許豎向載荷時(shí)，可縮裝置就會(huì)產(chǎn)生豎向壓縮變形，釋放井壁過大的豎向力，使井壁的豎向應(yīng)力不超過設(shè)計(jì)的允許應(yīng)力，防止井壁發(fā)生破裂事故。現(xiàn)有的可縮裝置設(shè)計(jì)壓縮率很高，由于可縮裝置受力的復(fù)雜，其易受到外層井壁的約束致使可縮裝置實(shí)際壓縮率降低，達(dá)不到設(shè)計(jì)壓縮率。由于井筒條件的惡劣性，現(xiàn)有的可縮裝置與外層井壁之間易產(chǎn)生縫隙，造成地層中的水向井內(nèi)滲漏嚴(yán)重，造成井壁損壞和生產(chǎn)不安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、壓縮率高、密封性好、工作性能可靠的防水井壁可縮裝置及其施工工藝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種防水井壁可縮裝置，其安裝在復(fù)合混凝土井壁的內(nèi)層井壁的接縫處，所述的可縮裝置包括圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)、圓環(huán)支撐板和可壓縮填充物，圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)由若干個(gè)U型鋼結(jié)構(gòu)弧段首尾相接構(gòu)成，圓環(huán)支撐板也由若干個(gè)弧形支撐板首尾相接組成，圓環(huán)支撐板固定連接在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的開口端內(nèi)側(cè)，圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)與圓環(huán)支撐板之間形成的腔體內(nèi)填裝可壓縮填充物。

一種防水井壁可縮裝置應(yīng)用在新建立井復(fù)合井壁的施工工藝，施工步驟如下：

a.當(dāng)內(nèi)層井壁澆筑到側(cè)隔水層的設(shè)計(jì)高度時(shí)，下放側(cè)隔水層、下放已經(jīng)焊接好的法蘭盤和下環(huán)形止水板組合體，側(cè)隔水層緊貼外層井壁施工，焊接連接側(cè)隔水版與法蘭板；b.立模后通過法蘭盤留設(shè)的澆筑孔澆筑可縮裝置下方段高的下內(nèi)層井壁；c.下放焊接好的U型鋼結(jié)構(gòu)弧段和上環(huán)形止水板的組合體，并組裝形成圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)，上環(huán)形止水板固定連接在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的上方并與下環(huán)形止水板的位置相對(duì)稱，在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中安裝可壓縮填充物，在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的開口端內(nèi)側(cè)依次安裝弧形支撐板形成圓環(huán)支撐板；d.在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)與側(cè)隔水層之間充填可壓縮材料，可壓縮材料上部安裝上隔水層，上隔水層與側(cè)隔水層焊接連接；e.對(duì)靠近井筒內(nèi)部的原型環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)與法蘭盤部位焊接連接；f.按正常工序澆筑可縮裝置以上的上內(nèi)層井壁直至澆筑完成。

一種防水井壁可縮裝置應(yīng)用在已建立井復(fù)合井壁的施工工藝，施工步驟如下：

a.在內(nèi)層井壁標(biāo)定好將要安裝可壓縮裝置的位置并開鑿，在開鑿處澆筑細(xì)石混凝土找平；b.下放焊接好的U型鋼結(jié)構(gòu)弧段和下環(huán)形止水板的組合體，并組裝形成圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)，在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中安裝可壓縮填充物，圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的開口端內(nèi)側(cè)依次安裝弧形支撐板形成圓環(huán)支撐板；c.可縮裝置與外層井壁之間填充可壓縮材料；d.往可縮裝置上部填充細(xì)石混凝土，在可縮裝置的圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的開口端部上方焊接一道上環(huán)形止水板；e.上環(huán)形止水板與內(nèi)層井壁之間、下環(huán)形止水板與內(nèi)層井壁之間填充防水材料層后通過錨桿固定連接。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種防水井壁可縮裝置及其施工工藝，由于可縮裝置主要由圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)、圓環(huán)支撐板和可壓縮填充物構(gòu)成，在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的U型構(gòu)造具有上下兩個(gè)相連的受壓面，加上其內(nèi)部安裝的可壓縮填充物，使可壓縮裝置的壓縮率大大提高，能夠有效限制內(nèi)層井壁軸向應(yīng)力的增長(zhǎng)，防止發(fā)生井壁破裂災(zāi)害；并且在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)與外層井壁之間填充的可壓縮材料保證了可縮裝置的變形空間，提高了壓縮空間利用率和可壓縮裝置的可靠性；此外，止水板和各種隔水層、防水材料層的設(shè)置，提高了內(nèi)層井壁的抗?jié)B水性能，提高了密封性；同時(shí)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重輕，所以施工方便，工程造價(jià)和工程施工難度都降低了，具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明應(yīng)用在新建立井復(fù)合井壁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的橫向剖視圖。

圖3是本發(fā)明應(yīng)用在已建立井復(fù)合井壁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖2的橫向剖視圖。

圖中，1、外層井壁，2、側(cè)隔水層，3、可壓縮材料，4、法蘭盤，5、U型鋼結(jié)構(gòu)弧段，6、下內(nèi)層井壁，7、下環(huán)形止水板，8、可壓縮填充物，9、弧形支撐板，10、上內(nèi)層井壁，11、上環(huán)形止水板，12、上隔水層，13、防水材料層，14、錨桿。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1至圖4中的一種防水井壁可縮裝置，其安裝在復(fù)合混凝土井壁的內(nèi)層井壁的接縫處，所述的可縮裝置包括圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)、圓環(huán)支撐板和可壓縮填充物8，該可壓縮填充物8為可壓縮的支撐材料或者空心結(jié)構(gòu)，其中，可壓縮的支撐材料可以是木材、泡沫板或橡膠中的一種或多種，而空心結(jié)構(gòu)可以是由木材或者鋼材制成的工字形結(jié)構(gòu)或槽型結(jié)構(gòu)或T型鋼結(jié)構(gòu)或箱型結(jié)構(gòu)亦或者以上結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)等其他具備內(nèi)部是空心的結(jié)構(gòu)，圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)由若干個(gè)U型鋼結(jié)構(gòu)弧段5首尾相接構(gòu)成，圓環(huán)支撐板也由若干個(gè)弧形支撐板9首尾相接組成，圓環(huán)支撐板固定連接在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的開口端內(nèi)側(cè)，圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)與圓環(huán)支撐板之間形成的腔體內(nèi)填裝可壓縮填充物8。地表沉降對(duì)內(nèi)層井壁帶來的軸向壓力首先作用在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)和圓環(huán)支撐板上，繼而傳遞至可壓縮填充物8，圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)和圓環(huán)支撐板圍設(shè)成的腔體構(gòu)造本身相比已有的鋼材可壓縮性好，再加上可壓縮填充物9的良好軸向變形能力，可以更加有效地抵消軸向壓力，能有效限制內(nèi)層井壁軸向應(yīng)力的增長(zhǎng)，防止發(fā)生井壁破裂災(zāi)害。

參見1和圖2，本發(fā)明的防水井壁可縮裝置應(yīng)用在新建立井復(fù)合井壁的施工工藝，步驟如下：

a.當(dāng)內(nèi)層井壁澆筑到側(cè)隔水層2的設(shè)計(jì)高度時(shí)，下放側(cè)隔水層2，下放焊接好的法蘭盤4和下環(huán)形止水板7的組合體，其中下環(huán)形止水板7固定連接在法蘭盤4的內(nèi)空面并豎直向下，焊接連接側(cè)隔水版2與法蘭板4，同時(shí)側(cè)隔水層2緊貼外層井壁1施工；側(cè)隔水層2可以選用鋼板或者聚乙烯塑料板，而通常鋼板的厚度不大于10mm；

b.立模后通過法蘭盤4留設(shè)的澆筑孔澆筑可縮裝置下方段高的下內(nèi)層井壁的一種防水井壁可縮裝置應(yīng)用在已建立井復(fù)合井壁的施工工藝6；

c.下放預(yù)制好的U型鋼結(jié)構(gòu)弧段5和上環(huán)形止水板11的組合體，并組裝形成圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)，上環(huán)形止水板11固定連接在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的上方并與下環(huán)形止水板7的位置相對(duì)稱，在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中安裝可壓縮填充物8，在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的開口端內(nèi)側(cè)依次安裝弧形支撐板9形成圓環(huán)支撐板；

d.在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)與側(cè)隔水層2之間充填可壓縮材料3，可壓縮材料3上部安裝上隔水層12，上隔水層12與側(cè)隔水層2緊密連接，例如焊接；上隔水層12通常為涂有防水材料的厚度不大于10mm的鋼板；通常，可以將側(cè)隔水層2在外層井壁1上的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，使側(cè)隔水層2的兩端超出法蘭盤4及上隔水層12的限定，這樣可以增加地下水的滲流路徑；

e.對(duì)靠近井筒內(nèi)部的原型環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)5與法蘭盤4部位焊接連接。

f.按正常工序澆筑可縮裝置以上的上內(nèi)層井壁10直至澆筑完成。

參見3和圖4，本發(fā)明的防水井壁可縮裝置應(yīng)用在已建立井復(fù)合井壁的施工工藝，步驟如下：

a.在內(nèi)層井壁標(biāo)定好將要安裝可壓縮裝置的位置并開鑿，在開鑿處澆筑細(xì)石混凝土找平；

b.下放焊接好的U型鋼結(jié)構(gòu)弧段5和下環(huán)形止水板7的組合體，并組裝形成圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)，在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中安裝可壓縮填充物8，圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的開口端內(nèi)側(cè)依次安裝弧形支撐板9形成圓環(huán)支撐板；

c.可縮裝置與外層井壁1之間填充可壓縮材料3；

d.往可縮裝置上部填充細(xì)石混凝土，在可縮裝置的圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)的開口端部上方連接一道上環(huán)形止水板11；

e.上環(huán)形止水板11與內(nèi)層井壁之間、下環(huán)形止水板9與內(nèi)層井壁之間填充防水材料層13后通過錨桿14固定連接。

上述已建立井復(fù)合井壁的施工工藝中，上環(huán)形止水板11和下環(huán)形止水板7在井筒內(nèi)部緊貼井壁布置，增強(qiáng)了裝置的堵水路徑，提高了裝置的密封性。

上述應(yīng)用在新建以及已建立井復(fù)合井壁的施工工藝中的上環(huán)形止水板11和下環(huán)形止水板7都可以是采用鋼板制作。

本發(fā)明施工工藝中選用的可壓縮材料3在澆筑可壓縮裝置上方混凝土?xí)r不壓縮，當(dāng)可壓縮裝置工作室，壓縮率可達(dá)85％以上，如泡沫板或者其他空心材料或結(jié)構(gòu)，在圓形環(huán)狀U型鋼結(jié)構(gòu)與外層井壁1之間填充的可壓縮材料3保證了可縮裝置的變形空間，提高了可壓縮裝置的可靠性。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所做出任何簡(jiǎn)單修改和同等變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。