[发明专利]立井井颈段高喷帷幕桩的井壁结构、施工装置及方法

权利要求书

1.立井井颈段高喷帷幕桩的井壁结构，所述井壁结构包括在厚含水回填表土层设置的立井井筒(1)，在井筒净径线(2)内开挖井筒，在井筒净径线与井筒荒径线(3)之间浇筑井壁，其特征在于，以井筒中心(1,1)为圆心，沿井筒荒径线外围至少设置三圈首尾封闭的圆环形高喷帷幕墙，在井筒荒径线外0.6m设置第一圈高喷帷幕墙(10)，在第一圈高喷帷幕墙外1.2～2m设置第二圈高喷帷幕墙(12)，在第二圈高喷帷幕墙外1.2～2m设置第三圈高喷帷幕墙(11)；所述的高喷帷幕墙的厚度800～1000mm，深度大于厚含水回填表土层的厚度；所述的井筒内设注压水孔(14)，进行注压水试验，高喷帷幕墙区设取芯钻孔(13)，取岩芯判断墙体质量；所述的井壁由内壁(5)和外壁(4)构成，外壁为不小于300mm厚的钢筋混凝土，内壁为不小于600mm厚的钢筋混凝土；

所述的高喷帷幕墙由同一圈上的高喷帷幕桩连接构成，所述的高喷帷幕桩是采用三管高压旋喷技术将水泥浆喷注到预设的高喷钻孔内，凝固成圆柱状桩体，同圈的桩体与桩体相互重叠连接成一个环形高喷帷幕墙；

所述井壁结构施工装置包括水泥罐(15)、水箱(17)、一级搅拌桶(19)、二级搅拌桶(21)、操作台(23)、高压注浆泵(25)、高压水泵(26)、空压机(27)、钻机(31)和高喷台车(32)构成，就近设在井筒附近或井筒上方；所述的水泥罐、水箱分别由水泥溜管(16)、水管(18)与一级搅拌桶连接，一级搅拌桶与二级搅拌桶由泥浆管(20)连接，二级搅拌桶与高压注浆泵由水泥浆管(22)连接，高压注浆泵、高压水泵、空压机分别由注浆高压管、高压水管、高压风管与高喷台车连接；所述的水泥罐、水箱、一级搅拌桶、二级搅拌桶、高压注浆泵、高压水泵、空压机、钻机、高喷台车由控制电缆由控制电缆(24)与操作台电气连接。

2.根据权利要求1所述的立井井颈段高喷帷幕桩的井壁结构，其特征在于，所述的高喷钻孔采用钻机(31)从地面垂直往下钻成，深度大于厚含水回填表土层厚度，钻孔直径不小于130mm；水泥浆喷注入高喷钻孔并向周边扩充，成桩直径为800mm～1000mm，桩与桩之间有不小于100mm的重叠连接区。

3.根据权利要求1所述的立井井颈段高喷帷幕桩的井壁结构，其特征在于，所述的取芯钻孔(13)为两个，在高喷帷幕墙区内对称设置，采用钻机从地面垂直往下钻成，深度大于高喷帷幕桩深度5m，钻孔直径91mm，根据取出的岩芯判断高喷质量。

4.根据权利要求1所述的立井井颈段高喷帷幕桩的井壁结构，其特征在于，所述的注压水孔(14)至少一个，在井筒净径线内设置，采用钻机从地面垂直往下钻成，深度大于高喷帷幕桩深度5m，钻孔直径168mm，对钻孔进行压注水试验，检查高喷帷幕墙堵水效果。

5.根据权利要求1所述的立井井颈段高喷帷幕桩的井壁结构，其特征在于，所述的外壁(4)混凝土为标号不小于C30，混凝土内布置双层钢筋，受力筋直径不小于20mm，沿井筒周边布置，间距300mm；分部筋直径不小于20mm，沿井筒中心线方向布置，间距300mm。

6.根据权利要求1所述的立井井颈段高喷帷幕桩的井壁结构，其特征在于，所述的内壁(5)混凝土为标号不小于C30，混凝土内布置单层钢筋，受力筋直径不小于20mm，沿井筒周边布置，间距300mm；分部筋直径不小于20mm，沿井筒中心线方向布置，间距300mm。

7.根据权利要求1所述的立井井颈段高喷帷幕桩的井壁结构施工方法，其特征在于，所述的施工方法，按如下步骤进行：

1)、立井井颈段施工线标定：

(1)、按照设计坐标在地表标定出井筒中心点，根据井筒中心点1.1和设计的井筒净直径和支护厚度标定出井筒净径线和荒径线；

(2)、在井筒荒径线外0.6m布置第一圈布置高喷帷幕桩钻孔，两钻孔之间间距不大于0.9m；

(3)、在第一圈高喷帷幕桩外再布置第二圈高喷帷幕桩钻孔，两钻孔之间间距不大于0.9m，第二圈与第一圈的圈距不大于1.2m；

(4)、在第二圈高喷帷幕桩外再布置第三圈高喷帷幕桩钻孔，两钻孔之间间距不大于0.9m，第三圈与第二圈的圈距不大于1.2m；

2)、设置施工装置将水泥罐、水箱、一级搅拌桶、二级搅拌桶、高压注浆泵、高压水泵、空压机、注浆高压管、高压水管、高压风管、钻机、高喷台车和操作台就近设在井筒附近或井筒上方，并依次对相关设备进行连接；

3)、施工第一圈高喷帷幕桩钻孔钻机间隔钻孔，每隔一孔钻一孔，深度大于厚含水回填表土层厚度，钻孔直径不小于130mm，孔位偏差不大于2cm,孔斜率不大于1％；

4)、高压旋喷第一圈高喷帷幕墙隔孔喷注：

(1)、制浆按设计比例，通过水泥溜管从水泥罐里放出一定量的水泥，通过水管从水箱里放出一定量的水到带有高速搅拌机的一级搅拌桶，搅拌时间不小于30s后，将制备好的水泥浆液通过泥浆管放入带有慢速搅拌机的二级搅拌桶内，缓慢搅拌；

(2)、高压输送二级搅拌筒内的水泥浆液通过水泥浆管连通至高压注浆泵，高压注浆泵将二级搅拌筒内的水泥浆液通过高压注浆管输送到高喷台车的钻杆，应用高压水泵将水通过高压水管输送到高喷台车的钻杆，应用空压机将空气通过高压风管输送到高喷台车的钻杆；

(3) 、高压喷注将高喷台车的钻杆下至高喷钻孔孔底，操作台通过控制电缆连接至高压注浆泵、高压水泵和空压机，启动操作台送入符合要求的浆、气、水；水泥浆的比重不小于1.5，压力为0.2～1.0Mpa，流量为55～70L/min；高压水的压力为34～38Mpa，流量为60～80L/min；压缩空气的压力为0.6～0.8Mpa，流量为0.8～1.2m3/min；待水泥浆液冒出孔口时，按设计的提升方式及提升速度自下而上提升钻杆，直至提升到设计的终喷高程停喷，水泥浆液凝固成圆柱形水泥桩；然后再对两桩间钻孔进行喷筑，形成桩桩部分重叠连成一体的高喷帷幕墙；

5)、按步骤3施工第三圈高喷帷幕桩钻孔；

6)、按步骤4高压旋喷第三圈高喷帷幕墙；

7)、按步骤3施工第二圈高喷帷幕桩钻孔；

8)、按步骤4高压旋喷第二圈高喷帷幕墙；

9)、高喷质量检验：

在第一圈与第三圈之间的高喷帷幕加固范围内的井筒中心对称位置随机选择两个位置，施工取芯钻孔，利用钻机从地面往下钻成，深度大于高喷帷幕桩深度5m，钻孔直径91mm，根据取出的岩芯判断高喷质量；施工完毕，两个取芯钻孔用水泥浆全孔封堵；

10)、压注水试验：

在井筒净径线内随机选择一个位置作为压注水孔，利用钻机从地面往下钻成，深度大于高喷帷幕桩深度5m，钻孔直径168mm，对钻孔进行压注水试验，检查高喷帷幕堵水效果；压注水试验完毕后，对施工完毕的压注水孔用水泥浆全孔封堵；

11)、浇筑井筒井颈外壁在井筒设计的荒径线范围内自上而下逐次开挖井筒，浇筑钢筋混凝土，每次开挖深度不大于2m，然后浇筑混凝土，直至井颈底部，混凝土为标号不小于C30，厚度不小于300mm；混凝土内布置双层钢筋，受力筋直径不小于20mm，沿井筒周边布置，间距300mm；分部筋直径不小于20mm，沿井筒中心线方向间距300mm布置；

12)、浇筑井筒井颈内壁从井颈底部自下而上连续浇筑井颈内壁钢筋混凝土，直至井口地表，混凝土为标号不小于C30，厚度不小于600mm，混凝土内布置双层钢筋，受力筋直径不小于20mm，沿井筒周边布置，间距300mm；分部筋直径不小于20mm，沿井筒中心线方向间距300mm布置；

13)、拆除施工装置，施工结束。