[实用新型]一种高寒高海拔地区深大通风竖井冻土段井身衬砌结构

说明书

本实用新型涉及竖井施工的技术领域，具体涉及一种高寒高海拔地区深大通风竖井冻土段井身衬砌结构。在开挖的竖井井壁上由外向内依次设有初期支护、一次衬砌和二次衬砌，且在二次衬砌的外表面设有保温层，用于解决深大通风竖井冻土段施工冻土融化导致壁后围岩失稳强度降低，采用挂网喷射混凝土快速提高冻土段岩壁的强度及刚度，初期支护完成后尽快施工一次衬砌、二次衬砌及保温层，减少井身冻土段存在的冻害问题。

技术领域

本实用新型涉及竖井施工的技术领域，具体涉及一种高寒高海拔地区深大通风竖井冻土段井身衬砌结构。

背景技术

高寒高海拔地区冻土主要分部在地表以下一定的深度，竖井井身在开挖过程中，由于井身一次衬砌混凝土的水化热的作用及井外冷热空气的对流，使得井身一次衬砌壁后冻土产生融化，产生泥石流状的产物。高寒高海拔地区具有全年霜期较长，昼夜温差较大，外加通风竖井井壁送排风量的影响，使得二次衬砌表面挂冰流等现象，尤其是在冻土段衬砌薄弱环节受季节交替使得冻土段反复冻融，冻土体积膨胀和收缩，衬砌结构会受到冻胀力的附加荷载，当冻胀力达到一定程度后，衬砌结构会出现开裂或破坏等情况，影响后期竖井通风及运营期间的安全，增大管养难度和费用。

结合新疆某22.13km级特长隧道，地处高寒高海拔地区，隧道采用“3洞+4竖井”设计方案，采用4座竖井分5段纵向通风，竖井间隔约4.4km设置一处，兼顾施工期及运营期正洞的通风作用。3号竖井井址处于高寒高海拔地区，海拔3600m，年极端最低气温-47℃，井口段44m为多年冻土，在井身开挖过程中由于井身衬砌混凝土浇筑时水化热的作用及井内外冷热空气的对流，使得刚开挖的岩壁及上段高井身一次衬砌壁后冻土层快速融化，形成类似“泥石流”的产物，造成岩壁严重超挖和一次衬砌壁后形成空洞，降低了开挖井壁围岩的稳定性，井身施工质量难以的到保证，给施工期及运营期埋下质量隐患、安全隐患。在实施过程中出渣、清渣工作量大，掘砌效率低。为确保施工质量，最后只能通过一次衬砌壁后注浆充填空洞，但是效果不佳，同时增加施工成本。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种高寒高海拔地区深大通风竖井冻土段井身衬砌结构，用于解决深大通风竖井冻土段施工冻土融化导致壁后围岩失稳强度降低，成井效率低的技术问题。采用“短段开挖、长段砌筑、三衬一保温”的施工方法，即缩短井身开挖进尺，出渣完成后立即对冻土段井壁实施锚网喷初期支护至井身一次衬砌外表面封闭冻土，待湿喷混凝土凝固后在进行第二段井身开挖，同样实施锚网喷初期支护封闭冻土，减少其暴露的时间，待第二次初期支护施工完成后，尽快施工两次初期支护内表面的一次衬砌、二次衬砌及保温层，减少井身冻土段存在的冻害问题，提高施工效率。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种高寒高海拔地区深大通风竖井冻土段井身衬砌结构，包括竖井本体，在开挖的竖井井壁上由外向内依次设有初期支护、一次衬砌和二次衬砌，且在二次衬砌的外表面设有保温层。

进一步地，初期支护包括在揭露的井壁上喷射有第一喷射混凝土层，在第一喷射混凝土层的外表面竖向、环向间隔设置若干根短钢筋，在若干根短钢筋上悬挂若干片钢筋网片，再施工第二喷射混凝土层至井身一次衬砌外表面。

进一步地，第一喷射混凝土层主要为揭露凹凸不平的岩面进行找平。

进一步地，短钢筋与第一喷射混凝土层表面的夹角为α，其中α＜90°。

进一步地，在第一喷射混凝土层与第二喷射混凝土层之间通过短钢筋按照一定的间距设置有多层钢筋网片。

进一步地，第二喷射混凝土层与一次衬砌之间设有若干根竖向排水管，若干个竖向排水管沿第二喷射混凝土层的周向间隔设置，且排水管外壁包裹有土工布。

进一步地，在一次衬砌表面设置防水层。待一次衬砌模筑混凝土施工完成后，可实施壁后注浆进一步加固初期支护。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：