隨著我國(guó)煤礦開采范圍的增大，部分立井井筒因受人為因素或自然地形因素影響，需在深厚、復(fù)雜的不穩(wěn)定回填土層上進(jìn)行施工。那么立井井筒表土段開挖支護(hù)及防井壁下沉施工技術(shù)的選擇，將決定能否安全、優(yōu)質(zhì)、快速的通過不穩(wěn)定表土層（回填土層）。立井井筒表土段施工方法根據(jù)表土的性質(zhì)及其所采用的施工措施分為普通施工法和特殊施工法兩大類。普通施工法包括井圈背板施工法、吊掛井壁施工法、板樁施工法等；特殊施工法包括凍結(jié)法、帷幕法、沉井法、注漿法及鉆井法等。采用凍結(jié)法、帷幕法、沉井法等特殊施工法能夠有效安全地通過不穩(wěn)定回填土層，但因其施工周期長(zhǎng)、建設(shè)投資大、施工工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，難以滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的工期和成本等壓力。而采用吊掛井壁法、板樁法等普通施工法通過不穩(wěn)定回填土層，不僅可解決立井井筒施工的諸多不利因素，而且還具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文針對(duì)興無(wú)礦下組煤進(jìn)風(fēng)立井井筒表土段地質(zhì)情況，結(jié)合目前常用的表土段施工法，研究采用“吊掛井壁＋井圈＋鋼板樁加固”綜合施工法，短段掘砌單行作業(yè)，以保證表土段安全、快速施工。
１工程概況
興無(wú)礦下組煤進(jìn)風(fēng)立井井筒設(shè)計(jì)深度為２９３７ｍ，井筒永久鎖口標(biāo)高＋９１２７ｍ，井底水窩底板標(biāo)高＋６１９ｍ。其中，井頸段５８６５ｍ，井身段２２４２ｍ，１號(hào)壁座１８５ｍ，２號(hào)壁座１ｍ，井底連接處８ｍ。井筒凈直徑６ｍ，單層井壁，０～６０５ｍ表土及基巖風(fēng)化帶采用鋼筋混凝土單層井壁，井壁厚度為８００ｍｍ，混凝土強(qiáng)度為Ｃ４０；基巖段采用素混凝土井壁結(jié)構(gòu)，井壁厚度４００ｍｍ，混凝土強(qiáng)度為Ｃ３０。進(jìn)風(fēng)立井井筒擔(dān)負(fù)礦井下組煤進(jìn)風(fēng)任務(wù)，兼做安全出口。根據(jù)野外鉆探揭露的地層和堆積物沉積韻律特征，結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果及區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，立井場(chǎng)地地基土自上而下巖性依次為：素填土、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化泥巖。立井場(chǎng)地地基土參數(shù)見表１。綜上分析，立井場(chǎng)地表土層為復(fù)雜不穩(wěn)定的回填土層，其表土層具有復(fù)雜性、不均勻性、結(jié)合度低、受力分布不均等特性。
２“吊掛井壁＋井圈＋鋼板樁”綜合施工法
吊掛井壁施工法是適用于穩(wěn)定性較差的土層中的一種短段掘砌施工方法，為保持土的穩(wěn)定性，減少土層的裸露時(shí)間，段高一般�。�５～１５ｍ，按土層條件，段高內(nèi)還可分別采用臺(tái)階式或分段分塊，并配以超前小井降低水位的挖掘方法。此種施工方法可適用于滲透系數(shù)大于５ｍ／ｄ、流動(dòng)性小、水壓不大于０２ＭＰａ的砂層和透水性強(qiáng)的卵石層，以及巖石風(fēng)化帶。井圈背板普通施工法是指采用人工或抓巖機(jī)（土硬時(shí)可放震動(dòng)炮）出土，下掘一小段后，即用井圈、背板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，掘進(jìn)一長(zhǎng)段后，再由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁，該施工法適用于較穩(wěn)定的土層。板樁施工法是對(duì)于厚度不大的不穩(wěn)定表土層，在開挖之前，可先用人工或打樁機(jī)在工作面或地面沿井筒荒徑打入一圈木板樁或金屬板樁，形成一個(gè)四周密封的圓筒，用以支承井壁，并在其保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)。木板樁適用于厚度為３～６ｍ的不穩(wěn)定土層，金屬板樁適用于厚度為８～１０ｍ的不穩(wěn)定土層。根據(jù)已勘察的井筒表土段地質(zhì)情況，井筒表土段主要為深厚、不穩(wěn)定回填土層及風(fēng)化基巖，綜合了吊掛井壁法、井圈背板法、板樁法等常用的表土段施工法，擬采用“吊掛井壁＋井圈＋鋼板樁加固”綜合施工法，短段掘砌單行作業(yè)，以保證表土段安全、快速施工。
３“吊掛井壁＋井圈＋鋼板樁”施工方案
３.１總體施工方案。“吊掛井壁＋井圈＋鋼板樁”總體施工方案如下：井筒從回填地坪＋９１０１ｍ開挖４７ｍ→由下向上綁扎鋼筋５８ｍ及綁扎環(huán)形梁→支模→由下向上澆筑混凝土至臨時(shí)鎖口標(biāo)高＋９１１２ｍ→臨時(shí)鎖口→開挖０８ｍ→打設(shè)井圏鋼板樁→開挖０８ｍ→打設(shè)井圏鋼板樁→編筋、支模、澆筑混凝土（１６ｍ）→開挖０８ｍ→打設(shè)井圏鋼板樁→開挖０８ｍ→打設(shè)井圏鋼板樁→編筋、支模、澆筑混凝土（１６ｍ），依次循環(huán)向下施工，直至穩(wěn)定巖土層。“吊掛井壁＋井圈＋鋼板柱”綜合施工示意圖如圖１所示。
３.２吊掛井壁法施工方案。
３.２.１基坑開挖１）施工前測(cè)量人員依據(jù)設(shè)計(jì)將井筒中心線放出，用白灰撒出需開挖基坑輪廓線。
２）基坑開挖采用挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行，按照換填基礎(chǔ)坑所在位置、尺寸開挖，開挖基礎(chǔ)坑時(shí)先中心后外圈依次進(jìn)行，開挖面積為１３２６６ｍ２，開挖深度約為２ｍ。３）基礎(chǔ)坑開挖后，技術(shù)人員對(duì)基礎(chǔ)坑進(jìn)行尺寸校正，對(duì)基礎(chǔ)坑凹凸部分進(jìn)行處理，確�；映叽绶显O(shè)計(jì)要求。
３２２鋼筋綁扎１號(hào)和２號(hào)環(huán)形梁尺寸１０００ｍｍ×１５００ｍｍ，四周對(duì)稱布置４道３號(hào)連接梁，尺寸為１５００ｍｍ×８００ｍｍ×１２００ｍｍ，其余部分用筏板連接，筏板尺寸為１５００ｍｍ×６００ｍｍ。鋼筋綁扎按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行，如圖２所示。
３.２.３環(huán)形倒掛式基礎(chǔ)與井頸段混凝土澆筑為保證井筒井頸段開挖施工順利進(jìn)行，井筒井頸段端部開口設(shè)環(huán)形混凝土倒掛式基礎(chǔ)，最大直徑為１３ｍ；梁及筏板均采用鋼筋混凝土澆筑，混凝土強(qiáng)度為Ｃ３０。鋼筋編制完成后，待檢驗(yàn)合格后，井筒倒掛式基礎(chǔ)與井筒井頸段第一段打灰同步進(jìn)行。井筒倒基礎(chǔ)環(huán)形梁澆筑混凝土強(qiáng)度為Ｃ３０。井筒環(huán)形倒掛式基礎(chǔ)與井頸段施工示意圖如圖３所示。
３.３“井圈＋鋼板樁”。法施工方案為保證井筒表土段開挖施工安全有序進(jìn)行，表土段采用“井圏＋鋼板樁”法超前支護(hù)，保證土體穩(wěn)定性且滿足設(shè)計(jì)規(guī)格，表土采用人工鐵鍬配合挖掘機(jī)作業(yè)，待臨時(shí)鎖口后逐段向下掘進(jìn)。１）開挖按０８ｍ一段，先挖中間部分，段高符合要求后再刷擴(kuò)到設(shè)計(jì)規(guī)格，采用“井圏＋鋼板樁”法進(jìn)行超前臨時(shí)支護(hù)。
２）首段開挖后，上層井圏利用臨時(shí)鎖口預(yù)留鋼筋及錨桿固定在設(shè)計(jì)井筒斷面上，下層與上層井圏利用掛鉤連接，掛鉤采用Φ２０ｍｍ的ＨＲＢ４００螺紋鋼加工而成，每層掛鉤８?jìng)�(gè)。
３）“井圏＋鋼板樁”法：先用螺栓連接井圏，并用掛鉤與上段井圏相連，再按要求連續(xù)打設(shè)１０＃槽鋼鋼板樁加固土體進(jìn)行超前支護(hù)，并用方木充填空隙。鋼板樁長(zhǎng)１５００ｍｍ，采用１０＃槽鋼加工，外露１００ｍｍ，打入土體１４００ｍｍ，與井幫夾角３０°。每段待井圏板樁施工完畢后，方可進(jìn)行下段０８ｍ土體開挖。井圈外徑７７００ｍｍ，１８＃槽鋼加工，共６節(jié)，錨栓連接。井圈加工示意圖如圖４所示。
４）掘進(jìn)過程中遇大塊巖石不能用風(fēng)鎬掘進(jìn)時(shí)，可用Φ１５５ｍｍ繩扣鎖捆后直接用鉤頭提至地面處理，盡量避免井下放炮崩大塊，防止放炮震動(dòng)誘發(fā)片幫現(xiàn)象發(fā)生。
５）施工過程中，應(yīng)先挖出罐窩，利于出渣；井中挖出超前集水坑，及時(shí)用風(fēng)泵排出。
６）若土體松散或與井壁接觸面有空洞，必須進(jìn)行壁后注漿充填密實(shí)。
４結(jié)語(yǔ)
綜合了吊掛井壁法、井圈背板法、板樁法等常用的表土段施工法，采用“吊掛井壁＋井圈＋鋼板樁”相結(jié)合的綜合施工方案，克服了厚層不穩(wěn)定回填土層對(duì)立井施工的影響，針對(duì)施工中存在的問題，及時(shí)分析總結(jié)，并采取了一系列針對(duì)性措施，提高了井筒施工效率，減少了施工工期，保證了施工安全，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)今后類似立井井筒工程施工有一定借鑒意義。
