竖井加固方法
技术领域
本发明涉及竖井施工技术领域，具体地，涉及一种竖井加固方法。
背景技术
随着我国对耕地的保护政策，各地对征地范围及拟建工程范围都进行了严格的限制和管理，这往往会造成工程系统的布置受到约束。就竖井而言，地质条件越简单越有利，然而有时由于受上述因素的限制，竖井也会被迫选址于废石堆积层、回填土层等很不稳定的场地上。在上述地层中凿井时，由于废石堆积层稳定性非常差，施工极易发生侧帮坍塌，造成浇筑完成的井壁“脱裤子”。
目前，针对这种废石堆积层、回填土层等类似松散体地层中凿井时，最常见的处理方式为采用地面预注浆加固或者工作面预注浆加固废石堆。采用地面预注浆加固废石堆的具体方式为：在井筒开凿前，于井筒周围钻注浆孔，深度穿过堆积层、强风化层以下不小于10m；安装注浆管及止浆塞；用注浆泵，把浆液经注浆孔注入堆积层裂隙及强风化层中，对其进行加固，使堆积层稳定后再开凿井筒。采用工作面预注浆加固废石堆的具体方式为：井筒掘进时，在井内浇筑混凝土止浆垫或预留止浆岩柱；打注浆钻孔安装注浆管，注浆加固堆积层并封水，之后再进行开凿；如此循环，直至穿过不稳定地层。采用地面预注浆加固的缺点是钻孔偏斜不宜控制，打孔时容易塌孔、卡钻现象，实施难度大，注浆扩散范围难以控制，造成浆液消耗量大；地面预注浆之后凿井需全断面打眼放炮开挖井筒，开挖成本较高。采用普通的工作面预注浆加固的缺点是打孔容易出现塌孔现象，无法成孔。因此，无论是采用地面预注浆加固方式还是采用工作面预注浆加固方式，均存在打孔易塌孔的问题，导致开挖后堆积层井帮的自稳能力较差。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种竖井加固方法，以解决打孔时塌孔卡钻等问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述竖井加固方法，包括：
在井筒设置多个钻孔位置，在每个钻孔位置钻进设定距离后，利用中空自进式锚杆继续钻进，直至中空自进式锚杆外露出设定尺寸，其中，所述中空自进式锚杆上分布有注浆孔；
将中空自进式锚杆与注浆软管道连接，并同步安装压力监测装置，通过注浆软管道向中空自进式锚杆内注入设定注浆量的浆液；
浆液注入完成后，对井筒进行掘进出渣处理；
出渣后，进行钢筋绑扎支护；
钢筋绑扎完成后，浇筑混凝土。
优选地，多个钻孔位置沿井壁的圆周方向均匀分布。
优选地，多个钻孔中钻进的中空自进式锚杆呈伞形均匀分布，钻孔方向与水平方向呈60度夹角。
优选地，钻孔位置沿纵向间隔设定段高分布设置，在每一个设定段高的井筒部分，进行一次竖井加固施工的循环。
优选地，向中空自进式锚杆内注入的浆液为水泥-水玻璃双液浆，其中，水泥浆与水玻璃的重量比为1：0.6～1。
优选地，在井筒掘进到设定段高时，向井筒围岩打入锚杆挂网片，进行锚网支护。
优选地，对井筒进行掘进出渣处理的步骤包括：挖掘井筒的净径部分；挖掘至设定段高时，按照井筒掘进尺寸进行扩帮；扩帮后出渣。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
在废石堆积层、回填土层等类似松散体地层中凿井时，本发明采用锚固支护加固和注浆加固相结合的方式对竖井进行加固。通过采用中空自进式注浆锚杆钻孔，集钻孔、安装、注浆、锚固于一体，避免了打钻塌孔卡钻，并且锚杆可以作为永久支护部分；通过中空自进式锚杆上的开孔注浆，注浆加固围岩，可以按需较好地控制注浆范围，保障揭露的堆积层井壁稳定、不垮塌，为竖井施工作业提供了安全保障。相比地表、工作面预注浆的高压注浆，可以节省注浆成本。
附图说明
图1是本发明所述竖井加固方法的流程示意图；
图2是本发明中加固后的竖井结构的主视示意图；
图3是本发明中加固后的竖井结构的俯视示意图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
由于废石堆积层、回填土层等松散体中围岩稳定性差，本发明中，对竖井的加固施工采用短掘短砌的逐段施工方式，按照设定段高将井筒纵向划分为多个部分，在每一个设定段高的井筒部分，均进行一次竖井加固施工的循环。其中，设定段高根据竖井的实际情况确定，例如，所述设定段高可以设置为1.7m，如遇到片帮严重，可以降低循环的设定段高。下面以对一个设定段高的井筒部分进行的竖井加固施工为例来说明本发明。
图1是本发明所述竖井加固方法的流程示意图，如图1所示，本发明所述竖井加固方法，包括：
步骤S1，利用中空自进式锚杆2进行锚固支护施工，具体地，在井筒的壁面设置多个钻孔位置，在每个钻孔位置钻进设定距离后，利用中空自进式锚杆2继续钻进，直至中空自进式锚杆2外露出设定尺寸，其中，所述中空自进式锚杆2上分布有注浆孔，锚杆尺寸为Φ32*7×3000mm，注浆孔的直径为5mm；多个钻孔位置沿井壁1的圆周方向均匀分布，水平间距设定为1.0m，并且，水平间距可根据实际围岩情况调整，若片帮严重，则可以适当缩小水平间距。参照图2和图3所示，钻孔方向与水平方向呈60度夹角，位于同一圆周的多个钻孔中钻进的中空自进式锚杆2呈伞形均匀分布。对于一个整体的井筒，钻孔位置沿纵向间隔设定段高分布设置，以便于对每个设定段高的井筒分别进行竖井加固施工。设定距离根据锚杆长度确定，例如，当使用3m长的锚杆时，设定距离可以设置为1.5m。施工时，先使用1.5m钻杆钻进之后，将钻杆取出，再用3m长的中空自进式锚杆复钻，直至锚杆外露0.2m。进一步地，锚杆钻进完成后要用压风把锚杆孔内的积水、岩粉清理干净；由于中空自进式锚杆2由钢管制作而成，其钻进井筒围岩4之后，可以作为永久支护的一部分留在围岩4之中，起到加固围岩4的作用，可以避免钻孔时出现塌孔或卡钻现象；
步骤S2，注浆加固施工，具体地，中空自进式注浆锚杆2钻进完成后，卸下钻机，套上密封垫并拧紧，将中空自进式锚杆2与注浆软管道连接，例如，可通过锚杆自带的螺纹与注浆软管道连接，并同步安装压力监测装置，通过注浆软管道向中空自进式锚杆2内注入设定注浆量的浆液3，其中，压力监测装置包括设置于注浆软管道上的高压阀门和压力表，以监测注浆压力；
步骤S3，浆液3注入完成后，对井筒进行掘进出渣处理；
步骤S4，出渣后，进行钢筋绑扎支护；
步骤S5，钢筋绑扎完成后，浇筑混凝土，从而完成一段井筒的加固施工。
本发明通过中空自进式注浆锚杆对松散体进行注浆，加固井筒周边围岩，锚杆本身也有加固围岩作用，保障井帮稳定、不垮塌；另外，由于注浆后的围岩本身强度提高了，加固后的松散体可以与中空锚杆共同承载井壁重量，有利于防止井壁发生“脱裤子”的现象。
在实际施工过程中，可以在工作面安设一台2TGZ-120/10.5型注浆泵，用于浆液注入。在一个实施例中，向中空自进式锚杆2内注入的浆液3为水泥-水玻璃双液浆。注浆水泥为PO42.5水泥，每根中空自进式注浆锚杆水泥用量为0.35t，水灰比为0.5:1，水泥浆与水玻璃的重量比为1：0.6～1，水玻璃用量为0.163～0.217吨。现场注浆量控制以孔口返浆或上压为准。
在一个实施例中，对井筒进行掘进出渣处理的步骤包括：挖掘井筒的净径部分；挖掘至设定段高时(例如，1.7m)，按照井筒掘进尺寸进行扩帮；扩帮后出渣。其中，具体施工时，掘进和出渣可以采用人工铁铲等工具配合抓岩机进行。对于整个井筒而言，采用逐段刷帮的方式对井筒扩帮，使得井筒直径达到预先设计的直径尺寸。
为了防止浇筑混凝土时围岩的掉落影响井壁的混凝土质量，在井筒掘进到设定段高(例如，1.7m)时，向井筒围岩打入锚杆挂网片，进行锚网支护，以进一步加固围岩。
本发明在某铁矿的矿井施工中取得了良好的使用效果。该矿井的上部为采矿排岩回填层，回填层厚度为96m，回填物主要由采矿废石组成。0～80m回填物以采矿废石为主，粒径大小不一，大者超过500mm，小者0.50mm。通过采用本发明的竖井加固方法对该矿井施工进行加固，使得该矿井顺利通过了96m的回填层，保障了井壁围岩的稳定性。
本发明所述竖井加固方法易于操作实施，成本较低，在废石堆积层、回填土层等类似松散体地层中凿井可以广泛应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
