立井表土段特殊法鑿井，你知道有哪幾種嗎？

一、凍結法鑿井的施工

凍結法是在不穩定的含水土層、膨脹土層或含含水層多的裂隙基岩。在地下工程建設之前，用人工製冷的方法，將地下工程周圍的含水巖、土層凍結，形成封閉的凍土結構物—凍結壁，用以抵抗岩土壓力，隔絕凍結壁內、外地下水的聯絡，然後在凍結壁的保護下進行地下工程的建設的特殊施工技術。

凍結法適用於含鹽量不大、地下水流速較小的各種含水地層。含鹽水重的鹽水不易結冰，流速快得不易凍結。

冷卻水抽水井設定在地下水的上方向，在下方向抽水，容易造成井筒範圍內的流流速加快，不便凍結。

凍結法鑿井為第四系衝擊層、風化岩石段、還有進入堅硬岩石10m以上。

凍結法鑿井施工主要內容包括：凍結孔的鑽進、井筒凍結和井筒掘砌等主要工作。

1、凍結孔的鑽進

為了形成封閉的凍結圈，先要在井筒周圍鑽一定數量的凍結孔以便在孔內安設帶底錐的凍結管和底部開口的供液管。以設計井筒中心為圓心，一井筒掘進半徑加上凍結圈厚度一般為半徑畫圓，凍結孔一般等距離地佈置在與井筒同心的圓周上。凍結孔間距一般為1。 2〜1。 5m，孔徑為200〜250mm，孔深應比凍結深度大5〜10m。凍結孔的圈數一般根據要求的凍結壁厚度來確定，表土較淺時（200m以內）一般採用單圈凍結，對於深厚表土可採用雙圈（200-400m）或三圈凍結（400m以上）。

2、凍結過程

打好孔後，在孔中安裝底端封閉的凍結管，凍結管為Φ150×6mm無縫鋼管，都是焊接的，不能漏鹽水，凍結管為雙層管，中間插的是聚乙烯管，把凍結站制的低溫鹽水-35°C注入凍結管，內管冷凍液送至眼底，然後沿外管返回，將周圍含水層熱量係數帶走，叫做反迴圈。

降溫過程叫積極凍結，把地層溫度降到-10°C，把水變成冰、土變成凍土，每個凍結管形成一個1。5-2m凍結柱，把所有凍結管的凍結柱交接在一起，叫凍結壁交圈。

反迴圈加快下部凍結，正迴圈會先把上面動起來，一般上面凍起來也不敢開工，所以一般採用反迴圈，一迴圈鹽水溫度升高3°C左右。

凍結壁交圈後，就沒必要再降溫了。否則就會把井筒內凍實，開挖就很難了。一旦凍結壁交圈，就只要進行保溫了，保溫期間的凍結叫消極凍結。

3、鑿井施工

通常，選擇即當凍結壁已形成而又尚未凍至井筒範圍以內時開挖最為理想。此時，既便於掘進又不會造成湧水冒砂事故。但是很難保證處於理想狀態，往往整個井筒被凍實。對於這種凍土挖掘，可採用風鎬或鑽眼爆破法施工，採用爆破施工必須具備相應措施，保證凍結壁和凍結管的安全。

凍凍結法一般不提倡放炮，凍結管在低溫下很脆，放炮容易炸裂，用鑽爆法，周邊眼離凍結管之間至少保證1。5m距離，周邊眼裝藥量不得超過0。75kg。

開始挖掘、砌築外壁，外壁是鋼筋砼的400-600mm厚，整個表土段做完後，從下而上一次砌築內壁，也是鋼筋砼的500-1000mm厚，採用滑升模板施工，因此內壁沒有接茬，能防水，內壁砌築到地面後才能結束凍結。

外壁與土層之間有70mm泡沫板，泡沫板作用：1、砼保溫，2、外圍土層繼續膨脹，力很大，泡沫板能吸收能量，用膨脹螺絲或氣釘固定在土層上。

雙層井壁作用：外壁抵抗地壓，內壁防水。

內、外壁間加一層3-5mm厚瀝青塑膠板，使內外壁可以滑動，華東地區井筒，在生產10-20年，由於井下排水，表土段水被排走後，表土段會壓縮，表土壓縮會抱著井壁一起沉降，而岩石段井壁不會動，造成井壁在風化帶破壞，所以形成了複合井壁。

凍結井壁施工，應按照低溫混凝土施工的要求進行，低溫施工措施：

凍結法砼溫度外壁不能低於15°C，內壁不能低於10°C，夏天高溫期間，不高於30°C。

（1）採用高熱或快硬水泥，減少水灰比，摻速凝劑和塑化劑等措施加速凝固，提高早期強度。

（2）用熱水攪拌、對砂、石加熱或對攪拌機預熱，低溫拌合時間為常溫拌合時間1。5倍。

（3）合理選擇施工時間，在寒潮到來前，達到設計強度的50%，且不低於5-10MPa。

（4）對模板預熱

（5）加強養護

4、凍結方案

井筒凍結方案有一次凍全深、區域性凍結、差異凍結和分期凍結等幾種。

現在的三圈凍結孔，凍結深度不一樣深，表土段凍結孔層數厚一些，岩石段凍結孔層數少一些。

差異凍結：一圈孔，單號深，雙號淺，上部表土段，凍結孔密，凍結速度快，井筒可以提前施工，下部岩石段在上部掘進過程中仍然繼續積極凍結，等快到位了就凍結好了。

5、凍結法三大迴圈

氨迴圈、鹽水迴圈、冷水水迴圈。

凍結站：室外佈置冷卻塔，用來給氨降溫，室內安裝氨壓縮機和鹽水箱。

鹽水迴圈：鹽水池中裝有像暖氣管一樣的冷卻管，管內盛的是液態氨，液態氨蒸發吸收熱量，把鹽水溫度降到-35°C，靠鹽水泵抽出來，沿內管下去，外管上來，回來提高3-5°C，在回到鹽水箱。

氨迴圈：氨在常溫下呈現為氣態，用氨氣壓縮機把氨壓縮成0。8-1。2MPa的壓力，氨溫度為升高的80-120°C，高溫高壓的氨氣進入氨油分離器，氨在壓縮過程中帶有一些壓縮機的機油、潤滑油，氨油分離器和空壓機風包是一個道理，油存在罐子裡面，氨壓力不變，進入室外的冷卻塔，在管子裡面，用冷水降溫，經冷卻，把氨冷卻到氨會降到25-35°C，壓力不變，多餘的存放到氨儲存罐中，正常工作的氨進入鹽水箱類似暖氣片中，液態的氨氣化，氨的蒸發吸收了鹽水的熱量，氣態的氨再進入壓縮機。

冷卻水迴圈。

內壁完全砌築好以後，才能停止凍結，一般氨水、鹽水是要回收的，凍結管一般拔不出來，在裡面注滿混凝土。

6、凍結法各工序施工工期

從進入施工準備期開始，打凍結孔，地面同時進行凍結站安裝。基本上，一個井筒打30-50個凍結孔，凍結孔鑽進100m要一個月，一般要3-5個月。打完凍結孔，在井筒周圍挖凍結槽，蓋個房子把凍結槽蓋住，起到保溫的作用，積極凍結期為2-3個月，因此要在開工前2-3個月開始凍結。

由於需要大量冷卻水，冬天水是冷的，而且冬天室外溫度低，給氨降溫的效果更好，所以積極凍結期安排在冬天最好，充分利用自然條件達到降溫的效果，因此一般3月份開始打凍結孔，打到10月份，安裝凍結管1個月，12月、1月、2月凍結，3月1日開始打井筒。

因為凍結期壓縮機用電量非常大，冷卻水用量非常大，現在是施工準備期，永久供水、供電都沒有，採用臨時的供水、供電，如果兩個井筒同時凍結，用電量會更大，翻一番，往往為了錯開用電高峰和用水高峰，要使一個井筒先動，另外一個井筒後動，錯開積極凍結期，積極凍結期為2-3個月。

7、凍結法、井筒開挖，必須具備以下條件：

（1）水文觀測孔內的水位，應有規律上升，並溢位孔口；當地下水位較淺和井筒工作面有積水時，井筒水位應有規律上升。

（2。）測溫孔的溫度已符合設計規定。

（3）地面提升、攪拌系統、材料運輸、供熱等輔助設施已具備。

水文觀測孔：井筒內打水文觀測孔，不能偏出凍結井筒範圍（導通含水層），不能穿過基岩的隔水層。有幾層含水層就打幾個水文觀測孔，（全部是凍結法範圍內的含水層），當凍結壁交圈以後，隔絕了內外水聯絡，且由於凍結壁形成，使原有的體積膨脹，就會想井內擠壓，將井內含水層的水沿水文觀測孔擠出地面，一般均勻冒水7天，說明凍結壁交圈。

測溫孔：測量凍結壁外圍、凍結壁，凍結圈以內溫度，打不同深度的孔，測不同深度溫度。

凍結法地質檢查孔不能打在井筒範圍內，因為地質檢查孔要打全深，會引出基岩中含水層水，地質檢查孔在招標前打，不能打在井筒內，且距井筒中心不超過25m。

凍結一般是專業分包，專業隊伍來幹，凍結法屬於分部工程，一般要專業分包的，一般是凍結單位在那凍結，施工單位可以晚一兩個月進場，然後進行工廣平整，臨時設施的砌築，等積極凍結期結束，兩臺三盤都準備好，現在才開始動工了。

掘進施工方因為裝置問題推遲了兩個月進場，會產生後果：如果不通知凍結單位，凍結單位會將井筒內都凍實了，費用會增加，一定要業主通知凍結單位，後期儘量把工期趕回來。

二、鑽井法

1、井筒鑽進

分級鑽進：8m直徑井筒，一般一次鑽不出來，分三次到四次，3m-5m-7m-9m，鑽井直接要比井壁外徑還要大，一級一級擴刷，每次擴孔面積相當。

鑽進過程中，井筒沒有支護，採用泥漿護壁，泥漿在土層表面形成一層5-10mm厚的泥皮，並且井筒內泥漿之中高於地下水位，泥漿自重很大，達到平衡地壓，把地下水壓出去，洗井（排矸）是將壓氣注入三通管中心管，到達混合器，與泥漿混合，這時管內混合泥漿比重小，鑽桿內外產生壓差，在壓力作用下，泥漿攜帶岩屑進入鑽桿，排到井上過濾篩，淨化後流入泥漿池，再由泥漿槽流入井內。

泥漿起到護壁、平衡地壓、洗井（排矸）、冷卻鑽頭、潤滑的作用。

人工配置的化學泥漿，有毒的，不允許排放，用完後要液固分離，要求泥漿有較好的穩定性，不易沉澱；泥漿的失水量要比較小，能夠形成薄而堅韌的泥皮， 為了防止偏幫，泥漿面不得低於鎖口以下lm。泥漿的黏度在滿足排渣要求的條件下，要具有較好的流動性和便於淨化，泥漿沿井筒自上向下流動，洗井後沿鑽桿上升到地面，這種洗井方式叫作反迴圈洗井。

鑽井法按照施工規範要求，地質檢查孔不得佈置在井筒內，會誘發地下水突出，且距井筒中心不超過25m，鑽井深度進入穩定岩層5m以上。

2、下沉井壁

井筒在鑽井的同時，地面在預製井壁，5m左右一節，一天預製一節。井筒鑽好後，井筒內還是全部充滿了泥漿，將帶有鍋底的第一節井壁放到泥漿中，往井壁內注水，用水和井壁自重克服泥漿的浮力，井壁下沉，地面接長預製井壁，用焊接法接長，一邊下沉，一邊觀測糾偏。下沉到位，進行糾偏後，井壁和土層間還有泥漿，下混凝土管，泥漿下澆築混凝土，進行壁後充填固井。井壁固結後，先試排水，排出1m深的水，第二天觀測水位變化情況，如果水位上來了，說明井壁與外圍水有聯絡，得想辦法堵水。如果不上來了，就可以進行排水，排水以後，壁後進行注漿，最終把井壁和土層保護好以後，地面再立井架，井內安裝“三臺兩盤”，把鍋底解開，進行基岩段施工。

地面制好的井壁要逐節進行檢查。

沉井擠出地面的泥漿要及時疏走，下沉井壁一個月500m，嚴禁採取抽出泥漿來下沉井壁，易造成地下壓力水把井壁壓壞。

3、減壓鑽進

鑽頭、鑽桿重量不全壓在土層中，如果全壓在土層中，哪個地方土軟，就鑽到哪個地方去了。為了保證井筒的垂直度，一般都採用減壓鑽進，即將鑽頭本身在泥漿中重量的30%-60%壓向工作面。

4、鑽井法使用範圍

除了鑽井鑽偏，鑽井法的鑽孔直徑與鑽井直徑間隙200-300mm，沉井過程中也可能沉偏，所以鑽井法一般用在鑽井，個別用在主井，副井不能用，凍結法更能保證井筒的垂直度，副井上下人員，對垂直度要求最高，到現在還沒用將鑽井法用到副井。

最常用的特殊鑿井法是凍結法和鑽井法。

三、沉井法

屬於超前支護，在不含卵石、漂石，底部有隔水黏土層，總厚度在100m左右的不穩定表土層中，選用沉井法是適宜的。

沉井法：先安裝刃角，刃角下先放墊木，當井壁砌築到一定高度後，將墊木撤除，隨井壁下沉不斷加高井壁，井壁下沉到穩定岩石1m左右即可。

若湧水量較大，表土層及流砂層較厚，在井壁自重和外加荷載壓力下，如果有流沙、淤泥、地下水時，會湧到井筒裡面來，為了避免這種情況，井筒裡面充滿水，用水的比重將淤泥或地下水壓回去，這種方法叫淹水沉井，淹水沉井考靠水槍挖井。

若湧水量小於30m3/h，流砂層較薄（lm左右），土層穩定，深度較淺（<30m），可考慮用排水沉井的方法施工，井壁慢慢下沉，與此同時，不斷挖出泥沙。

目前在礦山立井井筒施工中普遍以採用淹水沉井施工技術為主。

沉井到位後，地面再立井架，井內安裝“三臺兩盤”，進行基岩段施工。

四、帷幕法

穿越流沙層時，在井筒外圍澆築一圈砼牆，將井內外隔開，在砼牆內進行普通法鑿井，步驟：先在井口澆築一段內護井、外護井（就是導牆），採用泥漿護壁，在兩牆之間打鑽孔—主孔，更換剔槽鑽，將孔間鑿通，放入拉拔管，每隔一定距離放入輸送管，將砼澆入，隨澆築不斷上提注漿管、拉拔管。是超前支護的一種井巷特殊施工方法。