文档内容
第6章 井巷工程
知识架构
6.1 立井井筒表土施工
共4目
6.1.1 立井井筒表土普通施工方法
6.1.2 立井井筒冻结施工法
6.1.3 立井井筒钻井施工法
6.1.4 立井井筒注浆施工法6.1.1 立井井筒表土普通施工法
在立井井筒施工中，覆盖于基岩之上的第三系、第四系冲积层和岩石风化带统称为表土层。
表土分类：工程中按表土稳定性将其分成两大类：稳定表土和不稳定表土。1）稳定表土层主要包括非饱和的黏土层、含水量小的砂质黏土层，无水的大孔性土层和含水量不大的砾（卵）
石层等
2）不稳定表土层包括含水砂土、淤泥层、饱和的黏土层、浸水的大孔性土层、膨胀土和华东地区的红色黏土层
等。
立井筒表土施工方法分为普通施工法和特殊施工法两大类。
稳定表土层一般采用普通施工法，普通施工法主要包括井圈背板施工法、吊挂井壁施工法和板桩施工法等
不稳定表土层多采用特殊施工法，主要包括冻结法、钻井法、沉井法、注浆法和帷幕法等，目前以冻结法和钻
井法为主。
考点一、井圈背板施工法
掘一小段后即用井圈、背板进行临时支护，临时支护段高不应大于2m。井圈间距一般为1.0m，掘进一长段后
（一般不超过30m），再由下向上拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。
1-井壁；2-井圈背板；3-模板；
4-吊盘；5-混凝土输送管；6-吊桶
1）表土稳定：全断面分层向下挖掘，工作面形成锅底状，圈距一般为1.0m
2）松软地段：先掘净断面预留护帮环形台阶，最后再掘够全断面，并随即架设井圈背板临时支护，圈距一般在
0.5m 左右，最大不超过1.0m
3）涌水较大：采用台阶式环形挖掘法，一般在井筒中心或靠近流水下帮挖超前水窝，用以集水和排水
砌壁作业一般采用装配式金属模板，利用管子下料输送混凝土，整体浇筑混凝土井壁
考点二、吊挂井壁施工法
适用于稳定性较差的土层,短段掘砌施工方法。段高一般取0.5～1.5m。因段高小，不必进行临时支护。
吊挂井壁施工中，须在井壁内设置钢筋，与上段井壁吊挂。设备简单，但工序转换频繁，井壁接槎多，封水性
能差。需要自下而上复砌第二层井壁，应在井筒设计规格基础上适当扩大掘进断面。
吊挂井壁是自上而下进行的，要求井壁上部应有壁座或混凝土锁口；井壁的接茬要严密，混凝土充填要密
如果表土不稳定，要特别注意加强排水工作，及时进行临时支护，防止井壁片帮垮落。1－井壁；2－吊挂钢筋；
3－模板； 4－吊桶
考点三、板桩施工法
适用于厚度不大的不稳定表土层，在开挖之前打入一圈板桩，用以支承井壁，并在它的保护下进行掘进。
板桩材料可采用木材和金属材料两种。木板桩用于厚度为3～6m的不稳定土层。而金属板桩用于厚度8～10m的不
稳定土层。
1-外导圈；2-内导圈；3-板桩；
4-打桩机；5-轨道
板桩施工法一般与吊挂井壁施工法联合进行。
对于地面直板桩：挖土达到一定的规定深度后，进行砌壁支护
对于井内斜板桩，可在挖土达到一定深度后，继续架圈和打板桩，并按规定在满足砌壁要求时进行砌壁支护，
然后继续挖土掘进和砌壁支护，直到完成表土掘砌工作。
掘砌施工要注意，如果发生涌砂、冒泥现象，必须立即补打板桩，并填入草袋堵砂滤水；如果工作面冒泥，必
须加大板桩的插入深度。板桩法施工，应配合超前小井降低水位。习题演练
往年真题：井筒表土吊挂井壁施工法的段高一般取（ ）
A.0.5～1.5m
B.1.5～2.5m
C.2.5～3.5m
D.3.5～4.5m
答案：A
解析：吊挂井壁施工法中，段高一般取0.5～1.5m为宜。
6.1.2 立井井筒冻结施工法
考点一 基本原理
冻结法是在不稳定的含水土层或含水岩层中，形成封闭的冻土结构物—冻结壁，然后在冻结壁保护下进行地下
工程建设的特殊施工技术。
冻结壁，用以抵抗周围水土压力，隔绝冻结壁内、外地下水的联系。
冻结壁设计既要满足强度条件要求，又要满足变形条件要求。
考点二、施工工艺
冻结法凿井的主要工艺过程有冻结孔的钻进、地层冻结和井筒掘砌与支护、冻结管（孔）处理等主要工作。
立井井筒冻结参数：冻结深度、盐水温度、井帮温度、主冻结孔相邻孔间距、冻结壁厚度和平均温度等
1）冻结孔钻进
冻结孔一般等距离地布置在与井筒同心的圆周上。
冻结孔间距一般为1.2～1.5m，孔径为200～250mm，孔深不应小于冻结深度。冻结孔钻进，宜采取钻、测、纠相
结合的钻进工艺，一般每隔30m测斜一次：钻进小于100m可采用灯管测斜；钻进大于100m宜采用陀螺仪测斜，
钻进小于200m可采用扫孔、扩孔、铲孔纠偏法纠偏；大于200m宜采用井下动力钻具纠偏，成孔后进行成孔测
斜。
冻结孔的圈数一般根据要求的冻结壁厚度来确定，表土较浅时一般采用单圈冻结，对于深厚表土可采用双圈或
三圈冻结
2）地层冻结
有一次全深冻结、差异冻结、局部冻结、分期冻结和双圈或多圈孔冻结等方案
（1）一次全深冻结：一般冲积层以下基岩风化带涌水量大、围岩稳定性差，宜采用一次全深冻结方案。
异径管冻结是通过加大上部或局部冻结管直径，增大冻结管与地层热交换面积，来加快上部或局部冻土扩展速
度，以达到上部或局部冻结壁早日交圈或防止浅部片帮的目的。（2）差异冻结：也称长短管冻结。
冲积层以下基岩风化带厚度较大且围岩稳定性较好，或靠近风化带下部赋存含水层，或井筒全深内有数层含水
层，采用其他施工方法难以通过含水层时，宜采用长短管冻结
短冻结管应穿过冲积层和强风化带，长冻结管应穿过含水层进入不透水稳定基岩，
穿过马头门、硐室的冻结管应在打钻下冻结管时和在冻结壁解冻前于掘砌过程中给予封堵处理
（3）局部冻结
冲积层厚度较浅，且井筒中上部赋存较稳定的、用其他施工方法可通过的地层，或发生淹井需要恢复施工的井
筒，宜采用局部冻结方案。新建井筒某段施工困难时采用局部冻结，非冻结段地层必须为稳定土层，否则非冻
结段容易发生冻结管断裂事故。
（4）分期冻结：当冻结深度较大时，将全深分为数段（通常为上下两段），从上而下依次冻结。
在深厚冲积层中，当中部有较好的黏土隔水层可作为分期冻结的止水底垫时方能使用，且上、下段冻结分界线
应深入隔水层不少于10m。下段井筒掘砌段高不宜过大，以防止冻结壁变形过大引起冻结管断裂。
（5）双圈或多圈孔冻结
冻结深厚冲积层且深部有厚黏土层，冻结壁厚度大于6.5m时，可采用双圈或多圈孔冻结方案。地下水流速大及
含盐量高的地层，也可采用双圈或多圈孔冻结方案。
深井冻结时，可采用在主冻结孔与井筒荒径之间布置辅助冻结孔的主辅孔冻结方案，辅孔布置圈直径和深度应
根据地质条件、冻结壁状况及井筒开挖时间、掘砌速度等因素确定。
3）井筒掘进与支护
井筒内无涌水、淋水，不设排水设备，一般不用临时支护。
井筒的开挖时间要选择适时。选择当冻结壁已形成而又尚未冻至井筒范围以内时开挖最为理想。
井筒开挖，必须具备以下条件：（2024考案例）
（1）水文观测孔内的水位有规律地上升并溢出管口不应少于7d；当水文观测孔失效，井筒内的水位应有规律地
上升。
（2）测温孔的温度已符合设计规定。冻结壁厚度应符合设计规定，同时应满足连续掘砌施工要求。
（3）地面提升、搅拌、运输、供热、材料供应等辅助设施均已具备井筒连续施工的条件。
冻结井筒井壁一般采用钢筋混凝土双层或者复合井壁。内层井壁在通过冻结段后自下向上一次施工到井口。
4）冻结管（孔）处理
冻结管拔管前，利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达100mm，以便顺利拔管。拔冻结管要占
用井口工期至少1～1.5个月，目前大多数井筒不拔冻结管。
冻结孔废弃之前，应用水泥砂浆对全管（孔）充填，防止上下含水层串通。浆液应防冻，浆液体积不应低于全
孔体积的95%。
冻结管拔不出来，可采用穿孔充填法将管内及管外环形空间填实。
考点三 适用条件
冻结法适用于松散不稳定的冲积层、裂隙含水层、松软泥岩层以及含水量和水压特大的岩层。对于含水率非常小或地下水流速相当大的地层不适用。
冻结法对施工井筒的形状、截面尺寸、深度基本上没有限制，具有防水性好、技术可靠、工期易于保证等优
点，已成为我国在冲积层和西部地区富（含）水基岩中开凿立井井筒使用最为广泛的特殊施工法。
模拟题：关于冻结法钻眼施工，下列说法不正确的是（ ）
A.宜采用湿式钻眼
B.必须采取捕尘措施
C.可采用干式钻眼
D.必须有防冻措施
答案：A
解析：常识冻结温度低，湿式钻眼易结冰
