浅谈冻结法在回风立井风硐掘砌施工中的应用

朱光亚

【摘要】营盘壕煤矿回风立井风硐掘砌工程，施工中采用的冻结法施工，有效解决了地表水对风硐开挖施工的不利因素，增强了岩帮开挖的强度，确保了井架基础的稳定性，该风硐于6月26日正式开挖， 7月16日施工结束，施工共计19天。无论是施工安全、施工速度、施工质量、成本节约均有所改进。

【关键词】冻结法 风硐 安全 优质 快速

一、风硐技术特征

该风硐方位为N90°W，45°倾角，施工长度12.7m（底板斜长）。与井筒内壁连接处底板标高为-11m，顶板标高为-3.929m。断面为矩形断面，净宽×净高=5m×5m，钢筋混凝土箱型结构，壁厚600mm。钢筋为HRB400级钢，受力钢筋为 18@200mm，分布筋为 16@150mm，钢筋保护层为35 mm。底板呈台阶状（台阶500mm×500mm），用M10水泥砂浆砌筑MU30毛石500mm厚。混凝土强度等级为C40，抗渗等级P6。先期在外壁施工中风硐部位已用铁板配以槽钢封堵，风硐两侧铁板锚入外壁砼1m，待开挖时割除。

二、水文地质及冻结方案的确定

该风硐处于第四系地层中，除地表1.8m的回填土外，以下部分全为风积沙，地表水极为丰富，其静水位经实测在-3m（相对标高，±0.000m=绝对标高+1246m）位置。

矿区内地面建筑施工前必须实施降水施工，考虑风井风硐开挖深度达12m，加之降水后“大开挖”对井架基础的影响，故采取前期冻结用以控制地表水的侵入。分别在距风硐两侧荒壁外1.2m处均匀布置18个垂直冻结孔，底板布置10个倾斜冻结孔，对风硐开挖土体实施冻结。冻结于5月中旬开机，7月16日停止冻结。

三、基坑开挖及临时支护

风硐于6月26日正式开挖，PC55的小挖开挖至-3m，期间包括破除相关范围内的冻结沟槽。-3m以下土体基本冻实，因开挖基坑空间相对狭小，故采用小挖倒运冻土块，人工配以风镐掘进，挖掘土方铲车外运。基坑开挖至-5m时，由于倾角较大，小挖倒运冻土块至铲车已无法实施，在割除先期风硐部位在外壁封堵的铁板后，利用小挖直接装土于吊桶，通过井筒提升系统翻矸。风硐基坑开挖至-10.5m位置，小挖在风硐基坑内已无立足空间，开挖基坑底板坡度较大，也无法顺坡爬升，故驶入井筒上盘子，通过主提绞车吊运至地面。余下1.5m土体采用风镐掘进，溜槽溜入吊桶内出矸。人工挖掘冻土约300m?，用时9天（包括临时支护，割除封堵铁板及破除部分外壁钢筋砼）。

由于冻结施工，且冻土已在-3m以下，加之采取临时锚网支护，故开挖边坡设计的较小，上口较荒壁放大200mm，下口较荒壁放大100mm。支护采用?45mm管缝式锚杆800mm长，间排距1000mm×1000mm，配钢板拉板网，喷射强度等级为C20的砼50mm厚。以2m为一个段高，随掘随喷。由于是冻结荒壁，故在喷射砼的过程中加入了一定数量的抗冻剂。

四、风硐底板的施工

在硐室掘进过程中预留出台阶后续施工，台阶施工结束人工铺设毛石砂浆。毛石的块径在200mm-300mm之间，施工过程中铺设一层砂浆，铺设一层毛石，由下至上依次铺设到位。在底板毛石铺设的过程预埋底板砼“吊盒”对拉螺栓及铁丝，间排距600mm，以利用固定底板砼悬吊模板。

底板毛石铺设完毕后绑扎底板双层钢筋，上下层钢筋通过“方块马凳筋”撑起。由于风硐倾角较大，为便于受力筋（ 18@200mm）的生根，故在锚网喷荒壁上按4m间距植入外露300mm的锚杆，在锚杆上按墙体外层竖筋的位置焊接通常钢筋，底板的下层受力筋按设计200mm间距焊接于通筋上。毛石底板上敷设三个通筋，下层受力筋于三根通筋点焊，以利形成整体，以防人员上下时产生变形。底板的上层受力筋点焊于下层受力筋上。受力筋施工到位后按设计间排距绑扎分布筋。

底板悬吊模板采用12mm木工板配50mm×100mm方木加工制作而成，施工中用预埋对拉螺栓及铁丝固定，108钢管加固。底板上层钢筋敷设35mm水泥砂浆垫块，以撑起悬吊模板。底板施工从7月4日开始，至7月6日结束，累计2天。墙体及顶板施工过程中底模未拆除，主要是便于施工人员上下。

五、墙体与顶板施工

底板施工结束后支设墙体与顶板模板，墙体与顶板模板支设结束后绑扎墙体与顶板钢筋。模板采用采用12mm木工板配50mm×100mm方木加工制作而成，箱体内支撑系统采用120mm×100mm方木加固，间排距600mm。模板支设前井筒内模板支设四模，以利于风硐底端模板的生根。待井筒内四模砼浇注完毕后，再支设三模井筒内壁模板，模板上口标高至-1.8m。在施工缝的处理上采用膨胀橡胶止水条，砼浇注前敷设在施工缝的砼表面，以起到阻水的效果。砼中的对拉螺栓及铁丝增加止水板，以阻隔地表水。在风硐底板施工毛石砂浆的同时预埋三根注浆管，待风硐周边土体解冻后实施注浆加固、阻水。

模板拆除应先拆除风硐模板，再拆除井筒内套壁模板。拆除结束后对风硐砼洒水养护不少于7天，顶板用棉被覆盖、浇水保湿。7月15日模板拆除结束，砼密实、无蜂窝麻面，风硐标高、截面尺寸、壁厚等经现场验收，符合设计及规范要求，工程质量优良。

六、施工安全技术措施

（1）利用挖掘机开挖时，铲斗工作范围内严禁站人。

（2）开挖时必须有相应的防滑坡措施，现场备足板桩、圆木等加固材料，确保施工安全。

（3）施工期间，上口外3m设警戒线及警示标志，禁止无关人员进入并设专人巡回检查，发现土层开裂、移动时，及时通知施工人员撤至安全地点，并汇报调度室处理，严防塌方及人员掉入基坑事故发生。

（4）开挖期间，周围夜间必须有足够的照明。

（5）挖掘机在挖掘过程中发现下列情况之一时，必须停止作业，退到安全地点，报告项目部领导，立即检查处理：

①发现台阶崩落或有滑动迹象，危及挖掘机安全；

②工作面有伞檐或大块物料，可能砸坏挖掘机；

③暴露出其他物件不利于挖掘机挖掘的；

④发现不明地下管线或其他不明障碍物的；

（6）岗位工必须持证上岗，精心操作，遵守各项规章制度和操作规程。

（7）挖掘机、装载机司机严禁酒后上岗、疲劳驾驶，作业时必须注意前后及左右人员和自身安全。

（8）进入施工现场的人员必须佩带安全帽。

（9）模板施工安全措施

①工作前应戴好安全帽，检查使用的工具是否牢固，板手等工具必须用绳链系挂在身上，防止掉落伤人。工作时应集中思想，避免钉子扎脚和空中滑落。

②支架应落在实地，不得放在浮土上，防止下沉，影响质量及安全。

③不得在木脚手架上堆放大批模板等材料。木脚手架要搭设牢固，方木、架板、钢管严禁出现悬壁探头现象。

④木脚手架木板厚度不小于50mm，不得使用有裂缝、腐朽木板。

⑤支墙体模板时，按中线挂好边线，按线支模，且中线到每帮放大30mm，以确保设计尺寸。成巷后应保证墙体平直，使用和拆掉的模板、支撑、扒钉应靠帮集中堆放，以防扎脚伤人。

⑥支模时，模板应固定牢固防止跑模，模板要清理上油，有损伤变形模板不得使用。

⑦高处拆模时，应有专人指挥，上下應有人接应，随装拆随运送，严禁从高处掷下。

⑧拆除模板一般用长撬棍，以防止整块模板掉落伤人。