煤矿主井井塔桩基施工探索与分析.doc

煤矿主井井塔桩基施工探索与分析[谪要]根据主井现场的特殊情况，从桩基的设计、地基土的人工解冻、施工方法、采取的措施，分析桩基施工中应注意的问题及取得的效果。[关键词]钻孔灌桩基：人工解冻：后压浆：应力应变测试1、前言主井井塔是煤矿能否按期投产的关键性工程之一，该工程设计规模在井塔类工程中堪称“亚洲第一”，且在人工解冻的冻融土地基上建设如此井塔便是一个最大的创新，同时对冻结的地基土进行了人工解冻也是前所未有的。为确保结构安全，桩基采取后压浆技术，埋设压力盒、应力计进行随时观测。该项目的成功实施，将为今后冻融土的研究提供有力的依据。现就ＸＸ庄煤矿主井井塔桩基施工过程中采取的措施、桩基设计施工方案作简要论述。工程概况：××煤矿一座特大型矿井，设计生产能力为年产煤碳800万吨，主井井塔总高度90.8m，轴线尺寸23.9m×21.00m，共八层，建筑面积为4372㎡，建筑体积481978m3,钢筋砼框架剪力墙结构，总重量为31000吨，可堪称亚洲第一井塔。主井井筒采用冻结法施工，冻结采用-330C盐水，至2004年3月28日开始正式冻结，2004年10月26日停止冻结，冻结深度600米。由于主井井塔工期紧迫，2005年5月初，采用人工解冻，解冻深度为60米。解冻利用原冻结孔，采用热盐水循环。自2005年3月17日开始解冻，2005年6月30日停止解冻，累计解冻时间为105天。井塔基础采用钻孔灌注桩，设计桩径1m，桩长45m，单桩竖向承载力特征值为4000KN~4300KN，总桩数为86根。3、地基现状及采取人工解冻措施3．1主井前期冻结及自然解情况主井井筒设计冻结孔采用主排孔+内排辅助孔，主排孔：布置圈径18m，孔数44个，孔深307m，开孔间距1.28m;内排孔：布置圈径14m/12.5m，孔数18个，孔深150m/230m，开孔间距2.416m。自04年3月26日开冻，于2004年10月26日停冻，共计冻结212天。停冻后几次测温数据如下表。主井1#测温孔温度变情况日期深度日期153060831051351602052252502743012004.10.26-7.5-9.5-9.6-9.5-9.3-11.1-9.4-9-10.1-11.6-11.5-11.82004.11.02-7.1-9-8.5-9.1-9.3-7.5-8-7.7-8.7-10.1-10-10.12005.03.10-1.6-2.9-1.6-2-3-1.4-0.7-1-1.3-0.8-0.2-2.5经合肥煤炭设计研究院勘察所于2005年3月17日初次勘探，地面向下3.7m便见冻土（硬度较大，无法钻进）；并查明冻土外围半径12m，根据勘查情况，及以上测温数据结果，比照矸石井自然解冻测温数据，如完全自然解冻，尚需两年时间。为确保矿井投产，提前施工井塔基础，必须进行人工强制解冻。3.2解冻方案：根据桩基结构图，对井塔内排桩基2m范围内所有冻结孔进行强制解冻，使这些冻结孔四周的冻结壁融化。设计桩深-50m，为保证桩基质量，解冻深度定为60m。对在解冻范围内的冻结孔进行热盐水循环，吸收冻结孔四周冻结壁的冷量，使之快速融化，恢复常态。具体方法是：对冻结孔因进清水而封冻的孔进行冲孔处理，在冻结孔内下φ63×6的聚乙烯塑料软管（下配加重管）作供液管，制作冻结孔盐水循环去回路分配器，在地面设置盐水箱，对箱内氯化钠盐水进行加热，使盐水达到一定温度，再由盐水泵把热盐水送入冻结孔去回路分配器，对冻结孔进行加热循环后，周而复始，直至冻结土融化。经过历时3个多月的人工解冻，于6月20日合肥煤炭设计院勘察所在井筒周边采用径向钻孔进行钻探，均未发现冻土。为防止回冻，现场继续维持解冻至6月30日全部停止解冻。4、桩基的设计与施工4.1桩基设计该工程桩基设计方案前期为现场预制钢筋混凝土方桩，桩径为400mmx400mm，初步确定桩长27m，共布置桩位296根。因现场场地狭窄，无预制场地，现场预制桩质量不易控制，随考虑改为预应力管桩。经过市场调研，预制应力管桩价格较高，运输费用很大，且如土质稍硬，打压过程中极易造成断桩。无论采用预制方桩或预应力管桩，打压方法采用锤击，最多上2台设备，如采用静压仅能上1台设备，且静压设备重达1000T，对场地的要求很高，场地必须保证静压机或锤击桩移位方便，否则将在很大程度上制约打桩的进度。考虑主井井周围的特殊性，有众多的冻结管及冷冻沟槽，如采用预制方桩和预应力管桩，场地很不利于打桩机的施工，且采用预制方桩和预应力管桩，桩间距很小，现场桩位极易与冻结孔相碰，将直接造成桩的无法打入。综合以上各种因素，经充分的研究分析，确定桩基设计为机械钻孔灌注桩，钻孔桩机较为灵活，对现场场地要求不高。为尽量加大桩间距，尽可能避免桩位与冻结孔相碰，尽量减少桩数，按大直径桩基进行设计，桩径确