擋水墻設(shè)計(jì)與施工

1、擋水墻設(shè)計(jì)與施工1. 概況望兒山金礦“南風(fēng)井貫通工程”施工前，井下涌水量已達(dá)到470m3/h，且深部各中段在逐步形成采準(zhǔn)工程，不斷揭露新的出水點(diǎn)，為保證安全貫通，防止淹井事故的發(fā)生，水平 放水貫通前必須封堵望兒LU金礦井巷內(nèi)幾處無(wú)效出水點(diǎn)，以緩解井下排水壓力，降低排水費(fèi)用。 在南風(fēng)井貫通工程施工期間，先后設(shè)計(jì)施工四座擋水墻，分別是一270ml9穿出水、一350m4# 穿出水、一310m25穿掌子面涌水和南風(fēng)井-310m水平中 段涌水封堵(南風(fēng)井貫通后施工)， 封堵礦坑涌水量達(dá)到400計(jì)巾，大大地緩解井下排水壓力。根據(jù)礦床水文工程地質(zhì)資料可知，礦坑對(duì)應(yīng)地表溝系發(fā)育地段和含礦蝕變帶與圍巖接觸 地段

2、，大多為構(gòu)造破碎帶，巖石破碎穩(wěn)固性較差，節(jié)理裂隙發(fā)育，含豐富的地下水，導(dǎo)水性 好，是礦區(qū)地下水進(jìn)入礦坑的主要逕流通道；揭露時(shí)，涌水水量大(大于50 m/h )，水壓較高()。如一270ml9穿、一350m4穿涌水量分別為100 mVh、80 mVh左右，并產(chǎn)生不同程度 的冒頂；一310m25穿掌子面涌水量120計(jì)/h左右(包含放水 鉆孔高壓閥門(mén)的漏水)；以及南 風(fēng)井-310m水平中段涌水量100nVh以上。都是發(fā)育在 含礦蝕變帶與圍巖接觸地段。2. 擋水墻設(shè)計(jì)擋水墻施工質(zhì)量的好壞是與擋水墻的厚度、強(qiáng)度、防滲性能和施工工序質(zhì)量控制等諸多因 素有密切的尖系。如有一個(gè)環(huán)節(jié)沒(méi)有控制好，則可能引起擋水墻

3、的滲漏或倒塌，造成不良的 突水后果。21引起擋水墻滲漏或倒塌原因分析(1 )混凝土體積收縮。墻體與圍巖之間產(chǎn)生裂隙因而引起滲漏?；炷林卸嘤嗨?份的散 失或濕度下降，產(chǎn)生干縮；混凝土中熱量的散失或溫度下降，產(chǎn)生冷縮；由于骨科級(jí)配差， 加水量過(guò)多，搗實(shí)較差，產(chǎn)生沉縮；這些作用的綜合結(jié)果就是體積收縮，當(dāng)收縮應(yīng)力大于 混凝土與圍巖的粘接強(qiáng)度時(shí)，混凝土與圍巖間產(chǎn)生裂隙，在重力作用下，頂板的裂隙比兩邦 的裂隙大，壓力水就沿著這些裂隙滲漏出來(lái)?；炷恋捏w積收縮是擋水墻滲漏的基本原因。(2) 施工操作質(zhì)量不良，如封頂不嚴(yán)不實(shí)，特別是迎水面的高頂處容易封頂不嚴(yán)，振搗 不實(shí)，對(duì)靠近兩幫圍巖，預(yù)埋管的周?chē)貏e是下

4、部更容易疏忽；施工縫、特別是水平施工縫， 由于灌注時(shí)未能做到連續(xù)灌注，新老施工縫接茬膠結(jié)不嚴(yán)，灌注前圍巖未清洗，底板積水排除 不徹底等等，使混凝土中產(chǎn)生孔洞、空隙、裂隙，以及這些孔洞、空隙裂隙多余水份蒸發(fā)造成 各種方向的空隙和毛細(xì)管連通，就造成了良好的滲水通道。(3) 圍巖性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造，斷層裂隙導(dǎo)致透水。當(dāng)圍巖的層理節(jié)理、裂隙發(fā)育又互相連 通，斷層走向與墻體中心線一致或斜交時(shí)，則壓力可以越過(guò)墻體的周?chē)?，滲漏至墻背水面。(4) 擋水墻設(shè)計(jì)的強(qiáng)度小于地下水靜水壓力產(chǎn)生的外推力，以及擋水墻設(shè)計(jì)厚度過(guò)小， 產(chǎn)生的磨擦力不能抵擋地下水靜水壓力產(chǎn)生的外推力，是導(dǎo)致?lián)跛畨Φ顾闹饕颉?2擋水墻厚度與強(qiáng)

5、度的計(jì)算擋水墻計(jì)算方式不同，計(jì)算結(jié)果也不同；選擇的條件和參數(shù)不 同，計(jì)算結(jié)果也不同。因此，選擇符合實(shí)際條件、合理且安全系數(shù)有保障的擋水墻計(jì)算公式， 是確保擋水墻施工質(zhì)量與封堵涌水成功的矢鍵。通過(guò)比較分析，采用以下兩個(gè)公式計(jì)算擋水 墻厚度與強(qiáng)度，是比較合理和符合實(shí)際的。(1 ) B=PcX r/ o +其中：Pc：最大靜水壓力(MP)；r :井巷荒斷面半徑(m);o混凝土允許抗壓強(qiáng)度(MP)。擋水墻強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：P=KX （ E2+2RoE） / 2 （Ro+E） 2其中：E：墻厚（m）；R。：井筒凈半徑（m）;K :壁材料允許抗壓強(qiáng)度（MP） =R/n （式中：R為材料極限抗壓強(qiáng)度；n為安全

6、系 數(shù)）。當(dāng)P> R時(shí)，擋水墻厚度才能滿(mǎn)足施工要求。通過(guò)計(jì)算得出：擋水墻厚度B=，且P> Pco（2）B=PXSX 入 / TX L 其中：B 擋水墻厚度，m ;S井巷荒斷面積，m2;P。一靜水最大壓力，MPa ；入一過(guò)載系數(shù)，；T巖石允許抗剪強(qiáng)度，MP;L巷道周邊長(zhǎng)度，m。通過(guò)計(jì)算得出：擋水墻厚度B=。根據(jù)（1）和（2）公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，選用擋水墻厚度B=,是比較合理和更加安全。23擋水墻施工設(shè)計(jì)施工工序：清圍巖一刷幫、挑頂一打錨眼一引水澆底一砌內(nèi)墻一澆灌雄一埋導(dǎo)水管、安裝 錨桿焊接鋼筋砌外墻（布設(shè)注漿管）澆灌磴一充填注漿一尖閘閥栓擋水墻里端面墻體結(jié)構(gòu)如下：3. 擋水墻施工3

7、. 1技術(shù)要求與施工防滲措施砌封堵墻的目的是封堵涌水點(diǎn)，因此，在保證混凝土墻體抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度都達(dá)到要求 的前提下，要求墻體能起到防滲的作用，必須防止矢閉閥門(mén)后被封閉的水體大流量的從墻體與 圍巖接觸處滲出。封堵墻施工防滲措施：為提高封堵墻的堵水率，使封堵墻達(dá)到理想的堵水效果，施工圭寸 堵墻時(shí)必須在如下幾方面采取適當(dāng)?shù)姆罎B措施。(1) 清底：在澆灌混凝土前，須將底部浮渣全部清理干凈，清理的范圍按照墻體尺寸前后 各延長(zhǎng)50cm特別注意的是：在清理掉底部大巖塊的同時(shí)，須將小的巖渣盡可能清理干凈。(2) 挑頂：為使?jié)补嗷炷習(xí)r能充分接頂，在墻體位置須進(jìn)行挑頂，挑頂范圍為：墻體內(nèi)側(cè)往內(nèi)至墻體外側(cè)往外。

8、與之對(duì)應(yīng)的挑頂深度為：0。挑頂寬度：6080cm o(3) 澆灌：澆灌墻體前，用井下帶壓水管將左、右?guī)蛶r壁及頂部沖洗干凈，澆灌時(shí)須加強(qiáng)振搗，特別要保證混凝土周邊與圍巖形成一體。接頂時(shí)在不同深度預(yù)埋24根注漿管以備頂部充填注漿用，并注意保護(hù)墻體頂部注漿管口 o(4) 頂部充填注漿：混凝土澆灌結(jié)束達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后，為防止尖閉閥門(mén)后被封閉的水體從墻 體頂部滲出，須進(jìn)行頂部充填注漿。注漿順序?yàn)橄壬羁祝鬁\孔。3. 2擋水墻施工(1) 刷幫、挑頂：首先，選擇一巖石質(zhì)量相對(duì)較好的地段，根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸大小測(cè)量并標(biāo)定好；其次，在擬建墻的中線部位均勻鉆9個(gè)錨桿孔，孔深；然后，在外墻前后的范 圍內(nèi)進(jìn)行挑頂挑邦，與之對(duì)

9、應(yīng)的挑頂挑邦深度為：0，使之形成倒楔字形狀；最后，對(duì)巷道 兩邦和頂板圍巖進(jìn)行刷邦，清理不穩(wěn)的圍巖，并進(jìn)行清底清渣。(2) 埋管引水：首先，在擬建擋水墻的中心線附近埋設(shè)兩根孔徑為150mm勺泄水管，并安裝固定好；其次，采用沙袋構(gòu)筑臨時(shí)擋水墻，使涌水大部分從泄水管流出；然后，采用粘土封堵其它小的出水點(diǎn)，盡量減少其它出水點(diǎn)的水量，確保使95%勺涌水從泄水管流出。(3) 干水泥封底：由于擬建擋水墻內(nèi)的積水未能排凈，如果直接澆灌磴，可能使磴產(chǎn)生離 析，影響擋水墻的施工質(zhì)量。采用干水泥進(jìn)行封底，一是可以使積水與干水泥直接混合，減少 積水；二是由于干水泥的粒度小，濃水泥漿可在較短的時(shí)間內(nèi)封堵出水的小裂隙。干

10、水泥數(shù)量 應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)積水量大小而確定，其原則是積水沒(méi)有增加，水泥漿的濃度控制在之間，干水泥 封底的厚度一般為。(4) 砌內(nèi)墻、安裝錨桿焊接鋼筋網(wǎng)：內(nèi)墻的寬度為24cm用水泥砂漿砌紅磚，確保內(nèi)墻的 垂直度和穩(wěn)定性；在與圍巖接觸處采用濃水泥砂漿充填，使內(nèi)墻與圍巖成為一整體。以9根 錨桿為基點(diǎn)，采用16cm的圓鋼進(jìn)行焊接，成為網(wǎng)度為x鋼筋網(wǎng)，主要是增大擋水墻的強(qiáng)度 和抗性。(5) 砌外墻(布設(shè)注漿管)澆灌腔：外墻的寬度為24cm砌墻的速度與混凝土澆 灌的速度 保持一致。澆灌磴時(shí)，必須使用振動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)，確保混凝土密實(shí)和混合均勻，同時(shí)，在圍巖 左右兩側(cè)和頂端布設(shè)預(yù)留1寸注漿管?；炷翝补鄷r(shí)一定要保持澆

11、灌的連續(xù)性和不間斷性， 否則，在交替澆灌的混凝土中可能產(chǎn)生裂隙或孔隙，是擋水墻產(chǎn)生滲漏的主要原因。(6) 充填注漿：待混凝土初凝，利用預(yù)留的注漿管進(jìn)行充填注漿，注漿壓力控制在，注 漿量一般較少，視現(xiàn)場(chǎng)施工的質(zhì)量和地質(zhì)條件而定，采用純水泥配漿，漿液水灰比一般為：1 O(7) 尖閉閘閥：擋水墻施工完后，混凝土達(dá)到養(yǎng)護(hù)期，可以尖閉泄水管閘閥。矢閉閘閥 時(shí)，開(kāi)始矢閉的速度不要太快，當(dāng)閘閥承受較大壓力時(shí)，尖閉的速度加快，同時(shí)應(yīng)觀察擋水墻 是否產(chǎn)生裂縫或滲水情況。4. 效果與建議(1) 先后設(shè)計(jì)施工了四座擋水墻，分別是一270m1§穿出水、一350m4穿出水、一 310m25穿掌子面涌水和南風(fēng)井-310m水平中段涌水封堵(南風(fēng)井貫通后施工)，封堵 礦坑涌水