擋水墻設(shè)計與施工

PAGEPAGE4擋水墻設(shè)計與施工概況望兒山金礦“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，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山金礦井巷內(nèi)幾處無效出水點，以緩解井下排水壓力，降低排水費用。在南風(fēng)井貫通工程施工期間，先后設(shè)計施工四座擋水墻，分別是－270m19#穿出水、－350m4#穿出水、－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），封堵礦坑涌水量達到400m3/h，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，礦坑對應(yīng)地表溝系發(fā)育地段和含礦蝕變帶與圍巖接觸地段，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)地下水進入礦坑的主要逕流通道；揭露時，涌水水量大（大于50m3/h），水壓較高（1.8MPa）。如－270m19#穿、－350m4#穿涌水量分別為100m3/h、80m3/h左右，并產(chǎn)生不同程度的冒頂；－310m25#穿掌子面涌水量120m3/h左右（包含放水鉆孔高壓閥門的漏水）；以及南風(fēng)井-310m水平中段涌水量100m3/h以上。都是發(fā)育在含礦蝕變帶與圍巖接觸地段。擋水墻設(shè)計擋水墻施工質(zhì)量的好壞是與擋水墻的厚度、強度、防滲性能和施工工序質(zhì)量控制等諸多因素有密切的關(guān)系。如有一個環(huán)節(jié)沒有控制好，則可能引起擋水墻的滲漏或倒塌，造成不良的突水后果。2．1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莸纳⑹Щ驖穸认陆?，產(chǎn)生干縮；混凝土中熱量的散失或溫度下降，產(chǎn)生冷縮；由于骨科級配差，加水量過多，搗實較差，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度時，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?；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，特別是迎水面的高頂處容易封頂不嚴(yán)，振搗不實，對靠近兩幫圍巖，預(yù)埋管的周圍特別是下部更容易疏忽；施工縫、特別是水平施工縫，由于灌注時未能做到連續(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，則壓力可以越過墻體的周圍，滲漏至墻背水面。（4）擋水墻設(shè)計的強度小于地下水靜水壓力產(chǎn)生的外推力，以及擋水墻設(shè)計厚度過小，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擋水墻厚度與強度的計算擋水墻計算方式不同，計算結(jié)果也不同；選擇的條件和參數(shù)不同，計算結(jié)果也不同。因此，選擇符合實際條件、合理且安全系數(shù)有保障的擋水墻計算公式，是確保擋水墻施工質(zhì)量與封堵涌水成功的關(guān)鍵。通過比較分析，采用以下兩個公式計算擋水墻厚度與強度，是比較合理和符合實際的。（1）B=Pc×r/［ó］+0.3r其中：Pc：最大靜水壓力（MPa）；r：井巷荒斷面半徑（m）；［ó］：混凝土允許抗壓強度（MPa）。擋水墻強度驗算公式為：P=K×（E2+2R0E）/［2（R0+E）2］其中：E：墻厚（m）；R0：井筒凈半徑（m）；K：壁材料允許抗壓強度（MPa）=R/n（式中：R為材料極限抗壓強度；n為安全系數(shù)）。當(dāng)P＞Pc時，擋水墻厚度才能滿足施工要求。通過計算得出：擋水墻厚度B=3.5m，且P＞Pc。（2）B=P0×S×λ/［τ］×L其中：B—擋水墻厚度，m；S—井巷荒斷面積，m2；P0—靜水最大壓力，MPa；λ—過載系數(shù)，1.1～1.2；［τ］—巖石允許抗剪強度，MPa；L—巷道周邊長度，m。通過計算得出：擋水墻厚度B=3.1m。根據(jù)（1）和（2）公式計算結(jié)果進行分析，選用擋水墻厚度B=3.5m，是比較合理和更加安全。2．3擋水墻施工設(shè)計施工工序：清圍巖→刷幫、挑頂→打錨眼→引水澆底→砌內(nèi)墻→澆灌砼→埋導(dǎo)水管、安裝錨桿焊接鋼筋→砌外墻（布設(shè)注漿管）澆灌砼→充填注漿→關(guān)閘閥墻體結(jié)構(gòu)如下：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），封堵礦坑涌水量達到400m3/h，大大地緩解井下排水壓力。（2）四座擋水墻的封堵效果達到98%以上，其中兩座堵水率為100%，另外兩座出現(xiàn)少量滲水