6.3　凍結鑿井法井筒支護

6.3.1　凍結鑿井法施工的立井井筒支護應根據地質、水文地質、井筒直徑等條件及使用功能的要求，選擇帶夾層的雙層復合井壁、雙層井壁、單層井壁等結構形式。當井筒承受豎向附加力作用時，可采用“抗”或“讓”的井壁結構形式；井壁材料可根據承載及封水要求選擇混凝土類材料、鋼（鐵）類材料或兩類材料的復合。

6.3.2　凍結鑿井法井筒支護應符合下列規定：

1　凍結鑿井法井筒掘砌深度必須進入穩定基巖并設置壁基。

2　采用圖6.3.2所示壁基結構形式時，壁基高度計算應滿足下式要求，并不應小于10m：

式中：Hb——壁基高度（m）；

G——壁基以上井筒內、外井壁的計算重量（MN）；

Nf——壁基以上井筒所受到的豎向附加力計算值（MN）；

r——井筒內半徑（m）；

Rwn——外井壁內半徑（m）；

Rww——外井壁（壁基）外半徑（m）；

Rjw——基巖段井壁外半徑（m）；

G1——每延米壁基的計算重量（MN）；

［σ］——壁基下部圍巖容許壓應力（MPa）；

fc——混凝土軸心抗壓強度設計值（MPa）；

τn——壁基外緣與圍巖的粘結強度（MPa）；τn=0.5MPa～2.0MPa，混凝土強度等級高、圍巖巖性好，τn取上限，反之取下限。

3　凍結鑿井法井筒掘砌的底部必須將內、外層井壁整體澆筑作為壁座。

4　當凍結段井筒深度大于井筒相關硐室，采用雙層井壁或帶夾層的雙層復合井壁時，宜在硐室上方設置一個一定高度的內、外層井壁整體澆筑的壁座。

5　壁座厚度不應小于內、外層井壁厚度之和；壁座的高度應根據圍巖強度、壁座所承受的荷載、井壁結構形式等按式（6.3.2-2）計算，但不應小于4m；內、外層井壁整體澆筑部分以下井壁應漸變至正常基巖段井壁厚度。

式中：hb——內外井壁整體澆筑段高度（m）；

Gn——整體澆筑段以上井筒內井壁的計算重量（MN）；

rnw——內井壁外半徑（m）；

［fj］——混凝土容許抗剪強度（MN/m2）。

6　凍結壁與現澆混凝土井壁之間宜根據凍結壁的位移量鋪設25mm～75mm厚的泡沫塑料板。

7　內、外層井壁之間宜鋪設厚度為1.5mm～3.0mm的塑料夾層，也可鋪設兩層柔韌性較好的瀝青油氈。

8　當采用雙層井壁（或帶夾層的雙層復合井壁）結構時，內、外層井壁之間應進行注漿；當采用單層井壁時，應對井壁接茬和壁后進行注漿。

9　凍結段井筒內層、外層井壁厚度均不應小于300mm。

6.3.3　井壁所受徑向荷載標準值計算應符合下列規定：

1　表土段內、外層井壁整體所受徑向荷載標準值計算應符合下列規定：

1）均勻荷載標準值應按本規范公式（6.2.3-1）計算；

2）不均勻荷載標準值應按下列公式計算：

PA，k=Pk　　　（6.3.3-1）

PB，k=PA，k（1+βt）　　　（6.3.3-2）

式中：βt——表土層不均勻荷載系數，凍結法鑿井時，βt=0.2～0.3。

2　內、外層井壁分別承受的徑向荷載標準值計算應符合下列規定：

1）內層井壁荷載標準值應按下式計算：

Pn，k=0.01kzH　　　（6.3.3-3）

式中：Pn，k——內層井壁所承受的荷載標準值（MPa）；

kz——荷載折減系數，取0.81～1.00；

0.01——水的重力密度（MN/m3）；

H——所設計的井壁計算處深度（m）。

2）外層井壁承受的凍結壓力標準值Pd，k宜按凍土（巖）試驗、實測等資料選取，也可按表6.3.3選取。

6.3.4　井壁所受的豎向荷載標準值應按本規范式（6.2.4-1）計算。

6.3.5　凍結鑿井法井筒支護應符合下列規定：

1　當采用雙層井壁（或帶夾層的雙層復合井壁）結構時，內層井壁應滿足承受水壓、豎向荷載等荷載的要求；外層井壁應滿足承受凍結壓力及井壁吊掛、抗裂、穩定性計算的要求；雙層井壁應滿足整體承受永久水土壓力及豎向荷載等荷載的要求。

2　當采用單層井壁結構時，在施工期間，井壁應滿足承受凍結壓力、注漿壓力及井壁吊掛、抗裂的要求；在生產期間，井壁應滿足承受永久水土（巖）壓力、豎向荷載、穩定性計算的要求。

6.3.6　凍結鑿井法井筒的井壁厚度應按下列公式計算初步擬定：

混凝土井壁：fs=0.85fc　　　（6.3.6-2）

P=νkPk　　　（6.3.6-4）

式中：P——計算處作用在井壁上的設計荷載計算值（MPa）。根據不同受力狀況，采用凍結壓力、均勻水土壓力、靜水壓力等相應的荷載計算值。

6.3.7　表土層段井筒的井壁圓環內力及承載力應按本規范附錄A.1的規定計算。表土層與基巖交界面上下結構強度計算應按本規范附錄A.4的規定計算。

6.3.8　井壁豎向承載力應按下列規定計算：

1　井壁在自重力和豎向附加力等共同作用下的豎向承載力應符合本規范第6.2.7條的規定；

2　外層井壁在吊掛力作用下的承載力應按下列公式計算：

γ0Nd≤fyAz　　　（6.3.8-1）

Nd=νkNd，k　　　（6.3.8-3）

式中：Nd——井壁吊掛力的計算值（MN）；

Nd，k——井壁吊掛力的標準值（MN）；

hd——井壁吊掛段高（m），取hd=15m～20m；

γh——混凝土（或鋼筋混凝土）的重力密度（MN/m3）。

6.3.9　凍結鑿井法井壁鋼筋配置應符合下列規定：

1　井壁配筋率應根據計算確定，最小配筋率應符合本規范第6.1.3條的規定；

2　豎向鋼筋宜選用直螺紋或錐螺紋連接，連接質量應符合現行行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ 107中有關標準的最高等級；鋼筋搭接長度應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定；

3　鋼筋間距宜為150mm～330mm，構造鋼筋配置應符合本規范表6.1.3規定。

6.3.10　井壁環向穩定性應按本規范附錄A.2的規定計算。

6.3.11　三向應力作用下井壁的承載力可按本規范附錄A.3的規定計算。