矿区大口井工程设计研究

摘要:结合工程实例，介绍了大口井工程的结构要求，论述了大口井工程的施工工艺及技术要点。

关键词:矿区;生态环境治理;大口井;沉井

我国地大物博，矿产资源丰富，各种矿区众多，但由于缺乏整体规划，乱挖乱弃的废弃土随处可见，致使大量的土地资源被占用和破坏，不仅使所占土地无法利用，也使得周围土地资源的合理开发受到了限制。因此，进行矿山地质环境综合治理势在必行。在进行矿区生态环境治理时，应根据治理区的实际情况，因地制宜，合理规划，分步实施。设计目的主要是场地平整后恢复土地使用功能，并进行相应的辅助措施。主要治理工程包括:大口井工程、固体废弃物整平工程、设置泄洪明渠、覆土、平整、植树、种草及设置标志牌等。本文结合某大口井工程案例进行探讨。

1结构要求

本案例中设计的大口井为圆形水井(见图1)，外径6m、内径4m，深度为水位以下5m，井壁为钢筋混凝土结构，厚度为1．0m;井底封底采用砂石料填塞形成反滤层，先填塞砂卵石，填塞厚度为0．5m，然后填塞碎石，填塞厚度为0．5m，为了保证井壁的透水性，混凝土使用无砂混凝土。从安全的角度考虑，大口井井壁上顶高出平整后地表0．5m。要求混凝土强度等级为C20无砂混凝土，采用沉井法施工，人工挖土排水下沉，井壁分段浇筑。

2施工工艺

2．1施工工艺流程

大口井工程的施工工艺流程为:施工预备→基坑开挖→垫层制造→沉井刃脚施工→立井壁内膜和支架→钢筋绑扎→立外模和支架→浇捣混凝土→混图1大口井示意图凝土养护及拆模下沉→施工缝处置→进行其他井壁施工→下沉到位、观测→沉井封底。

2．2基坑开挖

采用人工挖、装，卷扬机调运的方式开挖基槽，边挖边沉井，随时校正。利用离心水泵采用排水法人工施工，井内的水位随井筒下沉而下降，基坑底面的浮泥应铲除干净并保持平整和干燥，避免因积水而影响刃脚垫层的施工，水位控制在开挖面以下0．5～1．0m。人工挖土每次开挖深度为0．3m。基坑坑壁与井筒外壁的间距为0．75m，设计大口井为圆形，内径为4m，井壁厚度为1．0m，基坑开挖直径为7．5m，每1m深度开挖工程量为44．17m3。设计大口井井底回填滤料厚度为1．0m。

2．3推运整平

大口井基槽开挖产生的废石土，待沉井完成后利用推土机将其推运回填至井壁与基槽的空隙，剩余的平整于井口周边，使其与周围地形地貌相吻合。

2．4封底

采用砂石料填塞，包括漏斗和套管的安装、拆除、封底填塞。将砂卵石填塞于底部，厚度为0．5m，然后填塞碎石，厚度为0．5m。

2．5沉井

沉井的工作内容主要包括刃脚制作、安装，模板制作、安装、拆除，钢筋绑扎，C20无砂混凝土拌制、浇筑、养护，最终形成井壁厚度为1．0m，边挖边沉井，井筒下沉时应保持平稳，当发现位移或倾斜时及时纠正，并在下沉过程中填写记录。沉井分两次浇筑，第一节从沉井至刃脚上皮，沉井高度为5m，第二段沉井高度为4/5m，沉井接高的各节竖向内壁应与前一节的内壁笔直;分节制造的沉井在第一节混凝土达到设计强度的70%后，方可浇筑其上一节混凝土;在沉井接高浇筑混凝土过程中，要加强对沉井的沉降观测，并做好较详细的记录。在沉井下沉过程中，采用挖土下沉的方法，沉井内设一台水泵进行不间断地排水，使水位控制在开挖面以下0．5～1．0m。(1)刃脚垫层施工。砂垫层选用颗粒级配较好的粗砂或中砂，粒径为1～3cm。为了提高砂垫层的密实度，采用逐层振捣法进行振实，层数为两层，每层厚度为0．25m，宽1．6m。每层摊铺振实时，逐层洒水并控制砂的最佳含水量，并及时扫除集水井中的积水。支撑稳固后，即可浇捣垫层混凝土，垫层采用C20素混凝土，外表应平整压光，标高误差＜8mm。振捣应密实，以确保质量。(2)刃脚制作。刃脚上端宽度为1．4m，下端宽度为0．8m，高度为1．0m，刃脚斜面与水平面夹角为60°，刃脚模板采用钢模板。刃脚应浇筑在坚实的土层上，刃脚混凝土强度达到设计强度的70%时，方可在刃脚上浇砌井筒，待刃脚混凝土达到设计强度的100%、井壁混凝土达到设计强度的70%时，方可开始下沉。在浇筑上部混凝土前，将施工缝用清水冲刷干净，并先均匀地铺一层厚2cm左右、与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，使接缝紧密结合。(3)井壁施工。井壁厚度为1m，井壁模板采用竹胶板、组合钢模板、卡扣件及联杆组装而成。井壁制作分为两段，第一节从沉井至刃脚上皮，沉井高度为5m，第二段沉井高度为4/5m，各接缝中心处均设一道钢板止水带(宽300mm、厚3mm)，钢板接头满焊，防止各段交接处的水平施工缝渗水。(4)混凝土养护。结构混凝土浇筑完毕，在混凝土表面及时包裹塑料布及土工布，并进行洒水养护。高温养护时要注意养护的水温，避免由于温差过大而引起混凝土开裂。养护方案可根据实际情况适时调整。在混凝土带模养护期间，应采取带模包裹、喷淋洒水、保持潮湿，保证模板接缝处不至于失水干燥。为了保证顺利拆模，可在混凝土浇筑48h后略微松开模板螺栓，混凝土强度超过设计强度的75%时可进行拆模。沉井混凝土拆模后，应对混凝土采用蓄水、浇水或覆盖洒水等措施进行潮湿养护，保证混凝土表面湿润。在冬季和炎热季节拆模后，应采取适当的保温或隔热措施，防止混凝土产生过大的温差应力而使其表面产生裂缝。

3结语

通过本技术的应用及项目的实施，有利于改善生态环境和局部小气候，减少风力，提高土壤贮水保土能力，增加土壤有机质含量，改善土壤团粒结构，遏制土地沙化、水土流失，改善生态环境和人居环境。但大口井工程的投资较大，施工周期长，其间存在很多不稳定因素，需要严格的施工管理及后期维护。

作者:刘双英 单位:山西建筑职业技术学院

参考文献:

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