立井表土段的特殊施工方法中,冻结法适用于松散不稳定的冲击层、裂隙含水层及高压水岩层。该方法通过钻孔形成冻结孔,循环低温盐水形成冻结壁,隔绝地下水并加固围岩,为井筒开挖提供安全保障。冻结法不适用于含水量低或流速过大的地层,其核心条件可归纳为“冲裂层松软泥,量压大”。
冻结孔钻进是冻结法关键步骤,孔间距地表设计为1.2-1.5米,冲击层段终孔间距≤3米,风化基岩段≤5米。施工时需每30米测斜,采用灯光法(孔深<100米)或陀螺仪(孔深≥100米)控制偏斜率,冲击层≤0.3%,基岩段≤0.5%。冻结孔深度需穿透表土进入稳定基岩10米以上,异常偏斜时采用扫孔或井下动力钻具纠偏。
冻结方案包括全深冻结、差异冻结(长短管组合)、局部冻结(处理透水事故)及分期冻结。水文观测孔水位持续上升并溢出7天、测温孔达标、冻结壁强度合格及辅助系统就位,是井筒开挖的四大条件。试挖高度≤2米,正式开挖基岩段≤4米,膨胀性地层≤2.5米,暴露时间≤24小时。
冻结段采用钢筋混凝土双层井壁或复合井壁,外层厚400-600mm,内层500-1000mm。低温浇筑混凝土时,需添加早强减水剂、密实剂,采用大流态混凝土并提高入模温度。冻结壁侧向位移需≤50mm,单循环时间控制在30小时内,确保井筒施工质量与安全。