高强钢纤维混凝土在特厚冲击层竖井中的应用

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1、四川建筑科学研究第４０卷第２期１４６ＳｉｃｈｕａｎＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ２０１４年４月高强钢纤维混凝土在特厚冲击层竖井中的应用齐善忠（黄河水利职业技术学院，河南开封４７５００４）摘要：首先提出了采用强度高、塑性好的高强钢纤维混凝土井壁的必要性，并通过试验解决了高强钢纤维混凝土的配制、搅拌工艺等关键技术，最后通过实际工程证明即使在冻结井壁复杂的施工条件下，混凝土强度增长仍然能够得到保证。关键词：特厚冲积层；井壁厚度；高强钢纤维混凝土中图分类号：ＴＵ４７２文献标志码：Ｂ文章编号：１００８－１９３３（２０１４）０２－１４６－０３混凝土中加入钢纤维，使用高强钢纤维混凝土井壁０引言比较适合

2、我国国情。自１９５５年我国采用冻结法凿井以来，井壁混凝１特厚冲积层井壁应用高强钢纤维土强度等级就不断提高，２０世纪末达到了Ｃ５５。近混凝土的必要性年来，有多个钻井和冻结井筒先后采用了Ｃ６０～Ｃ７０高强钢筋混凝土井壁。现以钻井井壁和内层冻结井壁为例，说明特厚目前，我国的山东巨野煤田上覆有４００～８００ｍ冲击层中井壁应用高强混凝土的必要性。井壁厚度［３］左右的第四系和第三系地层，单县煤矿则冲击层更计算公式为：厚。根据勘探资料，巨野煤田的粘性土层累积厚度ｆｃｚｈ＝ｒ（－１）（１）占到８０％以上，部分粘土、砂质粘土易吸水膨胀，具槡ｆｃｚ－２ｋｐ［１］有较强的可塑性。为了保证凿井安全和降低造式中ｈ

3、为井壁厚度，ｍ；ｒ为井筒净半径，ｍ；ｋ为价，急需找到一种适合我国国情的井壁结构和新型设计荷载系数，取１．４；ｐ为井筒计算深度处的径向井壁材料。压力，ＭＰａ；ｆｃｚ为钢筋与混凝土综合强度计算值，ｆｃｚ目前，我国冻结井壁一般为双层混凝土结构；钻＝ｆｃ＋μｆｙ，ＭＰａ；μ为井壁设计中选定的含钢率，％；井井壁为钢筋混凝土结构或钢板钢筋混凝土复合ｆｃ为混凝土轴心抗压强度设计值，ＭＰａ；ｆｙ为钢筋强结构。但随着冲积层厚度的增加，地压也随之增大，度设计值，ＭＰａ。在井壁材料不变的情况下，井壁厚度也将增大，从而令ｈ／ｒ＝ｓ，由式（１）换算可得到井壁承载力表带来钻掘断面有效利用率过低和钻井井壁漂浮下沉达式

4、为：困难等问题，且导致工程造价过高。大量的研究、试ｆ（ｓ２＋２ｓ）ｃｚｐ＝（２）验和工程实践表明，要保证特厚冲积层井壁具有合２ｋ（ｓ＋１）２理的厚度，必须提高井壁材料的强度。解决办法可由式（２）可知，井壁承载力ｐ与井壁综合强度以从两方面考虑：一是增加井壁含钢量；二是采用高计算值ｆｃｚ成正比。强混凝土井壁。其后者可继续沿用我国目前普遍采当井壁厚度ｈ趋于无穷大时，ｓ趋于无穷大，此用的、较为成熟的井壁施工工艺，但存在着混凝土的时井壁承载力也应达到最大，因此有：高强化与高脆性化的矛盾，要解决高强混凝土的脆ｆｃｚ性问题，必须走材料复合化的道路［２］。因此在高强ｐｍａｘ＝（３）２ｋ可见，井壁极限承载

5、力只与井壁综合强度计算值ｆｃｚ和设计荷载系数ｋ有关。收稿日期：２０１３０１０４当其他条件相同时，混凝土强度等级不同，井壁作者简介：齐善忠（１９７９－），男，山东单县人，硕士，讲师，注册岩土工程师，主要从事岩土工程专业的教学、科研以及岩土工程特殊施工设计厚度将相差很大。随着混凝土强度等级的提及治理方面的工作。基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目（１３Ｂ４４０１２４）高，井壁设计厚度将大大减少（表１、２）；并且表土越Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｓｚ０２１９＠１２６．ｃｏｍ深，这种变化越显著。２０１４Ｎｏ２齐善忠：高强钢纤维混凝土在特厚冲击层竖井中的应用１４７表１冻结井筒内壁设计厚度ｍ２．１原

6、材料的选择Ｈ混凝土强度等级１）钢纤维／ｍＣ３０Ｃ４０Ｃ５０Ｃ６０Ｃ７０Ｃ８０Ｃ９０Ｃ１００据检索资料，钢纤维材质选用普通碳钢浇筑用４００２．４５１．４０１．０５０．８００．７００．６００．５５０．５０５００—２．２０１．５５１．１５０．９５０．８００．７００．６５钢纤维（长度２５～５０ｍｍ）。综合和易性和力学性６００——２．２０１．５５１．２５１．０００．９００．８０能（抗压、增韧性能），其中铣销压痕形、切断弓形、７００———２．１５１．６０１．３０１．１５１．０５８００————２．１５１．６５１．４５１．２５剪切端钩形较好；体积掺量一般在０５％～２％，对注：表中数值是按井筒净半径ｒ＝

7、３０ｍ计算得到的；环向、竖向钢筋于重要工程，体积掺量在１％～２％之间。选用的钢为ＨＲＢ３３５，配筋率均为０４％，径向配筋率为０；Ｈ为冲积层厚度。纤维必须满足参考文献［７］要求（抗拉强度≥３８０表２钻井井筒设计厚度ｍＭＰａ，弯折性能＞９０％，表面有害杂质＜１％）。本试Ｈ混凝土强度等级验钢纤维，其特征参数见表３。／ｍＣ４０Ｃ５０Ｃ６０Ｃ７０Ｃ８０Ｃ９０Ｃ１００表３钢纤维特征参数４００１．７０１．２５０．９５０．８００．６５０．６００