本發(fā)明屬于深井工程支護，特別涉及一種部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁及施工方法。

背景技術(shù)：

1、深井工程在能源與資源開采領(lǐng)域的地位非常重要。井壁作為深井工程的關(guān)鍵組成部分，廣泛應(yīng)用于石油、天然氣開采以及礦產(chǎn)資源勘探等諸多領(lǐng)域。在深井環(huán)境中，井壁不僅要承受來自地層的巨大壓力，還要抵御復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，其安全可靠性直接關(guān)系到開采工程能否順利進行。

2、在目前的深立井鉆井井筒中，主要采用內(nèi)層鋼板-鋼筋混凝土復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)，但隨著鉆井深度的增加，結(jié)構(gòu)強度不足的問題顯現(xiàn)，為滿足承載力要求，存在井壁尺寸過厚，建造成本較高的問題。與此同時，現(xiàn)有井壁豎向連接通常為法蘭連接，這種方式存在焊接工作量多導(dǎo)致施工復(fù)雜、法蘭厚度較大導(dǎo)致施工困難、以及僅能在井壁外側(cè)進行連接，導(dǎo)致節(jié)點受力不均衡的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁及施工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中井壁承載力弱，建設(shè)成本高，施工復(fù)雜等問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，沿高度方向由若干預(yù)制筒段通過榫卯連接節(jié)點分段連接拼裝，拼裝完成后整體現(xiàn)澆混凝土組成；所述預(yù)制筒段包括筒身，筒身頂部和底部分別設(shè)置上連接段和下連接段；所述榫卯連接節(jié)點包括凹卯鋼管、凸榫鋼管和連接處后澆高強灌漿料；

4、所述筒身包括內(nèi)外鋼板筒，并延伸至上連接段和下連接段，內(nèi)鋼板筒內(nèi)和外鋼板筒外有預(yù)制混凝土，所述上連接段位于內(nèi)鋼板筒內(nèi)和外鋼板筒外的上端面布置凹卯鋼管，所述下連接段位于內(nèi)鋼板筒內(nèi)和外鋼板筒外的下端面布置凸榫鋼管；

5、相鄰預(yù)制筒段通過凹卯鋼管與凸榫鋼管插接并于插接空隙灌注高強灌漿料形成連接。

6、在一個實施例中，所述上連接段和下連接段，在內(nèi)外鋼板筒之間澆筑預(yù)制uhpc，并預(yù)留軸向孔，所述軸向孔用于向筒身的內(nèi)外鋼板筒之間現(xiàn)澆混凝土。

7、在一個實施例中，所述筒身包括內(nèi)鋼板筒一、外鋼板筒一、預(yù)制混凝土一和鋼筋網(wǎng)一，所述鋼筋網(wǎng)一分布在內(nèi)鋼板筒一內(nèi)側(cè)、外鋼板筒一外側(cè)以及二者之間，所述預(yù)制混凝土一沿筒身高度設(shè)置于內(nèi)鋼板筒一內(nèi)側(cè)與外鋼板筒一外側(cè)。

8、在一個實施例中，所述上連接段和所述下連接段均包括內(nèi)鋼板筒二、外鋼板筒二、預(yù)制uhpc、預(yù)制混凝土和鋼筋網(wǎng)二；所述鋼筋網(wǎng)二分布在內(nèi)鋼板筒二內(nèi)側(cè)以及外鋼板筒二外側(cè)；上連接段的內(nèi)鋼板筒二內(nèi)側(cè)與外鋼板筒二外側(cè)有預(yù)制混凝土二，下連接段的內(nèi)鋼板筒二內(nèi)側(cè)與外鋼板筒二外側(cè)有預(yù)制混凝土三，所述預(yù)制uhpc澆筑在內(nèi)鋼板筒二和外鋼板筒二之間，并預(yù)留軸向孔。

9、在一個實施例中，所述內(nèi)鋼板筒一、外鋼板筒一、內(nèi)鋼板筒二和外鋼板筒二圓心位于同一軸線上，內(nèi)外表面均設(shè)置錨卡加強與混凝土的連接；所述內(nèi)鋼板筒一與內(nèi)鋼板筒二截面尺寸相同，所述外鋼板筒一與外鋼板筒二截面尺寸均相同；所述內(nèi)鋼板筒二是內(nèi)鋼板筒一兩端的延伸部分，或所述內(nèi)鋼板筒二焊接于內(nèi)鋼板筒一兩端；所述外鋼板筒二是外鋼板筒一兩端的延伸部分，或所述外鋼板筒二焊接于外鋼板筒一兩端。

10、在一個實施例中，所述鋼筋網(wǎng)一由若干豎向鋼筋一與若干環(huán)向鋼筋一搭接組成；所述鋼筋網(wǎng)二由若干豎向鋼筋二與若干環(huán)向鋼筋二搭接組成；所述豎向鋼筋一與豎向鋼筋二沿井壁環(huán)向等間距布置，所述環(huán)向鋼筋一與環(huán)向鋼筋二沿井壁高度方向等間距布置。

11、在一個實施例中，所述預(yù)制混凝土一、預(yù)制混凝土二、預(yù)制混凝土三一體澆筑，混凝土類型為高強混凝土、ecc或纖維混凝土。

12、在一個實施例中，所述軸向孔直徑不小于200mm，其數(shù)量為多個，沿井壁環(huán)向等間距設(shè)置，內(nèi)鋼板筒一與外鋼板筒一之間區(qū)域為空心狀態(tài)；相鄰預(yù)制筒段的軸向孔中心均處于同一軸線上。

13、在一個實施例中，所述凹卯鋼管內(nèi)徑大于凸榫鋼管外徑；沿井壁環(huán)向，所述凹卯鋼管、凸榫鋼管均為雙層等間距布置，設(shè)置于內(nèi)鋼板筒二內(nèi)側(cè)與外鋼板筒二外側(cè)；所述凹卯鋼管預(yù)埋于預(yù)制混凝土二內(nèi)且端部與混凝土表面齊平；所述凸榫鋼管預(yù)埋于預(yù)制混凝土三內(nèi)且端部外伸預(yù)定長度，凸榫鋼管外壁沿軸向設(shè)置有pbl連接件，沿鋼管周向均勻分布；沿井壁高度方向，上下相鄰的凹卯鋼管與凸榫鋼管中心均處于同一軸線上。

14、本發(fā)明還提供了所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁的施工方法，步驟如下：

15、步驟1，在工廠，焊接內(nèi)外鋼板筒，分別布設(shè)鋼筋網(wǎng)一和鋼筋網(wǎng)二，在內(nèi)鋼板筒二和外鋼板筒二之間澆筑預(yù)制uhpc，在內(nèi)鋼板筒二內(nèi)側(cè)和外鋼板筒二外側(cè)分別預(yù)埋凹卯鋼管與凸榫鋼管；

16、步驟2，在工廠，一體澆筑內(nèi)鋼板筒內(nèi)側(cè)和外鋼板筒外側(cè)的預(yù)制混凝土一、預(yù)制混凝土二以及預(yù)制混凝土三，養(yǎng)護得到預(yù)制件；

17、步驟3，在現(xiàn)場，相鄰預(yù)制筒段通過凹卯鋼管與凸榫鋼管插接并于插接空隙灌注高強灌漿料，通過預(yù)制uhpc的軸向孔，向內(nèi)鋼板筒一和外鋼板筒一之間澆筑現(xiàn)澆混凝土。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

19、1)施工便捷

20、部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁構(gòu)造形式簡單，井壁由若干預(yù)制筒段拼接而成，焊接內(nèi)、外鋼管筒，綁扎鋼筋，支設(shè)模板與澆筑外部混凝土等復(fù)雜工作均在工廠完成，能有效減少現(xiàn)場施工作業(yè)量，簡化現(xiàn)場施工工序。預(yù)制筒段間通過預(yù)埋鋼管進行榫卯連接，現(xiàn)場無需焊接，施工方便。

21、2)性能提升

22、井壁采用組合結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮鋼與混凝土材料性能，應(yīng)用uhpc與高強混凝土，結(jié)構(gòu)承載力高、剛度大，耐久性好；預(yù)制筒段間榫卯連接，并采用高強灌漿料填充插接空隙，凸榫鋼管的pbl連接件可形成混凝土榫加強鋼與混凝土的協(xié)同工作能力，提升節(jié)點整體性，能夠更好地應(yīng)對復(fù)雜的受力環(huán)境和較大的荷載需求。

23、3)造價經(jīng)濟

24、部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁設(shè)計組合靈活，預(yù)制混凝土與內(nèi)部后澆混凝土有良好的獨立性，可根據(jù)工程實際情況差異化使用材料，提高材料強度的利用率，避免材料使用浪費，降低建造成本；預(yù)制筒段分段運輸，現(xiàn)場拼裝，現(xiàn)場施工作業(yè)量減少，節(jié)省勞動力成本，具備良好的經(jīng)濟效益。

25、總體來說，部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁構(gòu)造形式簡單，由若干預(yù)制筒段通過榫卯連接節(jié)點分段連接拼裝，拼裝后整體現(xiàn)澆混凝土組成。本發(fā)明中井壁分段預(yù)制裝配，設(shè)計組合靈活，預(yù)制混凝土與內(nèi)部后澆混凝土有良好的獨立性，可根據(jù)工程實際情況差異化使用材料，以適用不同實際工程情況和要求，提高材料強度的利用率，降低建造成本；采用組合結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮鋼與混凝土材料性能，結(jié)構(gòu)承載力高、剛度大，耐久性好；預(yù)制筒段間通過榫卯連接，凸榫鋼管的pbl連接件可形成混凝土榫加強鋼與混凝土的協(xié)同工作能力，提升節(jié)點整體性，相比傳統(tǒng)單側(cè)法蘭連接，節(jié)點受力合理，連接可靠，整體性好，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，沿高度方向由若干預(yù)制筒段(2)通過榫卯連接節(jié)點(3)分段連接拼裝，拼裝完成后整體現(xiàn)澆混凝土(4)組成；所述預(yù)制筒段(2)包括筒身(5)，筒身(5)頂部和底部分別設(shè)置上連接段(6)和下連接段(7)；所述榫卯連接節(jié)點(3)包括凹卯鋼管(21)、凸榫鋼管(22)和連接處后澆高強灌漿料(23)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，所述上連接段(6)和下連接段(7)，在內(nèi)外鋼板筒之間澆筑預(yù)制uhpc(19)，并預(yù)留軸向孔(20)，所述軸向孔(20)用于向筒身(5)的內(nèi)外鋼板筒之間現(xiàn)澆混凝土。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，所述筒身(5)包括內(nèi)鋼板筒一(8)、外鋼板筒一(9)、預(yù)制混凝土一(10)和鋼筋網(wǎng)一，所述鋼筋網(wǎng)一分布在內(nèi)鋼板筒一(8)內(nèi)側(cè)、外鋼板筒一(9)外側(cè)以及二者之間，所述預(yù)制混凝土一(10)沿筒身(5)高度設(shè)置于內(nèi)鋼板筒一(8)內(nèi)側(cè)與外鋼板筒一(9)外側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，所述上連接段(6)和所述下連接段(7)均包括內(nèi)鋼板筒二(13)、外鋼板筒二(14)、預(yù)制uhpc(19)、預(yù)制混凝土和鋼筋網(wǎng)二；所述鋼筋網(wǎng)二分布在內(nèi)鋼板筒二(13)內(nèi)側(cè)以及外鋼板筒二(14)外側(cè)；上連接段(6)的內(nèi)鋼板筒二(13)內(nèi)側(cè)與外鋼板筒二(14)外側(cè)有預(yù)制混凝土二(15)，下連接段(7)的內(nèi)鋼板筒二(13)內(nèi)側(cè)與外鋼板筒二(14)外側(cè)有預(yù)制混凝土三(16)，所述預(yù)制uhpc(19)澆筑在內(nèi)鋼板筒二(13)和外鋼板筒二(14)之間，并預(yù)留軸向孔(20)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，所述內(nèi)鋼板筒一(8)、外鋼板筒一(9)、內(nèi)鋼板筒二(13)和外鋼板筒二(14)圓心位于同一軸線上，內(nèi)外表面均設(shè)置錨卡加強與混凝土的連接；所述內(nèi)鋼板筒一(8)與內(nèi)鋼板筒二(13)截面尺寸相同，所述外鋼板筒一(9)與外鋼板筒二(14)截面尺寸均相同；所述內(nèi)鋼板筒二(13)是內(nèi)鋼板筒一(8)兩端的延伸部分，或所述內(nèi)鋼板筒二(13)焊接于內(nèi)鋼板筒一(8)兩端；所述外鋼板筒二(14)是外鋼板筒一(9)兩端的延伸部分，或所述外鋼板筒二(14)焊接于外鋼板筒一(9)兩端。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，所述鋼筋網(wǎng)一由若干豎向鋼筋一(11)與若干環(huán)向鋼筋一(12)搭接組成；所述鋼筋網(wǎng)二由若干豎向鋼筋二(17)與若干環(huán)向鋼筋二(18)搭接組成；所述豎向鋼筋一(11)與豎向鋼筋二(17)沿井壁環(huán)向等間距布置，所述環(huán)向鋼筋一(12)與環(huán)向鋼筋二(18)沿井壁高度方向等間距布置。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，所述預(yù)制混凝土一(10)、預(yù)制混凝土二(15)、預(yù)制混凝土三(16)一體澆筑，混凝土類型為高強混凝土、ecc或纖維混凝土。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，所述軸向孔(20)直徑不小于200mm，其數(shù)量為多個，沿井壁環(huán)向等間距設(shè)置，內(nèi)鋼板筒一(8)與外鋼板筒一(9)之間區(qū)域為空心狀態(tài)；相鄰預(yù)制筒段(2)的軸向孔(20)中心均處于同一軸線上。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁，其特征在于，所述凹卯鋼管(21)內(nèi)徑大于凸榫鋼管(22)外徑；沿井壁環(huán)向，所述凹卯鋼管(21)、凸榫鋼管(22)均為雙層等間距布置，設(shè)置于內(nèi)鋼板筒二(13)內(nèi)側(cè)與外鋼板筒二(14)外側(cè)；所述凹卯鋼管(21)預(yù)埋于預(yù)制混凝土二(15)內(nèi)且端部與混凝土表面齊平；所述凸榫鋼管(22)預(yù)埋于預(yù)制混凝土三(16)內(nèi)且端部外伸預(yù)定長度，凸榫鋼管(22)外壁沿軸向設(shè)置有pbl連接件(24)，沿鋼管周向均勻分布；沿井壁高度方向，上下相鄰的凹卯鋼管(21)與凸榫鋼管(22)中心均處于同一軸線上。

10.權(quán)利要求1所述部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板-混凝土復(fù)合井壁的施工方法，其特征在于，步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種部分預(yù)制裝配內(nèi)置雙鋼板?混凝土復(fù)合井壁及施工方法，井壁沿高度方向由若干預(yù)制筒段通過榫卯連接節(jié)點分段連接拼裝，拼裝完成后整體現(xiàn)澆混凝土組成；預(yù)制筒段包括筒身，筒身頂部和底部分別設(shè)置上連接段和下連接段；筒身包括內(nèi)外鋼板筒，并延伸至上連接段和下連接段，內(nèi)鋼板筒內(nèi)和外鋼板筒外有預(yù)制混凝土。上下連接段的內(nèi)外鋼板筒之間有預(yù)制UHPC，內(nèi)鋼板筒內(nèi)和外鋼板筒外分別預(yù)埋凹卯鋼管和凸榫鋼管，現(xiàn)場灌注高強灌漿料完成連接。本發(fā)明中井壁采用部分預(yù)制部分裝配理念，設(shè)計組合靈活，井壁采用組合結(jié)構(gòu)，承載力高、剛度大；鋼管榫卯連接，承載力高，相比傳統(tǒng)單側(cè)法蘭連接，節(jié)點受力合理，連接可靠，整體性好，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：晉瑜陽,楊勇,張樹琛,劉享陽,李夢婷,劉格佳
受保護的技術(shù)使用者：西安建筑科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15