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　　2.以往冻结井筒设计水文孔一般都设计在井筒内部，但是随着开拓井筒穿过地层越来越复杂，含水层越来越多，且井筒建设工期越来越短，若在井筒内设置深部水文孔，由于冻结时间短，下部冻结壁不能交圈，影响井筒正常开挖。

　　3.如西部地区埋藏深部的白垩系地层，其含水量大，且多为承压水，由于地层特性，一般没有隔水层。若按常规设置水文孔，由于孔间距问题，冻结壁交圈需要80天左右才能交圈，井筒开挖也要到80天以后，因此影响提前开挖。若要直接开挖，则需要采取保护水文管的措施，这不但影响井筒掘砌速度，同时，掘砌过程中水文管若被破坏，水文管则不会冒水。若等到各含水层冻结壁全部交圈后再进行开挖势必会影响整个井筒的建井工期；同时井筒掘砌是一个由上而下的缓慢过程，在含水层之间有隔水层的情况下，在下部含水层还未达到交圈水平时，根据掘砌速度和冻结壁发展情况计算只要待井筒掘砌至下部含水层时冻结壁交圈并满足厚度和强度要求后，即可进行开挖，若要等到各含水层均交圈，不但影响施工工期，还会增加井筒的施工成本。

　　4.水文孔是直接报导含水层是否交圈的观测孔，井筒掘砌期间若下部含水层尚未达到交圈，其水文孔不能被破坏，因此会影响井筒掘砌施工。若割除水文孔，其下部含水层是否交圈就不能准确判断，为井筒掘砌安全埋下隐患。

　　5.本发明提出一种白垩系地层冻结方法，解决了相关技术中水文孔的设置影响井筒掘砌施工进度的问题。

　　6.本发明的技术方案如下：一种白垩系地层冻结方法，关键在于，包括以下步骤：

　　7.a、施工冻结孔：在井筒外部的冻结壁上施工冻结孔，包括主冻结孔、以及位于主冻结孔与井筒之间的防片帮冻结孔；

　　9.c、钻水文孔：在井筒内部钻出第一水文孔，在主冻结孔与防片帮冻结孔之间的冻结壁上钻出第二水文孔，第二水文孔的下端面位于第一水文孔下端面的下方；

　　10.d、下水文管：在第一水文孔内插入第一水文管，在第二水文孔内插入第二水文管，在第二水文管内设置水循环管路，利用流经水循环管路的循环水确保第二水文孔内不结冰，当第二水文孔冒水后停止循环，拆除水循环管路。

　　11.所述第二水文孔到防片帮冻结孔之间的间距小于第二水文孔到主冻结孔之间的间距。

　　13.步骤d中，根据第二水文孔的纵向温度确定水循环管路的开、停时间，当第二水文

　　孔的纵向温度大于0℃且小于等于5℃时，水流经水循环管路进行循环，当第二水文孔的纵向温度大于5℃时，水停止循环。

　　16.所述第二水文管的数量为至少两个，所有的第二水文管沿上下方向排列，相邻的第二水文管之间焊接。

　　18.所述水循环管路包括内管体、以及密封套装在内管体外围的外管体，外管体与内管体之间留有回水腔，内管体的上端为进水口且位于外管体外部，内管体的下端与回水腔底部连通，外管体上端的侧壁上设置有与回水腔连通的排水口。

　　19.本发明的工作原理及有益效果为：将深部水文孔由井筒内部移到井筒外部，既不会影响井筒的施工，又能在施工过程中准确地报导下部含水层的冻结情况。在第二水文管内设置水循环管路，使常温水流经水循环管路，循环的常温水可以对第二水文管进行加热，从而对第二水文孔进行加热，可以避免第二水文孔在冻结壁交圈期间结冰，确保第二水文孔可以正常使用。

　　26.图中：1、井筒，2、主冻结孔，3、第一水文管，4、第二水文管，5、内管体，6、外管体，7、防片帮冻结孔，8、第一水文孔，9、第二水文孔，10、冻结管，11、排水口，12、测温孔。

　　27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

　　29.a、施工冻结孔：在井筒1外部的冻结壁上施工冻结孔，包括主冻结孔2、以及位于主冻结孔2与井筒1之间的防片帮冻结孔7；

　　30.b、下冻结管：在主冻结孔2和防片帮冻结孔7内插入冻结管10；如图1和图2所示，主冻结孔2和防片帮冻结孔7内的冻结管10直径相同均为φ133mm，设置防片帮冻结孔7并在防片帮冻结孔7内设置冻结管10，可以降低片帮现象发生的几率，安全性更好；而且在施工第二水文孔9时，可以避免第二水文孔9偏斜到井筒1内而影响井筒1的施工；

　　31.c、钻水文孔：在井筒1内部钻出第一水文孔8，在主冻结孔2与防片帮冻结孔7之间

　　的冻结壁上钻出第二水文孔9，第二水文孔9的下端面位于第一水文孔8下端面的下方；第二水文孔9到防片帮冻结孔7之间的间距小于第二水文孔9到主冻结孔2之间的间距；

　　32.如图1所示，因为防片帮冻结孔7的间距大、孔浅，所以第二水文孔9位于距离防片帮冻结孔7较近的一侧，施工时不会因为钻孔偏斜问题导致打穿主冻结孔2，同时在第二水文孔9施工时，也不会偏斜到井筒1内；另外，主冻结孔2冻结时间较长，如果第二水文孔9离主冻结孔2较近容易结冰，第二水文孔9内的水循环可能导致上部冻结壁不能交圈；

　　33.第一水文孔8的下端面位于地面以下63m处，第二水文孔9的下端位于地面以下440-460m，第二水文孔9的下端位于白垩系洛河组含水层，该含水层是井筒1主要含水层，所以第二水文孔9需要报导该层位交圈情况，该含水层厚约170m，埋深440m以上，第二水文孔9深度优选为460m；

　　34.d、下水文管：在第一水文孔8内插入第一水文管3，在第二水文孔9内插入第二水文管4，第二水文管4的直径为φ133mm，在第一水文管3位于地面以下57-62m范围内设置有花管即滤水管；在第一水文管3位于地面以下40-50m的范围内设置有海带封止水，用于堵住第一水文管3与第一水文孔8之间的缝隙；在第二水文管4位于地面以下449-459m范围内设置有花管即滤水管，在第二水文管4与第二水文孔9之间也设置有海带封止水；

　　35.在第二水文管4内设置水循环管路，如图1所示，因为第二水文孔9距离防片帮冻结孔7较近，所以为了避免第二水文孔9结冰，使水循环管路内循环水的最低处位于防片帮冻结孔7下端面的下方，至于水循环管路具体的下置深度，根据地层冻结情况确定；在主冻结孔2外围钻有测温孔12；

　　36.利用流经水循环管路的循环水确保第二水文孔9内不结冰，当第二水文孔9冒水后停止循环，拆除水循环管路，具体的控制方法是，根据第二水文孔9的纵向温度确定水循环管路的开、停时间，例如，当第二水文孔9的纵向温度大于0℃且小于等于5℃时，水流经水循环管路进行循环，当第二水文孔9的纵向温度大于5℃时，水停止循环。

　　37.水循环管路包括内管体5、以及密封套装在内管体5外围的外管体6，外管体6与内管体5之间留有回水腔，内管体5的上端为进水口且位于外管体6外部，内管体5的下端与回水腔底部连通，外管体6上端的侧壁上设置有与回水腔连通的排水口11。如图3、图4和图5所示，常温水由上而下经过内管体5后进入到内管体5与外管体6之间的回水腔内，通过外管体6对第二水文管4进入加热，从而对第二水文孔9进行加热，降温后的水经过排水口11流出，结构简单，使用方便。

　　38.第一水文管3和第二水文管4的下端都是锥形结构，如图2所示，将第一水文管3下放到第一水文孔8内、将第二水文管4下放到第二水文孔9内时更加方便省力。第一水文管3和第二水文管4都是无缝管体，可以避免缝隙处漏水而导致水流到第一水文管3和第二水文管4外部。

　　39.第二水文管4的数量为至少两个，所有的第二水文管4沿上下方向排列，相邻的第二水文管4之间焊接。第二水文管4太长搬运不方便，设置多个第二水文管4，使用时焊接在一起，方便搬运放置。第二水文管4上端和下端的外壁上都设置有倒角，这样上下相邻的两个第二水文管4之间可以采用坡口对焊连接的焊接方式，连接更加牢固可靠。

　　40.本发明将深部水文孔由井筒1内部移到井筒1外部，既不会影响井筒1的施工，又能在施工过程中准确地报导下部含水层的冻结情况。在第二水文管4内设置内管体5和外管体

　　6，将内管体5的上端与循环水池的出口连接，循环水泵的进口与排水口11连接，使循环水池内的常温水经过内管体5进入到内管体5与外管体6之间的回水腔内，然后在循环水泵的作用下经过排水口11流出，循环的常温水可以对第二水文管4进行加热，从而对第二水文孔9进行加热，可以避免第二水文孔9在冻结壁交圈期间结冰，确保第二水文孔9可以正常使用。

　　41.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

　　技术所有人：中煤第一建设有限公司 中煤第一建设有限公司冻结工程技术研发（河北）分公司

　　1.深基坑与深基础工程理论、设计方法与关键施工技术 2.地下结构共同工作集约化分析理论和设计方法