权利要求
1.一种
尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于按照以下步骤实施：S1、尾矿库原有排洪井周边勘查与位移监测点布置
收集原有尾矿库设计资料，明确原有排洪井(6)结构型式，并对尾矿库原有排洪井周边进行勘察，明确地层结构和承载力参数，为排洪井加高提供基础资料;在原有排洪井(6)布置位移监测点，确保后续施工过程中原结构的安全性;
S2、桩基础结构施工
①首先进行开孔与成空控制，以原有排洪井(6)中心为圆心，在半径为R的圆周上等间距布设6~12根成孔灌注桩(5)的桩位;采用旋挖钻机成桩孔，桩孔孔径600~1000mm，深度需满足>30m或进入设计持力层深度;接着进行成孔灌注桩护筒埋设，成孔灌注桩护筒内径应大于成孔灌注桩(5)桩径200mm，埋深不小于1.5m，成孔灌注桩护筒顶端高出地面300mm，确保孔内泥浆压力;然后对桩孔进行泥浆护壁，施工期间泥浆比重应控制在1.1~1.2之间，粘度18~22s;
②灌注桩钢筋笼制作与安装：所述灌注桩钢筋笼的主筋连接采用套筒直螺纹机械连接或双面电弧焊，同一截面内的接头面积不应超过50%;灌注桩钢筋笼笼体每隔1.5~2.5m焊接一组控制保护层厚度的垫块或滑轮，确保钢筋保护层不小于50mm;采用起重机垂直吊入桩孔，入孔时应轻放，严禁强行冲撞桩孔孔壁;
③桩身混凝土浇筑：灌注桩钢筋笼安装完毕后，通过导管进行二次清孔，直至泥浆性能指标和沉渣厚度符合要求;采用导管法灌注，导管底端距桩孔孔底为300~500mm;首批封底时的首批混凝土量必须足以埋设导管底端1.0m以上，灌注过程中导管埋深应保持在2~6m，超灌高度应不小于0.5~1.0m，以保证凿除桩头浮浆后的混凝土强度;
S3、环形桩基承台施工
①基坑开挖：在原有排洪井(6)周边进行环状开挖基坑至设计深度，开挖过程中采用块石回填方式进行边坡支护;
②桩头处理：采用人工结合小型风镐凿除桩顶浮浆，直至露出坚实的新鲜混凝土，并按规范进行桩基完整性检测;
③承台浇筑：在原有排洪井(6)井壁与新承台接触面进行凿毛处理;铺设垫层后开始绑扎，绑扎环形承台钢筋网，将6~12根成孔灌注桩(5)的主筋弯折锚入承台，在承台与井壁交接处的施工缝位置，安装钢板止水带并固定牢固;采用组合钢模板或厚木模，采用斜面分层、薄层铺设的方法浇筑环形桩基承台(4)，将原有排洪井(6)井口包裹在环形桩基承台(4)范围内，所述的环形桩基承台(4)作为连接桩基与上部加高井身结构的关键受力构件;
S4、加高排洪井
①测量定位：在环形桩基承台(4)顶面进行测量放线，确定加高排洪井的中心轴线及加高排水井框架柱(3)定位点，复核与原有排洪井(6)轴线的同心度偏差，确保偏差满足规范要求;对环形桩基承台(4)表面进行凿毛处理，并清理浮浆，保证新旧混凝土之间的粘结性能;
②框架柱和圈梁施工：加高排水井框架柱(3)的主筋与环形桩基承台(4)预留筋连接采用机械连接或电渣压力焊，同一截面连接接头面积不大于50%;采用弧形定制钢模板浇筑加高排水井圈梁(2)以确保井身圆度，采用分层连续浇筑法，每层厚度不超过300mm~500mm;加高排水井圈梁(2)与排水井框架柱(3)连接处施工缝应在二次浇筑前刷水泥浆或界面剂，确保结构的整体性;
③预制拱板安装：利用加高排水井框架柱(3)侧面的预留槽口或托梁安装预制拱板(1)，所述预制拱板(1)随尾矿堆积高度逐层安装形成排水通道。
2.如权利要求1所述的一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于：S3步骤③中，所述环形桩基承台(4)与原有排洪井(6)井壁的交接处设置有钢板止水带，且接触面为凿毛处理面。
3.如如权利要求1所述的一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于：S3步骤①中，基坑开挖至环形桩基承台(4)底标高以上300mm处转入人工开挖，基坑边坡采用块石回填支护，坡度为1:(0.9~1.1)。
4.如如权利要求1所述的一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于：S4步骤③中，预制拱板(1)在安装前，在预制拱板(1)两端支座处铺设16~25mm厚度的水泥砂浆找平层，确保受力均匀;安装过程中用靠尺检查垂直度。
5.如权利要求1所述的一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于：S2步骤①中，以原有排洪井(6)中心为圆心，在半径为R=2400~2800mm的圆周上等间距布设8根成孔灌注桩(5)，相邻桩位夹角为45°。
6.如权利要求4所述的一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于：所述水泥砂浆按照1份重量的水泥搭配2份重量的砂子加水调配而成，水泥选用32.5级以上普通硅酸盐水泥，砂子使用中砂，含泥量不超过3%。
7.如权利要求1所述的一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于：S3步骤③中，环形桩基承台(4)、成孔灌注桩(5)浇筑时，在对应原有排洪涵管(7)的位置预留过管孔洞，孔洞内壁预埋止水钢板，与原有排洪涵管(7)外壁间隙采用微膨胀水泥注浆封堵。
8.如权利要求1所述的一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于：S4步骤②中，加高排水井框架柱(3)施工时，每间隔2m设置一道与原有排洪井(6)井壁连接的拉结筋，拉结筋采用直径≥16mm的HRB400钢筋，埋入井壁深度≥300mm，确保新旧结构协同受力。
9.如权利要求1所述的一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，其特征在于：S4步骤③中，预制拱板(1)安装完成后，相邻拱板接缝处采用1:2.5水泥砂浆填缝，表面涂刷聚氨酯防水涂料，搭接宽度≥100mm，防止雨水渗漏进入排水通道。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于尾矿库排洪工程技术领域，具体涉及一种排洪井加高衔接结构及施工方法，可在既有尾矿库排洪设施的扩容加高工程中广泛使用，尤其适用于受地形限制、上坝道路狭窄的尾矿库区。
背景技术
[0002]全球
矿产资源需求随能源转型与高科技产业发展持续攀升，老矿山“深部挖潜”成为主流趋势，尾矿库作为矿山生产的核心配套设施，升级改造需求日益迫切。
[0003]首先是尾矿库扩容刚需。既有尾矿库库容接近饱和，多数矿山选择在原有库区基础上进行加高扩容，以延续场地利用价值、降低新建库区的征地与环保成本。
[0004]其次是排洪系统升级压力。尾矿库加高后，汇水面积增大、洪水
[0005]位抬高，原有排洪井的高程、断面尺寸已无法满足新的防洪标准，必须同步进行加高改造。
[0006]第三是施工条件受限。尾矿库多位于偏远山区，上坝道路狭窄、大型施工设备进场困难，且改造期间需维持尾矿正常排放与库内防洪功能，施工窗口紧张。
[0007]当前尾矿库排洪井加高改造多采用直接在原有井身顶部浇筑混凝土的方式，在工程实践中暴露出诸多弊端：①结构受力风险：原有排洪井设计仅承担自身排洪荷载，直接加高后新增荷载全部由旧井身承担，在深厚软土地层中易引发不均匀沉降，导致井身开裂、防渗失效;②施工中断风险：传统改造需完全停止排洪功能，清空井内淤积后才能施工，一旦遭遇汛期，将面临极大的防洪安全隐患;③衔接可靠性差：新旧混凝土界面未进行专门的结构设计，易出现接缝渗漏、应力集中等问题，长期运行后可能引发结构破坏;④灵活性不足：无法适应尾矿库分层加高的生产节奏，一次性加高到位会造成前期排洪能力过剩，同时增加施工成本与难度。
[0008]因此，针对尾矿库现有排洪设施不能满足尾矿库排洪要求的技术难题，亟需在不破坏既有排洪井结构的前提下，研发尾矿库排洪井的高效加高与精准衔接结构及施工方法，在不破坏既有排洪井、不中断排洪功能的前提下，完成排洪系统的高效扩容改造，尤为必要。
发明内容
[0009]本发明的目的在于针对现有尾矿库排洪井加高改造技术存在的结构受力风险高、施工易中断、新旧衔接可靠性差、无法适配分层加高节奏等痛点，提供一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法。通过创新衔接结构设计与分步施工工艺，在不破坏既有排洪井结构、不中断排洪功能的前提下，实现新旧结构间荷载传递连续、沉降协调、防渗可靠，同时适配尾矿库分层加高的生产节奏，显著缩短施工工期、降低施工成本与防洪风险，为尾矿库扩容升级改造提供安全高效的技术解决方案。
[0010]为实现本发明的上述目的，本发明一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法按照以下步骤实施：
[0011]S1、尾矿库原有排洪井周边勘查与位移监测点布置
[0012]收集原有尾矿库设计资料，明确原有排洪井结构型式，并对尾矿库原有排洪井周边进行勘察，明确地层结构和承载力参数，为排洪井加高提供基础资料;在原有排洪井布置位移监测点，确保后续施工过程中原结构的安全性;
[0013]S2、桩基础结构施工
[0014]①首先进行开孔与成空控制，以原有排洪井中心为圆心，在半径为R的圆周上等间距布设6~12根成孔灌注桩的桩位;采用旋挖钻机成桩孔，桩孔孔径600~1000mm，深度需满足>30m或进入设计持力层深度;接着进行成孔灌注桩护筒埋设，成孔灌注桩护筒内径应大于成孔灌注桩桩径200mm，埋深不小于1.5m，成孔灌注桩护筒顶端高出地面300mm，确保孔内泥浆压力;然后对桩孔进行泥浆护壁，施工期间泥浆比重应控制在1.1~1.2之间，粘度18~22s;
[0015]②灌注桩钢筋笼制作与安装：所述灌注桩钢筋笼的主筋连接采用套筒直螺纹机械连接或双面电弧焊，同一截面内的接头面积不应超过50%;灌注桩钢筋笼笼体每隔1.5~2.5m焊接一组控制保护层厚度的垫块或滑轮，确保钢筋保护层不小于50mm;采用起重机垂直吊入桩孔，入孔时应轻放，严禁强行冲撞桩孔孔壁;
[0016]③桩身混凝土浇筑：灌注桩钢筋笼安装完毕后，通过导管进行二次清孔，直至泥浆性能指标和沉渣厚度符合要求;采用导管法灌注，导管底端距桩孔孔底为300~500mm;首批封底时的首批混凝土量必须足以埋设导管底端1.0m以上，灌注过程中导管埋深应保持在2~6m，超灌高度应不小于0.5~1.0m，以保证凿除桩头浮浆后的混凝土强度;
[0017]S3、环形桩基承台施工
[0018]①基坑开挖：在原有排洪井周边进行环状开挖基坑至设计深度，开挖过程中采用块石回填方式进行边坡支护;
[0019]②桩头处理：采用人工结合小型风镐凿除桩顶浮浆，直至露出坚实的新鲜混凝土，并按规范进行桩基完整性检测;
[0020]③承台浇筑：在原有排洪井井壁与新承台接触面进行凿毛处理;铺设垫层后开始绑扎，绑扎环形承台钢筋网，将6~12根成孔灌注桩的主筋弯折锚入承台，在承台与井壁交接处的施工缝位置，安装钢板止水带并固定牢固;采用组合钢模板或厚木模，采用斜面分层、薄层铺设的方法浇筑环形桩基承台，将原有排洪井井口包裹在环形桩基承台范围内，所述的环形桩基承台作为连接桩基与上部加高井身结构的关键受力构件;
[0021]S4、加高排洪井
[0022]①测量定位：在环形桩基承台顶面进行测量放线，确定加高排洪井的中心轴线及加高排水井框架柱定位点，复核与原有排洪井轴线的同心度偏差，确保偏差满足规范要求(一般不大于20mm);对环形桩基承台表面进行凿毛处理，并清理浮浆，保证新旧混凝土之间的粘结性能;
[0023]②框架柱和圈梁施工：加高排水井框架柱的主筋与环形桩基承台预留筋连接采用机械连接或电渣压力焊，同一截面连接接头面积不大于50%;采用弧形定制钢模板浇筑加高排水井圈梁以确保井身圆度，采用分层连续浇筑法，每层厚度不超过300mm~500mm;加高排水井圈梁与排水井框架柱连接处施工缝应在二次浇筑前刷水泥浆或界面剂，确保结构的整体性;
[0024]③预制拱板安装：利用加高排水井框架柱侧面的预留槽口或托梁安装预制拱板，所述预制拱板随尾矿堆积高度逐层安装形成排水通道。随着尾矿堆积增高，应分层及时安装，严禁跨步过大导致框架受力不对称。
[0025]优选的，S3步骤③中，所述环形桩基承台与原有排洪井井壁的交接处设置有钢板止水带，且接触面为凿毛处理面。
[0026]优选的，S3步骤①中，基坑开挖至环形桩基承台底标高以上300mm处转入人工开挖，基坑边坡采用块石回填支护，坡度为1:(0.9~1.1)，以1:1为优。
[0027]优选的，S4步骤③中，预制拱板(1)在安装前，在预制拱板(1)两端支座处铺设16~25mm厚度的水泥砂浆找平层，以20mm为优，确保受力均匀;安装过程中用靠尺检查垂直度，。
[0028]优选的，S2步骤①中，以原有排洪井中心为圆心，在半径为R=2400~2800mm的圆周上等间距布设8根成孔灌注桩，相邻桩位夹角为45°，R=2600mm为佳。
[0029]优选的，所述水泥砂浆按照1份重量的水泥搭配2份重量的砂子加水调配而成，水泥选用32.5级以上普通硅酸盐水泥，砂子使用中砂，含泥量不超过3%。
[0030]优选的，S3步骤③中，环形桩基承台、成孔灌注桩浇筑时，在对应原有排洪涵管的位置预留过管孔洞，孔洞内壁预埋止水钢板，与原有排洪涵管外壁间隙采用微膨胀水泥注浆封堵。
[0031]优选的，S4步骤②中，加高排水井框架柱施工时，每间隔2m设置一道与原有排洪井井壁连接的拉结筋，拉结筋采用直径≥16mm的HRB400钢筋，埋入井壁深度≥300mm，确保新旧结构协同受力。
[0032]优选的，S4步骤③中，预制拱板安装完成后，相邻拱板接缝处采用1:2.5水泥砂浆填缝，表面涂刷聚氨酯防水涂料，搭接宽度≥100mm，防止雨水渗漏进入排水通道。
[0033]与现有技术相比，本发明一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法采用以上技术方案后，具有以下有益效果：
[0034](1)本发明通过环形布置的成孔灌注桩将加高结构荷载直接传递至深部稳固持力层，荷载独立传导，完全避免新增荷载对原有排洪井的压迫，从根源解决了深厚软土地层中旧井身承载力不足引发的不均匀沉降、开裂渗漏问题，保障既有结构长期安全，彻底解决了深厚软土地层中因承载力不足导致的沉降或开采风险。
[0035](2)本发明在承台与旧井壁交接处设置钢板止水带，衔接防渗可靠，结合接触面凿毛处理、拉结筋锚固工艺，实现新旧结构的刚性衔接与防渗密封，彻底消除接缝渗漏、应力集中等隐患，提升整体结构的抗渗性能与稳定性。
[0036](3)本发明在施工过程中无需清空原有排洪井或停止排洪功能，可在维持尾矿正常排放的同步完成改造，有效规避汛期施工的防洪安全风险，大幅缩短施工窗口;预制拱板随尾矿堆积高度逐层安装，完美适配尾矿库分层加高的生产节奏，避免一次性加高导致的前期排洪能力过剩与成本浪费，实现排洪系统的动态扩容，确保了尾矿库在升级改造全过程中的排洪安全连续受控。
[0037](4)本发明采用成孔灌注桩+环形承台的紧凑结构，无需大型施工场地，适配尾矿库偏远山区、上坝道路狭窄的复杂施工条件，减少设备进场与场地平整成本，地形适应性强。
[0038](5)本发明采用的预制拱板可提前工厂化生产，现场仅需拼装作业，降低现场浇筑的人工与时间成本;同时通过精准的桩位布置与荷载传导设计，减少冗余结构材料的使用，进一步控制工程总成本。
附图说明
[0039]图1为本发明设计的尾矿库排洪井加高衔接结构的构件连接示意图;
[0040]图2为本发明设计的尾矿库排洪井加高衔接结构的剖面图;
[0041]图3为本发明设计的尾矿库排洪井加高衔接结构的桩基平面图;
[0042]图4为本发明设计的尾矿库排洪井加高衔接结构的桩基剖面图。
[0043]附图标记为：1-预制拱板;2-加高排水井圈梁;3-加高排水井框架柱;4-环形桩基承台;5-成孔灌注桩;6-原有排洪井;7-原有排洪涵管。
具体实施方式
[0044]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法作进一步清楚、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，都属于本发明保护的范围。
[0045]由图1所示的本发明设计的尾矿库排洪井加高衔接结构的构件连接示意图并结合图2、图3、图4看出，本发明一种尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法，按照以下步骤实施：S1、尾矿库原有排洪井周边勘查与位移监测点布置
[0046]收集原有尾矿库设计资料，调取原有排洪井6设计图，明确原有排洪井6结构型式，核实井径、壁厚及配筋，并对尾矿库原有排洪井周边进行勘察，明确地层结构和承载力参数，重点确定桩基持力层(如强风化或中风化岩层)的深度与承载力参数，为排洪井加高提供基础资料;在原有排洪井6布置位移监测点，确保后续施工过程中原结构的安全性。
[0047]S2、桩基础结构施工
[0048]①首先进行开孔与成空控制，以原有排洪井6中心为圆心，在半径为R=2600mm的圆周上等间距布设8根成孔灌注桩5，相邻桩位夹角为45°;采用旋挖钻机成桩孔，桩孔孔径800mm，桩孔深度需满足>30m或进入设计持力层深度;接着进行成孔灌注桩护筒埋设，成孔灌注桩护筒内径应大于成孔灌注桩5桩径200mm，埋深不小于1.5m，成孔灌注桩护筒顶端高出地面300mm，确保孔内泥浆压力;然后对桩孔进行泥浆护壁，施工期间泥浆比重应控制在1.1~1.2之间，粘度18~22s;对于超深孔，需严格控制孔壁稳定性，防止缩径或坍孔;然后第一次清孔：钻进至设计标高后，利用钻头进行初步清孔，确保孔底沉渣厚度;
[0049]②灌注桩钢筋笼制作与安装：所述灌注桩钢筋笼的主筋连接采用套筒直螺纹机械连接或双面电弧焊，同一截面内的接头面积不应超过50%;灌注桩钢筋笼笼体每隔2m焊接一组控制保护层厚度的垫块或滑轮，确保钢筋保护层不小于50mm;采用起重机垂直吊入桩孔，入孔时应轻放，严禁强行冲撞桩孔孔壁;
[0050]③桩身混凝土浇筑：灌注桩钢筋笼安装完毕后，通过导管进行二次清孔，直至泥浆性能指标和沉渣厚度符合要求;采用导管法灌注，导管底端距桩孔孔底为300~500mm;首批封底时的首批混凝土量必须足以埋设导管底端1.0m以上，灌注过程中导管埋深应保持在2~6m，超灌高度应不小于0.5~1.0m，以保证凿除桩头浮浆后的混凝土强度。
[0051]S3、环形桩基承台施工
[0052]①基坑开挖：在原有排洪井6周边进行环状开挖基坑至设计深度，基坑开挖至环形桩基承台4底标高以上300mm处转入人工开挖，避免机械损伤桩身;基坑边坡采用块石回填支护，坡度为1:1，开挖过程中采用块石回填方式进行边坡支护;
[0053]②桩头处理：采用人工结合小型风镐凿除桩顶浮浆，直至露出坚实的新鲜混凝土，并按规范进行桩基完整性检测(低应变或超声波);
[0054]③承台浇筑：在原有排洪井6井壁与新承台接触面进行凿毛处理;铺设垫层后开始绑扎，绑扎环形承台钢筋网，将8根成孔灌注桩5的主筋弯折锚入承台，在承台与井壁交接处的施工缝位置，安装钢板止水带并固定牢固;采用组合钢模板或厚木模，采用斜面分层、薄层铺设的方法浇筑环形桩基承台4，将原有排洪井6井口包裹在环形桩基承台4范围内，所述的环形桩基承台4作为连接桩基与上部加高井身结构的关键受力构件;桩头周围钢筋密集区应加强振捣，防止漏振导致蜂窝。需要注意的是，在环形桩基承台4、成孔灌注桩5浇筑时，在对应原有排洪涵管7的位置预留过管孔洞，孔洞内壁预埋止水钢板，与原有排洪涵管7外壁间隙采用微膨胀水泥注浆封堵。
[0055]S4、加高排洪井
[0056]①测量定位：在环形桩基承台4顶面进行测量放线，确定加高排洪井的中心轴线及加高排水井框架柱3定位点，复核与原有排洪井6轴线的同心度偏差，确保偏差满足规范要求(一般不大于20mm);对环形桩基承台4表面进行凿毛处理，并清理浮浆，保证新旧混凝土之间的粘结性能;
[0057]②框架柱和圈梁施工：加高排水井框架柱3的主筋与环形桩基承台4预留筋连接采用机械连接或电渣压力焊，同一截面连接接头面积不大于50%;采用弧形定制钢模板浇筑加高排水井圈梁2以确保井身圆度，采用分层连续浇筑法，每层厚度不超过300mm~500mm;加高排水井圈梁2与排水井框架柱3连接处施工缝应在二次浇筑前刷水泥浆或界面剂，确保结构的整体性;
[0058]③预制拱板安装：利用加高排水井框架柱3侧面的预留槽口或托梁安装预制拱板1，所述预制拱板1随尾矿堆积高度逐层安装形成排水通道;预制拱板1在安装前，在预制拱板1两端支座处铺设20mm左右厚度的水泥砂浆找平层，水泥砂浆按照1份重量的水泥搭配2份重量的砂子加水调配而成，水泥选用32.5级以上普通硅酸盐水泥，砂子使用中砂，含泥量不超过3%，确保受力均匀;安装过程中用靠尺检查垂直度。随着尾矿堆积增高，应分层及时安装，严禁跨步过大导致框架受力不对称。
[0059]本发明已经分别在某
铜山尾矿库、铁矿山尾矿库加高扩容中成功应用，相比传统工艺，可缩短施工周期60%以上;加高后的排洪井断面尺寸与高程满足尾矿库扩容后50年一遇的防洪标准;模块化结构便于后期局部检修与更换，桩基础的长效稳定性可减少因沉降不均导致的维护频次，相比传统加高工艺，可降低30%以上的长期运维成本。
[0060]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(4)
声明：
“尾矿库排洪井加高衔接结构的施工方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司
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2026年08月06日 ~ 08日 
