大水量急涌降水井封堵技術(shù)優(yōu)化

劉曉偉 陳清華 顧有林

中國(guó)核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 江蘇 南京 210019

在工程建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇到地下水的問題，特別是在沿河以及地下水豐富的地段，這就需要在施工時(shí)進(jìn)行基坑降水。降水井封堵是降水工程的最后一道工序，也是最關(guān)鍵的一道工序，如果選用方法不當(dāng)，封井材料不合適，準(zhǔn)備工作不到位，就會(huì)造成降水井周圍部分水滲出，處理起來(lái)相當(dāng)困難，施工過程中要引起重視。

近年來(lái)，降水井帶水封堵的做法大多為在降水井內(nèi)留置潛水泵，但是此做法在完成封堵后無(wú)法取出潛水泵，一個(gè)工程可能需要預(yù)留數(shù)十個(gè)潛水泵，成本較高。因此，如何在確保大水量急涌降水井封堵質(zhì)量的同時(shí)又能夠顯著地降低封堵成本，優(yōu)化深基坑降水井封堵技術(shù)，顯得越發(fā)重要。

1 工程概況

南京醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱“南醫(yī)四院”）項(xiàng)目位于南京市浦口區(qū)沿江街道，基坑平均深度－11.5 m，項(xiàng)目西、南兩側(cè)緊鄰河道，與長(zhǎng)江直線距離約1.8 km。

本項(xiàng)目地下水較豐富，類型為潛水和微承壓水。潛水主要賦存于①—③層土中，為弱滲透性水，穩(wěn)定水位埋深在0.45～5.50 m之間，穩(wěn)定水位標(biāo)高為5.71～6.14 m，初見水位埋深與穩(wěn)定水位基本一致。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，該層地下水位年變化幅度約1.0 m，近3～5年最高地下水位可達(dá)地表。微承壓水主要賦存于④—⑥層砂土中，為強(qiáng)滲透性水，該層承壓水位標(biāo)高為0.50～0.60 m，年變化幅度約0.5 m。因此基坑降水采用坑內(nèi)管井降水＋觀測(cè)井的綜合措施進(jìn)行，該項(xiàng)目共設(shè)計(jì)200口降水井，其中水壓較大的降水井30口。

原設(shè)計(jì)圖紙降水井封堵方案是采用不同類型的速凝材料快速止水，利用水壓未上來(lái)前的空當(dāng)，焊接鋼蓋板，確保順利封堵（圖1）。但由于本項(xiàng)目地下水豐富，部分降水井最大水頭高度可達(dá)0.5 m。降水井在停止抽水后，10 s內(nèi)水位就會(huì)快速回升至降水口處，并將封堵材料一并頂出，致使鋼蓋板無(wú)焊接作業(yè)時(shí)間。

圖1 原設(shè)計(jì)降水井封堵做法

2 方案優(yōu)化

2.1 封堵前的準(zhǔn)備工作

2.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備工作

1）熟悉降水井布置圖，對(duì)照?qǐng)D紙找出所有降水井的相應(yīng)位置。

2）停泵實(shí)測(cè)降水井上升速度，確定每個(gè)降水井的涌水量，以此確定降水井的封堵順序。

3）根據(jù)涌水量算出降水井水泵排水管的直徑，確定絲堵、螺紋牙套的直徑和個(gè)數(shù)，加工鋼蓋板。

2.1.2 材料及工具準(zhǔn)備

材料及工具主要有螺紋牙套、絲堵、鋼蓋板、雙快水泥、級(jí)配砂石、灌漿料、汽油自吸泵、電焊機(jī)、排水管、十字扳手等。

2.2 封堵工藝

針對(duì)大水量急涌的降水井，其封堵原理不變，依舊采取強(qiáng)制性封堵措施，主要優(yōu)化方向是如何為鋼蓋板焊接創(chuàng)造作業(yè)條件，并保證焊接質(zhì)量能滿足要求，具體操作如下：對(duì)第1道鋼蓋板進(jìn)行優(yōu)化加工，將其與螺紋牙套相連，使其能夠?qū)崿F(xiàn)邊降水邊焊接鋼蓋板，確保在封堵過程中，水位始終低于鋼蓋板高度，為鋼蓋板焊接創(chuàng)造作業(yè)條件。施焊結(jié)束后，用絲堵封閉螺紋牙套，澆筑微膨脹混凝土，并焊接第2道鋼蓋板，以確保降水井的封堵質(zhì)量（圖2）。

3 封堵流程

3.1 封堵工藝流程

鋼套管切割并加工第1道封堵鋼板→停泵后，將水泵抽水管穿過封堵鋼蓋板→重新啟動(dòng)抽水→邊降水邊施焊第1道鋼蓋板→檢查焊縫質(zhì)量，是否有漏水點(diǎn)→抽出水泵抽水管→擰入絲堵→再次檢查是否有漏水點(diǎn)→澆筑微膨脹混凝土→焊接第2道鋼蓋板

圖2 降水優(yōu)化方案思路

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 第1道鋼蓋板加工

將厚8 mm鋼蓋板與φ100 mm螺紋牙套進(jìn)行焊接，焊接要求蓋板與螺紋牙套邊緣必須雙面滿焊，焊縫密實(shí)，并檢查是否有漏水點(diǎn)。加工無(wú)誤后，用生料帶纏繞螺紋牙套4～5圈，并擰入絲堵，查看是否匹配。

3.2.2 焊接第1道鋼蓋板

做好降水井封堵準(zhǔn)備工作后，停止水泵抽水，將級(jí)配砂石、快干水泥、灌漿液、灌漿料等速凝材料按順序依次倒入降水井中，減緩水位上升速度。完成后迅速將第1道鋼蓋板固定至相應(yīng)位置（為便于鋼蓋板在井筒內(nèi)安裝定位，可在鋼蓋板上焊接一個(gè)鋼筋提手），隨即插入已連接汽油自吸泵的塑料抽水管，此時(shí)水位應(yīng)已回升至底板高度，并大量涌出，應(yīng)立即啟動(dòng)汽油自吸泵抽水。

當(dāng)汽油自吸泵啟動(dòng)抽水再次降低水位時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)涌水量動(dòng)態(tài)調(diào)整汽油自吸泵功率，確保焊接時(shí)，汽油自吸泵能持續(xù)工作，避免水位上升影響焊接（水抽干后汽油自吸泵會(huì)停止工作，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法快速啟動(dòng)）。鋼蓋板必須與井筒內(nèi)壁滿焊，焊縫密實(shí)，不得漏焊，焊接完成后應(yīng)及時(shí)清理焊渣，檢查是否存在漏焊部位，如有應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊[1-2]。

3.2.3 反復(fù)停泵觀察

在焊接完成并仔細(xì)檢查后，停止抽水，觀察是否有水從焊縫或其他部位滲漏，如有滲水，標(biāo)出滲水位置，重新啟泵抽水，進(jìn)行補(bǔ)焊，反復(fù)上述工作，直至確保沒有滲水為止。

3.2.4 停泵封堵

在確保無(wú)滲漏點(diǎn)后，取出塑料排水管并停止降水，用生料帶滿纏絲牙，擰入絲堵，如遇水壓大到徒手無(wú)法擰入，可用鋼筋加工成十字扳手與絲堵焊接，利用十字扳手?jǐn)Q入絲堵，確保順利封堵。第1道鋼蓋板封堵后，澆筑高度不低于100 mm的微膨脹混凝土（圖3）。

圖3 第1道鋼蓋板封堵

3.2.5 封堵后再次觀察

在完成封堵后仍要觀察焊接處有無(wú)漏點(diǎn)，如有漏點(diǎn)，標(biāo)出漏點(diǎn)位置，取下絲堵，重新啟動(dòng)汽油自吸泵來(lái)降低水位，并對(duì)漏水處進(jìn)行補(bǔ)焊。在多次觀察漏點(diǎn)后，按3.2.4節(jié)所述工藝再次擰入絲堵。

3.2.6 澆筑混凝土

在焊接完第1道鋼板后，需要在鋼蓋板上澆筑微膨脹混凝土，混凝土高度不低于100 mm。

3.2.7 焊接第2道鋼蓋板

在澆筑的混凝土凝結(jié)后，焊接第2道鋼蓋板，因第2道鋼蓋板上部仍需要澆筑混凝土地坪，故在定位鋼蓋板時(shí)，應(yīng)確保鋼蓋板距離井筒上口50 mm左右。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，針對(duì)地下水豐富地段，結(jié)合南醫(yī)四院項(xiàng)目降水井封堵工藝，本文所采取的封堵措施快速且有效，封堵后無(wú)一降水井發(fā)現(xiàn)滲漏。同時(shí)該封井措施所需要的材料為施工常用材料且成本低廉，用汽油自吸泵抽水無(wú)需將潛水泵埋入管井中，既保證了封井質(zhì)量，又節(jié)約了項(xiàng)目成本，取得顯著的效果。同時(shí)降水井封堵前要策劃好降水井封堵順序，原則上先封涌水量大的，后封涌水量小的，先封室內(nèi)的，后封室外的，同時(shí)盡量從中心地區(qū)向四周封堵或從高水壓地區(qū)向低水壓地區(qū)推進(jìn)，以分散降水井水壓。

進(jìn)一步思考上述封井措施，本質(zhì)上仍然是強(qiáng)制封堵，主要是利用速凝材料及鋼材、焊縫強(qiáng)度將地下水控制在底板以下，確保結(jié)構(gòu)安全。本文所采取的優(yōu)化手段，實(shí)際可在降水井埋設(shè)時(shí)提前布置，從而進(jìn)一步提高降水井封堵效率并降低成本，設(shè)想如圖4所示。

圖4 降水井封堵設(shè)想

1）降水井套管安裝：在基坑開挖完成后，澆筑墊層前，將圖4中除法蘭盤及密封圈外的其他構(gòu)件一起在結(jié)構(gòu)板中預(yù)留。

2）封堵施工：結(jié)構(gòu)施工完且具備封堵條件后，在管井內(nèi)填充級(jí)配碎石、混凝土等，填充后迅速將封堵法蘭盤與井筒用螺栓緊固，中間設(shè)置橡膠密封圈，螺栓緊固后能有效壓縮橡膠密封圈，確保不滲漏。隨后在法蘭盤上方澆筑微膨脹混凝土，以達(dá)到永久封堵目的。