大水量急涌降水井封堵技术优化

刘晓伟 陈清华 顾有林

中国核工业华兴建设有限公司 江苏 南京 210019

在工程建设中经常会遇到地下水的问题，特别是在沿河以及地下水丰富的地段，这就需要在施工时进行基坑降水。降水井封堵是降水工程的最后一道工序，也是最关键的一道工序，如果选用方法不当，封井材料不合适，准备工作不到位，就会造成降水井周围部分水渗出，处理起来相当困难，施工过程中要引起重视。

近年来，降水井带水封堵的做法大多为在降水井内留置潜水泵，但是此做法在完成封堵后无法取出潜水泵，一个工程可能需要预留数十个潜水泵，成本较高。因此，如何在确保大水量急涌降水井封堵质量的同时又能够显著地降低封堵成本，优化深基坑降水井封堵技术，显得越发重要。

1 工程概况

南京医科大学第四附属医院（以下简称“南医四院”）项目位于南京市浦口区沿江街道，基坑平均深度－11.5 m，项目西、南两侧紧邻河道，与长江直线距离约1.8 km。

本项目地下水较丰富，类型为潜水和微承压水。潜水主要赋存于①—③层土中，为弱渗透性水，稳定水位埋深在0.45～5.50 m之间，稳定水位标高为5.71～6.14 m，初见水位埋深与稳定水位基本一致。据区域水文地质资料，该层地下水位年变化幅度约1.0 m，近3～5年最高地下水位可达地表。微承压水主要赋存于④—⑥层砂土中，为强渗透性水，该层承压水位标高为0.50～0.60 m，年变化幅度约0.5 m。因此基坑降水采用坑内管井降水＋观测井的综合措施进行，该项目共设计200口降水井，其中水压较大的降水井30口。

原设计图纸降水井封堵方案是采用不同类型的速凝材料快速止水，利用水压未上来前的空当，焊接钢盖板，确保顺利封堵（图1）。但由于本项目地下水丰富，部分降水井最大水头高度可达0.5 m。降水井在停止抽水后，10 s内水位就会快速回升至降水口处，并将封堵材料一并顶出，致使钢盖板无焊接作业时间。

图1 原设计降水井封堵做法

2 方案优化

2.1 封堵前的准备工作

2.1.1 技术准备工作

1）熟悉降水井布置图，对照图纸找出所有降水井的相应位置。

2）停泵实测降水井上升速度，确定每个降水井的涌水量，以此确定降水井的封堵顺序。

3）根据涌水量算出降水井水泵排水管的直径，确定丝堵、螺纹牙套的直径和个数，加工钢盖板。

2.1.2 材料及工具准备

材料及工具主要有螺纹牙套、丝堵、钢盖板、双快水泥、级配砂石、灌浆料、汽油自吸泵、电焊机、排水管、十字扳手等。

2.2 封堵工艺

针对大水量急涌的降水井，其封堵原理不变，依旧采取强制性封堵措施，主要优化方向是如何为钢盖板焊接创造作业条件，并保证焊接质量能满足要求，具体操作如下：对第1道钢盖板进行优化加工，将其与螺纹牙套相连，使其能够实现边降水边焊接钢盖板，确保在封堵过程中，水位始终低于钢盖板高度，为钢盖板焊接创造作业条件。施焊结束后，用丝堵封闭螺纹牙套，浇筑微膨胀混凝土，并焊接第2道钢盖板，以确保降水井的封堵质量（图2）。

3 封堵流程

3.1 封堵工艺流程

钢套管切割并加工第1道封堵钢板→停泵后，将水泵抽水管穿过封堵钢盖板→重新启动抽水→边降水边施焊第1道钢盖板→检查焊缝质量，是否有漏水点→抽出水泵抽水管→拧入丝堵→再次检查是否有漏水点→浇筑微膨胀混凝土→焊接第2道钢盖板

图2 降水优化方案思路

3.2 操作要点

3.2.1 第1道钢盖板加工

将厚8 mm钢盖板与φ100 mm螺纹牙套进行焊接，焊接要求盖板与螺纹牙套边缘必须双面满焊，焊缝密实，并检查是否有漏水点。加工无误后，用生料带缠绕螺纹牙套4～5圈，并拧入丝堵，查看是否匹配。

3.2.2 焊接第1道钢盖板

做好降水井封堵准备工作后，停止水泵抽水，将级配砂石、快干水泥、灌浆液、灌浆料等速凝材料按顺序依次倒入降水井中，减缓水位上升速度。完成后迅速将第1道钢盖板固定至相应位置（为便于钢盖板在井筒内安装定位，可在钢盖板上焊接一个钢筋提手），随即插入已连接汽油自吸泵的塑料抽水管，此时水位应已回升至底板高度，并大量涌出，应立即启动汽油自吸泵抽水。

当汽油自吸泵启动抽水再次降低水位时，应根据现场涌水量动态调整汽油自吸泵功率，确保焊接时，汽油自吸泵能持续工作，避免水位上升影响焊接（水抽干后汽油自吸泵会停止工作，短时间内无法快速启动）。钢盖板必须与井筒内壁满焊，焊缝密实，不得漏焊，焊接完成后应及时清理焊渣，检查是否存在漏焊部位，如有应及时补焊[1-2]。

3.2.3 反复停泵观察

在焊接完成并仔细检查后，停止抽水，观察是否有水从焊缝或其他部位渗漏，如有渗水，标出渗水位置，重新启泵抽水，进行补焊，反复上述工作，直至确保没有渗水为止。

3.2.4 停泵封堵

在确保无渗漏点后，取出塑料排水管并停止降水，用生料带满缠丝牙，拧入丝堵，如遇水压大到徒手无法拧入，可用钢筋加工成十字扳手与丝堵焊接，利用十字扳手拧入丝堵，确保顺利封堵。第1道钢盖板封堵后，浇筑高度不低于100 mm的微膨胀混凝土（图3）。

图3 第1道钢盖板封堵

3.2.5 封堵后再次观察

在完成封堵后仍要观察焊接处有无漏点，如有漏点，标出漏点位置，取下丝堵，重新启动汽油自吸泵来降低水位，并对漏水处进行补焊。在多次观察漏点后，按3.2.4节所述工艺再次拧入丝堵。

3.2.6 浇筑混凝土

在焊接完第1道钢板后，需要在钢盖板上浇筑微膨胀混凝土，混凝土高度不低于100 mm。

3.2.7 焊接第2道钢盖板

在浇筑的混凝土凝结后，焊接第2道钢盖板，因第2道钢盖板上部仍需要浇筑混凝土地坪，故在定位钢盖板时，应确保钢盖板距离井筒上口50 mm左右。

4 结语

实践表明，针对地下水丰富地段，结合南医四院项目降水井封堵工艺，本文所采取的封堵措施快速且有效，封堵后无一降水井发现渗漏。同时该封井措施所需要的材料为施工常用材料且成本低廉，用汽油自吸泵抽水无需将潜水泵埋入管井中，既保证了封井质量，又节约了项目成本，取得显著的效果。同时降水井封堵前要策划好降水井封堵顺序，原则上先封涌水量大的，后封涌水量小的，先封室内的，后封室外的，同时尽量从中心地区向四周封堵或从高水压地区向低水压地区推进，以分散降水井水压。

进一步思考上述封井措施，本质上仍然是强制封堵，主要是利用速凝材料及钢材、焊缝强度将地下水控制在底板以下，确保结构安全。本文所采取的优化手段，实际可在降水井埋设时提前布置，从而进一步提高降水井封堵效率并降低成本，设想如图4所示。

图4 降水井封堵设想

1）降水井套管安装：在基坑开挖完成后，浇筑垫层前，将图4中除法兰盘及密封圈外的其他构件一起在结构板中预留。

2）封堵施工：结构施工完且具备封堵条件后，在管井内填充级配碎石、混凝土等，填充后迅速将封堵法兰盘与井筒用螺栓紧固，中间设置橡胶密封圈，螺栓紧固后能有效压缩橡胶密封圈，确保不渗漏。随后在法兰盘上方浇筑微膨胀混凝土，以达到永久封堵目的。