大水量急涌降水井封堵技術優化

劉曉偉 陳清華 顧有林

中國核工業華興建設有限公司 江蘇 南京 210019

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

近年來，降水井帶水封堵的做法大多為在降水井內留置潛水泵，但是此做法在完成封堵后無法取出潛水泵，一個工程可能需要預留數十個潛水泵，成本較高。因此，如何在確保大水量急涌降水井封堵質量的同時又能夠顯著地降低封堵成本，優化深基坑降水井封堵技術，顯得越發重要。

1 工程概況

南京醫科大學第四附屬醫院（以下簡稱“南醫四院”）項目位于南京市浦口區沿江街道，基坑平均深度－11.5 m，項目西、南兩側緊鄰河道，與長江直線距離約1.8 km。

本項目地下水較豐富，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，穩定水位埋深在0.45～5.50 m之間，穩定水位標高為5.71～6.14 m，初見水位埋深與穩定水位基本一致。據區域水文地質資料，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地表。微承壓水主要賦存于④—⑥層砂土中，為強滲透性水，該層承壓水位標高為0.50～0.60 m，年變化幅度約0.5 m。因此基坑降水采用坑內管井降水＋觀測井的綜合措施進行，該項目共設計200口降水井，其中水壓較大的降水井30口。

原設計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，利用水壓未上來前的空當，焊接鋼蓋板，確保順利封堵（圖1）。但由于本項目地下水豐富，部分降水井最大水頭高度可達0.5 m。降水井在停止抽水后，10 s內水位就會快速回升至降水口處，并將封堵材料一并頂出，致使鋼蓋板無焊接作業時間。

圖1 原設計降水井封堵做法

2 方案優化

2.1 封堵前的準備工作

2.1.1 技術準備工作

1）熟悉降水井布置圖，對照圖紙找出所有降水井的相應位置。

2）停泵實測降水井上升速度，確定每個降水井的涌水量，以此確定降水井的封堵順序。

3）根據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數，加工鋼蓋板。

2.1.2 材料及工具準備

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

2.2 封堵工藝

針對大水量急涌的降水井，其封堵原理不變，依舊采取強制性封堵措施，主要優化方向是如何為鋼蓋板焊接創造作業條件，并保證焊接質量能滿足要求，具體操作如下：對第1道鋼蓋板進行優化加工，將其與螺紋牙套相連，使其能夠實現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，為鋼蓋板焊接創造作業條件。施焊結束后，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→重新啟動抽水→邊降水邊施焊第1道鋼蓋板→檢查焊縫質量，是否有漏水點→抽出水泵抽水管→擰入絲堵→再次檢查是否有漏水點→澆筑微膨脹混凝土→焊接第2道鋼蓋板

圖2 降水優化方案思路

3.2 操作要點

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，并檢查是否有漏水點。加工無誤后，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

做好降水井封堵準備工作后，停止水泵抽水，將級配砂石、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位置（為便于鋼蓋板在井筒內安裝定位，可在鋼蓋板上焊接一個鋼筋提手），隨即插入已連接汽油自吸泵的塑料抽水管，此時水位應已回升至底板高度，并大量涌出，應立即啟動汽油自吸泵抽水。

當汽油自吸泵啟動抽水再次降低水位時，應根據現場涌水量動態調整汽油自吸泵功率，確保焊接時，汽油自吸泵能持續工作，避免水位上升影響焊接（水抽干后汽油自吸泵會停止工作，短時間內無法快速啟動）。鋼蓋板必須與井筒內壁滿焊，焊縫密實，不得漏焊，焊接完成后應及時清理焊渣，檢查是否存在漏焊部位，如有應及時補焊[1-2]。

3.2.3 反復停泵觀察

在焊接完成并仔細檢查后，停止抽水，觀察是否有水從焊縫或其他部位滲漏，如有滲水，標出滲水位置，重新啟泵抽水，進行補焊，反復上述工作，直至確保沒有滲水為止。

3.2.4 停泵封堵

在確保無滲漏點后，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，利用十字扳手擰入絲堵，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漏點，如有漏點，標出漏點位置，取下絲堵，重新啟動汽油自吸泵來降低水位，并對漏水處進行補焊。在多次觀察漏點后，按3.2.4節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，應確保鋼蓋板距離井筒上口50 mm左右。

4 結語

實踐表明，針對地下水豐富地段，結合南醫四院項目降水井封堵工藝，本文所采取的封堵措施快速且有效，封堵后無一降水井發現滲漏。同時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需將潛水泵埋入管井中，既保證了封井質量，又節約了項目成本，取得顯著的效果。同時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，先封室內的，后封室外的，同時盡量從中心地區向四周封堵或從高水壓地區向低水壓地區推進，以分散降水井水壓。

進一步思考上述封井措施，本質上仍然是強制封堵，主要是利用速凝材料及鋼材、焊縫強度將地下水控制在底板以下，確保結構安全。本文所采取的優化手段，實際可在降水井埋設時提前布置，從而進一步提高降水井封堵效率并降低成本，設想如圖4所示。

圖4 降水井封堵設想

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件一起在結構板中預留。

2）封堵施工：結構施工完且具備封堵條件后，在管井內填充級配碎石、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，以達到永久封堵目的。