深基坑降水井封堵方法及效果分析

朱 豫

(江西省水投建設集團有限公司，江西 南昌 330000)

1 工程概況

工程位于江西省贛州市南康區龍華鄉，由取水工程、輸水工程、凈水工程和配水管網工程組成。通過在羅邊庫區新建岸邊式取水泵房取水，集中供水近期規模為30 000 t/d。項目區實施后受益人口數為179 553人。

2 深基坑降水井封堵方法

由于工程項目規模較大，基坑開挖主要采用人工開挖和機械開挖相結合的方式，基坑開挖深度較大，受施工區域原有建筑物的制約影響，基坑內設計了多口內降水井，由于該工程時間跨度相對較大，難免經歷雨雪天氣，在該情況下，內降水井涌水量較大，地下水將會在短時間內將底板淹沒，增加封堵難度。

2.1 基于工程降水井施工的封堵方法

(1)地下水控制。由于部分管段埋深超4.0 m，為將深基坑中心水位排至坑底以下1.0 m，降水深度5.7 m，采用的是井點降水方案。為利于后期封堵工作的有序展開，施工人員要統一考慮管井設計閥門井基坑以及上下管道連接基槽降水，明確基坑降水類型，使用計算公式得到基坑涌水量[1]。具體見式(1)：

Q=1.336K(2H-S)S/(1gR-1gr0)

(1)

式中：Q為基坑涌水量，m2/d；K為滲透系數，m/d；H為潛水含水層厚度，m；S為基坑水位降深，m；R為降水影響半徑，m；r0為基坑等效半徑，m。

由于降水井在施工時涉及井點類型、數量、間距和深度的計算，在對其封堵前，施工人員應對相關數據核對，減少施工設計與實際之間的偏差。其中，管井深度是幾項的總和，見式(2)：

L=Hw1+Hw2+Hw3+Hw4+Hw5+Hw6

(2)

式中：L為管井深度，m；Hw1、Hw2、Hw3、Hw4、Hw5、Hw6分別為基坑深度、地下水位與槽底之間的深度、i×r0(i為水力坡度，及降水分布范圍的等效半徑1/2)、降水期間地下水位變幅、過濾器工作長度、沉砂管長度，m。通過掌握上述數據，保證后續封堵作業的有序開展，避免出現嚴重誤差。

(2)在獲得基坑涌水量后，分析管井封堵前期影響。管井降水可能會帶來地面沉降等問題，一旦停止潛水泵的運作，水位將在短時間內漫上來，在管井水壓較大的情況下，應根據工程實際需求、施工進度以及施工質量，結合降水設計計算結果,采取承壓管井封堵方法。

(3)施工方法。①制作并預埋鋼套管。施工前，施工人員要做好質量檢查工作，并把握預埋套管選用的技術參數，即：采用無縫鋼管，確保其不存在質量損傷等問題，確定預埋鋼管內徑時，選擇利于排水管伸出的內徑大小，而且，盡可能不采用內徑較小的鋼管，一方面避免泥沙進入，另一方面便于后續檢查和潛水泵的更換。②預埋套管具體制作步驟。由于所采用的預埋鋼管為無縫鋼管，施工人員要對其直徑、壁厚等參數進行控制，其中，鋼管長度應為三項數據的總和，即基礎底板厚度、底板以下長度以及基礎底板面以上500 mm，從而避免施工過程中混凝土流入井內。同時，將砂石填充至管井底部，直至預埋鋼管底部標高，使用麻絲加油膏將基礎底板中的預制鋼管包裹，并調整其位置，保證其居中對位。在基礎底板下表面，沿著預埋鋼管外壁設置環形止水鋼片，下表面和上表面距離分別控制在150 mm和250 mm，環形止水鋼片寬度和厚度控制在150 mm和5 mm左右，焊滿后避免地下水滲漏。在鋼管外壁，應開展等間距焊接作業，并使用錨固鋼筋連接基礎底板混凝土和鋼管。焊接位置應在基礎底板上表面和下表面各200 mm處，采用的錨固鋼筋規格長度、直徑分別為400 mm和16 mm。由于底板鋼筋削弱，所以在預埋鋼管的一定范圍內使用鋼筋加強，在加強時，鋼筋級別應與底板規格相同，加強范圍在500 mm×500 mm左右即可。完成基礎底板鋼筋綁扎作業后，焊接底板上層鋼筋和鋼管，增強鋼管穩定性。③預制管井封堵配件。結合預埋管內徑進行井口封堵配件的預制，先切取封堵鋼板，厚度應控制在20 mm，其直徑參數較預埋管內徑小1～2 mm，中心開取圓孔，圓孔孔徑為22 mm，最后選用封堵鋼板，在中間焊接80 mm直徑大小的吊鉤。之后，將鋼管焊接于封堵鋼板圓孔，均勻焊接，焊縫規格在8 mm以上，仔細檢查焊接質量，不可出現漏焊、夾渣等情況。將環形止水鋼片設置于焊接鋼管的外壁，寬度和厚度分別為258 mm和5 mm，避免地下水沿著鋼管外部滲漏。最后，使用無縫鋼管制作悶頭外絲管，規格在100 mm即可，并進行試驗，從而保證良好的封堵效果[2]。

2.2 超前止水封堵方法

采用超前止水封堵工藝開展工作，利用熱水瓶“瓶塞”原理和超前止水后澆帶設計原理，結合該工程管井內徑制作圓木“瓶塞”，在供水工程施工時將水泵拔出，以人工錘擊的方式將木塞錘進降水管井，之后使用馬釘加楔增大木塞體積，充分發揮木塞吸水膨脹特點，保證管井內壁與木塞緊密貼合，進而實現超前止水施工目標。具體施工方法如下：

(1)測量復核降水井內徑，以此為基礎進行木塞和馬釘的制作。由于該工程為新建工程，工程量相對較大，因此，應對降水井編號，對降水井封堵段管井內徑尺寸進行實測、復核，并使用信息化系統記錄數據，形成記錄表。在制作木塞和馬釘時，要對木塞直徑進行控制，一端直徑要比管井內徑小，參數最好把控在10～15 mm之間，另一端直徑與管井內徑相同即可。在實際施工時，應使用易吸水膨脹的木材，為使其更好貼合降水管井內壁，要將木塞外表面加工光滑。馬釘長度為木塞三分之一，直徑在20 mm以上。

(2)將水泵拔出，停止抽水后安裝木塞，加楔馬釘。施工前，準備好大錘、木塞和馬釘，將需要封堵的降水井的水泵電源關閉，并將水泵拔出，停止抽水。值得注意的是，水泵拔出速度要快，立即安裝木塞，減少地下水上涌量，安裝時直徑相對較小的一端向下，之后使用大錘錘擊，深度控制在封堵鋼板下部300 mm左右，避免封堵鋼板被地下水腐蝕。待敲擊至指定位置后，將馬釘于木塞頂部打入，根據止水情況控制馬釘數量，對于該供水工程，數量在4～6根即可，楔緊后木塞直徑脹大，以此隔離地下水上滲，實現降水井封堵超前止水效果[3]。具體結構如圖1所示。

圖1 降水井封堵示意

(3)填充隔離混凝土，焊接降水井封堵鋼板。完成木塞的安裝作業后，要在其頂部和封堵鋼板周圍進行混凝土的填充隔離作業，填充隔離范圍在300 mm左右即可，采用微膨脹且具有抗腐蝕和防水性能的混凝土，進一步避免深基坑地下水對封堵鋼板造成質量影響。值得注意的是，開展隔離混凝土澆筑作業時，要振搗密實，對頂部標高進行控制，為后續上部封堵鋼板的焊接奠定良好基礎。具體如圖1所示。

(4)降水井封堵鋼板焊接作業。待隔離混凝土初凝后，要將預留止水鋼板沖洗干凈，不可具有混凝土渣等，之后將其晾干開展封閉焊接作業。在焊接預留止水鋼板和降水井封堵鋼板時，主要采用角焊縫技術，并在焊接結束后將表面焊渣敲掉，判斷焊縫嚴密性，及時補焊具有缺陷的部位，以此保證焊接質量。具體如圖1所示。

(5)鋼筋安裝，底板混凝土澆筑與養護。落實規范驗收工作，確認封堵鋼板焊接質量合格后將降水井周邊已經澆筑的底板接槎混凝土鑿毛清洗干凈，于降水井頂部進行底板鋼筋的安裝，最后使用高一強度等級的混凝土開展澆筑與振搗作業。其中，振搗方式應使用插入式振搗器，使用50 mm 直徑即可，振搗過程中不得觸動鋼筋和預埋件，上面振搗的同時還要有人隨時敲打，以此保證混凝土澆筑與振搗質量。完成混凝土澆筑作業后，及時落實養護工作，比如使用塑料薄膜和棉氈覆蓋，以此保證其溫濕度，時間在14 d左右即可。

另外，為杜絕降水施工事故造成過大沉降，施工人員應在供水工程的降水區段進行沉降監測點的布置，完成各項流程后，使用黏土回填且人工夯實，將地表部分恢復原狀。在布置沉降監測點時，要保證工作基點和水準基點的聯測采用一等水準觀測，檢測周期為3個月，之后多次觀察沉降檢測點，連續觀測數次。

通過分析監測數據保證降水效果符合施工要求后，方可封堵降水井。在抽水施工過程中，應清除干凈井管和孔之間的淤泥，提出降水井水泵，下放管徑50 mm的漿管，直至300 mm，在坑底注漿管上安裝球閥。之后將粒徑10～20 mm規格的礫石填充至井管內部，礫石高度要通過擋水器和坑底至井底的距離計算，見式(3)：

h

(3)

式中：H為坑底與井底之間的距離，m；L為擋水器長度，m。于坑底下方不小于300 mm的地方安裝安全氣囊，待氣囊充滿整個排水井后，將上部剩余水處理掉。最后，井口用鋼板焊死并開展注漿作業，待注漿結束后將球閥關掉，截斷注漿管，最后使用混凝土將井口到墊層頂端的空間填滿，以此完成封堵工作[4]。

3 深基坑降水井封堵技術效果分析

由于贛州市南康區這一供水工程規模較大，所以相較于傳統內降水井封堵方法，超前止水封堵方法更為理想，該方法主要利用熱水瓶“瓶塞”原理，通過結合工程項目實際情況做好現場優化改進，能夠通過提前阻斷水源的方式解決內降水井封堵施工中遇到的難題。其技術效果如下：使用木塞超前封堵降水井，相較于其他封堵方法，該工藝技術操作流程簡單，且具有較強適用性，整體施工效率和質量有所保證；加楔馬釘的使用合理擴大了木塞體積，使木塞與降水井管內壁得以緊密貼合，充分發揮了超前止水效果，為后期封堵鋼板焊接作業提供良好的工作環境，保證了封堵質量。

4 結 論

在供水工程規模和數量日益擴大的情況下，基坑開挖深度越來越大，為避免地下水上涌影響施工質量，應做好降水井封堵工作。在贛州市南康區這一集中供水工程中，應結合工程實際情況靈活選擇施工方法，尤其是超前止水方法，可以提前將地下水阻斷，為降水井上部相關施工作業提供良好環境，提高封堵質量的同時降低施工成本，滿足工程建設施工需要。