魏萬龍 孟召虎 余自強(qiáng) 魯劍蓉 吳明磊 黎建寧 楊 榮

中建三局集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710065

近年來，城市建設(shè)不斷發(fā)展，地下結(jié)構(gòu)深度也不斷向下延伸。建筑基坑越深，遇到的地下水將會(huì)越多。為保證明挖基坑安全，必須設(shè)置足夠的降水井來降低地下水位。對(duì)于面積較大或者受條件限制無法設(shè)置外部管井的基坑，僅僅靠基坑周邊的管井降水是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需在基坑內(nèi)設(shè)置降水井，即內(nèi)降水井。內(nèi)降水井在結(jié)構(gòu)完成后的封堵是施工過程中的一大難題[1-7]。通過參考國內(nèi)相關(guān)深基坑內(nèi)降水井封堵的文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，深基坑內(nèi)降水井主要有“邊抽邊堵”的二次封堵法、止水環(huán)封堵法、法蘭盤封堵法以及導(dǎo)水管封堵法等。目前，超前止水封堵法尚無相關(guān)應(yīng)用。此方法打破常規(guī)的施工思路，結(jié)合熱水瓶“瓶塞”原理和超前止水后澆帶設(shè)計(jì)原理，在封堵內(nèi)降水井的應(yīng)用中取得了良好的封堵效果。

1 工程概況

蘭州軌道交通1號(hào)線一期工程沿線站點(diǎn)附屬人防工程迎門灘站項(xiàng)目位于蘭州市安寧區(qū)，為蘭州市軌道交通1號(hào)線一期工程迎門灘站項(xiàng)目的附屬開發(fā)項(xiàng)目。建設(shè)用地包括富強(qiáng)路、銀安路和萬新南路的全幅路面及3條道路交叉的三角地帶，項(xiàng)目規(guī)劃為地下2層結(jié)構(gòu)。本工程平時(shí)設(shè)計(jì)用途為商業(yè)、餐飲和停車場(chǎng)，戰(zhàn)時(shí)設(shè)計(jì)用途為人員掩蔽部?；娱_挖面積達(dá)250 000 m2，基坑開挖深度達(dá)18 m。開挖基坑距黃河約350 m，地下水位埋深10～12 m。基坑采用明挖法施工，基坑降水采用管井降水。由于開發(fā)面積較大，地下水豐富，局部位置受原有建（構(gòu)）筑物的制約影響，故除基坑外降水井外，在基坑內(nèi)設(shè)計(jì)了24口內(nèi)降水井。內(nèi)降水井在筏板段設(shè)計(jì)采用鋼管，結(jié)構(gòu)施工完成后進(jìn)行封堵時(shí)，在停止降水后，內(nèi)降水井涌水量很大，地下水短時(shí)間內(nèi)即淹沒底板，導(dǎo)致封堵鋼板難以焊接。為解決此難題，項(xiàng)目展開了研究與分析，提出超前止水技術(shù)，解決了項(xiàng)目?jī)?nèi)降水井封堵的難題，操作簡(jiǎn)單，封堵效果良好。

2 原止水方案

根據(jù)原方案，項(xiàng)目基坑支護(hù)由于面積較大，通過涌水量計(jì)算，在基坑內(nèi)設(shè)置內(nèi)降水管井，內(nèi)降水管井在底板段采用DN400 mm的鋼管，此段鋼管長4 m，筏板厚800 mm，鋼管露出筏板面1 m。結(jié)構(gòu)施工完畢后，內(nèi)降水井封閉施工時(shí)，在井管內(nèi)填充防水混凝土，然后用封堵鋼板與預(yù)留止水鋼板進(jìn)行焊接，澆筑上部混凝土進(jìn)行封閉，完成內(nèi)降水井的封堵（圖1）。但由于填充的混凝土在地下水壓力的作用下，凝固緩慢，無法達(dá)到止水效果，焊接鋼板處于水中作業(yè)，封堵施工困難，無法保證焊接質(zhì)量。

3 超前止水封堵工藝原理

結(jié)合應(yīng)用熱水瓶“瓶塞”原理和超前止水后澆帶設(shè)計(jì)原理，根據(jù)內(nèi)降水管井鋼管內(nèi)徑尺寸，定做圓木“瓶塞”（一端略小于管井內(nèi)徑10～15 mm，另一端同管井內(nèi)徑），施工時(shí)拔出水泵，將圓木“瓶塞”人工錘擊進(jìn)入降水管井，然后采用馬釘加楔，使圓木“瓶塞”體積增大。同時(shí)，利用圓木“瓶塞”自身吸水膨脹的特點(diǎn)，使其與管井內(nèi)壁緊密貼合，達(dá)到超前止水效果，然后進(jìn)行降水井封堵鋼板與預(yù)留止水鋼板的焊接封堵以及上部混凝土澆筑施工（圖2），從而解決原方案中的降水封堵施工難題，提高內(nèi)降水井封堵的質(zhì)量。

圖1 原設(shè)計(jì)內(nèi)降水井封堵大樣

圖2 超前止水封堵工藝原理

4 施工流程

4.1 降水井內(nèi)徑測(cè)量復(fù)核

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)降水井進(jìn)行編號(hào)，實(shí)測(cè)復(fù)核每口內(nèi)降水井封堵段的管井內(nèi)徑尺寸，并統(tǒng)計(jì)形成記錄表。

4.2 采購定做圓木“瓶塞”和馬釘

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的降水井內(nèi)徑尺寸，定做加工圓木“瓶塞”。圓木“瓶塞”一端直徑比管井內(nèi)徑小10～15 mm，另一端直徑同管井內(nèi)徑，長度宜為300～500 mm（可根據(jù)實(shí)際情況確定），選擇易吸水膨脹的木材。圓木“瓶塞”表面應(yīng)加工光滑，確保與降水管井內(nèi)壁更好地緊密貼合。馬釘?shù)拈L度一般取圓木“瓶塞”長度的1/3，直徑一般不小于20 mm（圖3）。

圖3 超前止水圓木“瓶塞”及馬釘

4.3 拔出水泵，停止抽水

現(xiàn)場(chǎng)提前準(zhǔn)備好施工所用的材料和施工工具，如圓木“瓶塞”、馬釘、大錘等。關(guān)閉需封堵的降水井水泵電源，立即拔出降水井中的水泵，停止抽水。在拔出水泵的過程中，速度要快，以減少地下水上涌量。

4.4 安裝圓木“瓶塞”，加楔馬釘

降水井中的水泵拔出后，立即安裝圓木“瓶塞”。安裝時(shí)，圓木“瓶塞”直徑小的一端向下，不斷用大錘將圓木向下錘擊。為防止封堵鋼板被地下水腐蝕，圓木“瓶塞”錘擊至封堵鋼板下部300 mm左右時(shí)，方可停止錘擊。

圓木“瓶塞”錘擊至指定位置時(shí)，在圓木“瓶塞”頂部打入4～6根馬釘楔緊（具體數(shù)量視止水情況而定），將圓木“瓶塞”直徑脹大，使圓木與降水管井周邊緊密貼合（圖4、圖5），封閉圓木“瓶塞”與降水井管的縫隙，隔離地下水上滲，實(shí)現(xiàn)超前止水的效果。

圖4 安裝圓木“瓶塞”，加楔馬釘

圖5 現(xiàn)場(chǎng)安裝圓木“瓶塞”，加楔馬釘

4.5 填充隔離混凝土

圓木“瓶塞”安裝完成后，在其頂部與封堵鋼板300 mm的范圍內(nèi)，采用微膨脹防水防腐混凝土進(jìn)行填充隔離（圖6），主要作用是防止地下水對(duì)封堵鋼板造成腐蝕破壞，以免影響降水井的封堵質(zhì)量。隔離混凝土施工時(shí)，要振搗密實(shí)，控制好頂部標(biāo)高，不得影響上部封堵鋼板的焊接。

4.6 焊接降水井封堵鋼板

待隔離層混凝土初凝后，沖洗清理干凈預(yù)留止水鋼板上的銹渣及混凝土渣等垃圾，晾干或者烘干后，將降水井封堵鋼板與預(yù)留的止水鋼板采用角焊縫進(jìn)行封閉焊接（圖7）。焊接完成后，敲掉表面焊渣，檢查焊縫的嚴(yán)密性，對(duì)有缺陷的部位進(jìn)行補(bǔ)焊，確保封堵鋼板與預(yù)留止水鋼板焊接的質(zhì)量。

圖6 填充隔離混凝土施工示意

圖7 降水井封堵鋼板焊接施工示意

4.7 安裝鋼筋，澆筑底板混凝土

封堵鋼板焊接完成并驗(yàn)收合格后，鑿毛清洗干凈降水井周邊已澆筑的底板接槎混凝土，安裝降水井位置的頂部底板鋼筋，采用比底板混凝土高一強(qiáng)度等級(jí)的微膨脹防水混凝土澆筑并振搗密實(shí)（圖8、圖9）。

圖8 降水井混凝土封堵施工示意

圖9 降水井混凝土封堵施工

4.8 混凝土養(yǎng)護(hù)，降水井封堵完成

降水井位置的混凝土澆筑完成后，覆蓋塑料薄膜和棉氈，保濕保溫養(yǎng)護(hù)不少于14 d。至此，內(nèi)降水井的封堵施工完成。

5 效益分析

蘭州軌道交通1號(hào)線一期工程沿線站點(diǎn)附屬人防工程迎門灘站施工項(xiàng)目通過合理地應(yīng)用熱水瓶“瓶塞”原理和超前止水后澆帶設(shè)計(jì)原理，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化改進(jìn)，解決了內(nèi)降水井封堵施工過程中的難題。與傳統(tǒng)內(nèi)降水井封堵原理不同，該方法通過提前阻斷水源，為封堵施工提供了良好的環(huán)境，確保了內(nèi)降水的封堵施工質(zhì)量。內(nèi)降水井超前止水封堵施工技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）通過圓木“瓶塞”超前封堵降水井，操作簡(jiǎn)單，施工方便，適用性強(qiáng)，施工速度快。

2）在圓木“瓶塞”上加楔馬釘，使圓木“瓶塞”徑向體積增大并與降水井管內(nèi)壁緊密貼合，起到超前止水作用，為封堵鋼板的焊接施工提供了良好的作業(yè)環(huán)境。

3）充分利用了圓木“瓶塞”自身吸水后體積膨脹的原理，使圓木“瓶塞”與降水井管內(nèi)壁貼合得更加緊密，止水效果更好。

4）采用圓木“瓶塞”超前封堵降水井，施工效果好，施工成本低。

6 結(jié)語

與傳統(tǒng)施工方法相比，采用圓木“瓶塞”超前止水進(jìn)行深基坑高水位內(nèi)降水井封堵施工，可提前阻斷地下水，為降水井上部的封堵提供干燥的施工環(huán)境，確保了封堵鋼板與預(yù)留止水鋼板的焊接質(zhì)量，提高了內(nèi)降水井的封堵質(zhì)量。通過施工檢驗(yàn)，超前止水封堵效果好，操作簡(jiǎn)單，具有較好的適應(yīng)性，可以在類似結(jié)構(gòu)的工程中進(jìn)行推廣應(yīng)用。