CN107620312A - 一种地铁车站基坑内高水压降水井结构及静水注浆封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地铁车站基坑承压含水层降水领域，具体为一种地铁车站基坑内高水压降水井结构及静水注浆封堵方法，解决了高水压情况下降水井的封堵难题，包括设置在地铁车站基坑内的井管，井管为密闭钢管，井管顶部标高大于自然水位的标高，井管贯穿车站主体的底板和顶板，井管内设置有水泵；以及一种地铁车站基坑内高水压降水井静水注浆封堵方法。本发明利用主体结构与降水井管形成封闭空间，通过停止抽水后水位自动上升，平衡地层与降水井内外水压，形成静水，进行注浆封堵，方法新颖，施工安全可靠；本发明适用于所有降水井的封堵，但在大水压、高水位的潜水或承压水降水井封堵中优势明显，技术先进，适用范围广，实用性强，推广前景好。

Description

一种地铁车站基坑内高水压降水井结构及静水注浆封堵方法

技术领域

本发明涉及地铁车站基坑承压含水层降水领域，具体为一种地铁车站基坑内高水压降水井结构及静水注浆封堵方法。

背景技术

伴随着城镇化快速发展，轨道交通及高层建筑越来越普及，深基坑施工将呈现常态化趋势，在这些工程中，地下水的处理又是首先要面对的难题。由于基坑内承压含水层降水需求或基底抗突涌需求，基坑内减压降水井已经是一种常用的降水方式，但往往在高水头压力下，高水压降水井封堵又是一项难题。后期如何解决降水井口径大、水位高、急涌等封堵问题成为现代建筑必须考虑的问题。降水方案受制于此类难题，往往不能充分利用止水帷幕、隔水层的隔水作用，以最经济、最有效的方式进行布置，粗放式降水与目前建筑行业节能环保、精细管理的理念格格不入。

地铁作为当代城市发展规模的象征，广泛存在于一、二线城市，由于考虑到地铁施工作为地下建筑面临的首要问题即为基坑降水，基坑降水方式多采用止水帷幕加支护桩，配合基坑内施作降水井的组合方式。其中降水井多以减压降水为主，在结构主体完工时，其封堵工作难度较大。

申请号为200710113460.5的发明公开了一种基坑内降水井的防水与封堵施工方法，申请号为201110436183.8的发明公开了一种深基坑井点降水管封堵方法，申请号为201611113125.0的发明公开了一种深基坑筏板上降水井的防渗水封堵机构及其封堵方法。上述专利均为深基坑降水井的封堵提供了多种可行方式，但不难看出，上述方法均需在降水井中回填大量砂石作为填充层，甚至

添加棉絮等物，然后再浇筑混凝土，最后封闭盖板，过程操作较为复杂；同时由于上述工程中降水井顶部随着土方开挖不断下移，当建筑防水底板施工完成后，降水井顶部高度仅大于底板50～80公分，当封堵降水井时一旦停泵，由于水压较大，降水井管内水位会迅速上升， 在高水压作用下封堵施工难度较大，操作不当容易引发地下水倒灌基坑的现象发生。

发明内容

为了解决高水压情况下降水井的封堵难题，本发明提供了一种简单易行、操作方便、适用面广、封堵可靠且造价较低的基坑内高水压降水井结构及静水注浆封堵方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种地铁车站基坑内高水压降水井结构，包括设置在地铁车站基坑内的井管，井管为密闭钢管，井管顶部标高大于自然水位的标高，井管贯穿车站主体的底板和顶板，井管内设置有水泵。

为了保证井管与车站主体间的密闭效果，井管需贯穿车站主体的底板和顶板采用穿墙管止水结构。

井管的管径根据降水方案和水泵功率确定，根据井管的管径确定降水井钻孔的孔径。井管管径不小于水泵直径加10厘米，降水井钻孔的孔径介于井管管径加15厘米到井管管径加20厘米之间。

井管贯穿底板采用穿墙管止水结构是指，底板垫层施工完成后，在底板中部钢管上焊接外止水环，将钢管与底板处用砂浆抹成倒角状，铺设防水卷材，防水卷材上卷至底板厚度1/3处，采用钢箍将卷材箍紧至井管上，井管在与底板连接位置对称涂膨胀止水胶，涂刷完成后浇筑底板混凝土；井管贯穿顶板采用穿墙管止水结构是指，在井管位于顶板中部位置焊接外止水环并将其与顶板钢筋固定，井管在与顶板连接位置对称涂膨胀止水胶，最后整体浇筑混凝土；膨胀止水胶涂刷需均匀、连续，形状为宽20mm、厚10mm 的环形条状。

一种地铁车站基坑内高水压降水井静水注浆封堵方法，包括如下施工步骤：

S1、当车站主体施工完毕达到设计强度且满足抗浮要求后，关闭水泵停止降水，使井管内水位自动恢复至自然水位；

S2、待井管内水位稳定后，在井管内下注浆管，使得注浆管管底距降水井底标高为20～25厘米，将注浆管固定后开始注浆，每注浆3米后将注浆管上提3米高度继续注浆；依次往复，注浆至车站主体底板顶面高3米位置，拔除注浆管，完成注浆；

S3、待所注浆液凝固成型后，抽出井管内残留水，观测井管内水位有无明显变化来判断注浆质量并进行下一步施工或进行修补；

S4、割除井管；

S5、清理底板顶面向下20厘米高度范围内的注浆液，并焊接内止水环；

S6、在车站主体的顶板和底板井管内分别浇筑比车站主体结构高一等级的微膨胀混凝土并振捣密实；

S7、将顶板和底板表面进行清理修复，使其符合观感质量要求。

步骤S2 和S3中注浆液采用水泥和水玻璃配制的双浆液。其中，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，注浆压力初压0.5～1.0MPA，终压为2.0MPA。

步骤S1中井管内水位自动恢复至自然水位后，需检查降水井井管的密闭性，发现漏点及时进行补焊处理，如果漏点过大、处理难度较高则需重新启动水泵，再次降低水位后，对井管漏水点进行处理。

步骤S4割除井管，是指割除车站主体底板顶面与顶板底面间的部分井管和顶板顶面以上的部分井管；割除底板顶面与顶板底面间的部分井管，应先搭设平台，通过人工沿顶板底面环向割开降水井井管，确认井管与顶板结构完全脱离，选定降水井井管倒放方向，沿底板顶面将井管环向切割2/3后，用倒链将井管缓慢放倒并确认安全后，将剩余环向1/3连接部分切断，清理井管切口并凿除井管内部分注浆液，以备焊接内止水环。

步骤S7将顶板和底板表面进行清理修复是指，井管内浇筑的高一等级微膨胀混凝土强度达到设计强度的50%后，割除顶板底的钢板及顶、底板露出结构钢管，必要时少量破除结构，确保钢管割除干净，用砂浆处理表面，待砂浆干燥后在结构表面滚涂502胶水并涂刷干水泥，达到表面修复效果。

本发明相比现有技术具有的优势和产生的效果为：

本发明的设计结构合理，思路独特，操作简单、安全高效，经济适用。利用主体结构与降水井管形成封闭空间，通过停止抽水后水位自动上升，平衡地层与降水井内外水压，形成静水，进行注浆封堵，方法新颖，施工安全可靠；本发明适用于所有降水井的封堵，但在大水压、高水位的潜水或承压水降水井封堵中优势明显，技术先进，适用范围广，实用性强，推广前景好。

附图说明

图1为本发明拟封堵降水井结构及封堵示意图；

图2为本发明拟封堵降水井结构横剖示意图；

图3为本发明拟封堵降水井平面示意图；

图4为本发明拟封堵降水井封堵后期示意图；

图5为底板降水井防水处理示意图。

图中：1-水泵，2-井管，3-降水井钻孔，4-主体结构，5-顶板外止水环，6-底板外止水环，7-注浆管，8-封底钢板，9-顶板内止水环，10-底板内止水环，11-钢箍，12-膨胀止水胶，13-注浆泵，A-降水井，B-主体顶板，C-主体底板，D-高一等级微膨胀混凝土，E-防水卷材，F-自然水位，G-含水层。

具体实施方式

结合图1—图5对本发明做进一步阐述，本发明实施的前提是由密闭钢管作为井管2、主体顶板B、主体底板C构成密闭结构，井管2顶部高于自然水位F，井管2的底部应该按照设计要求伸入到含水层G的一定深度，保证后期停止抽水、拔除水泵1后，降水井内水位恢复至自然水位F，地下水无法进入车站主体结构4的内部。

按照设计方案，进行降水井A的施工，其中基坑内降水、土方开挖、主体结构4施工可按照施工步骤逐一进行，在施工过程中需加强对降水井A的保护，避免施工破坏降水井A，从而影响井管2的密闭性，使得后期对降水井A进行封堵时造成井管2内水位恢复后地下水进入主体结构4内部。当井管2进行设置接长时，均通过焊接成型，为保证后期防水效果，井管2在主体顶板B中部位置焊接有顶板内止水环9，考虑到施工便捷，可在主体顶板B上表面作为井管2接长点。

一种地铁车站基坑内高水压降水井结构，包括设置在地铁车站基坑内的井管2，井管2为密闭钢管，井管2顶部标高大于自然水位F的标高，井管2贯穿地铁车站主体结构4的底板和顶板，井管2内设置有水泵1。井管2贯穿地铁车站主体4的底板和顶板采用穿墙管止水结构。井管2的管径根据降水方案和水泵1功率确定，根据井管2的管径确定降水井钻孔3的孔径。井管2管径不小于水泵1直径加10厘米，降水井钻孔3的孔径介于井管2管径加15厘米到井管2管径加20厘米之间。根据降水方案和水泵1功率确定井管2的大小，根据井管2直径确定降水井钻孔3直径，作为优选，可选井管2直径大于水泵1直径10cm，降水井钻孔直径大于井管直径15cm，井管2、水泵1和降水井钻孔3大小可略作调整。井管2在主体结构4防水体系内采用密闭钢管。井管2顶部标高需高于自然水位F。

井管2贯穿主体底板C采用穿墙管止水结构是指，主体底板C垫层施工完成后，在井管2位于主体底板C中部位置焊接底板外止水环6，将钢管与主体底板C处用砂浆抹成倒角状，铺设防水卷材E，防水卷材E上卷至主体底板C厚度1/3处，采用钢箍11将卷材箍紧至井管2上，井管2在与主体底板C连接位置对称涂膨胀止水胶12，涂刷完成后浇筑主体底板C混凝土；井管2贯穿主体顶板B采用穿墙管止水结构是指，在井管2位于顶板中部位置焊接顶板外止水环5并将其与主体顶板B钢筋固定，井管2在与主体顶板B连接位置对称涂膨胀止水胶12，最后整体浇筑混凝土；膨胀止水胶12形状为宽20mm、厚10mm 的环形条状，涂刷需均匀、连续。

一种地铁车站基坑内高水压降水井静水注浆封堵方法，包括如下施工步骤：

S1、当车站主体施工完毕达到设计强度且满足抗浮要求后，关闭水泵1停止降水，使井管2内水位自动恢复至自然水位；恢复过程中需检查井管2的密闭性，发现漏点及时进行处理，如果漏点过大，处理难度较高，则启动水泵1，再次降低水位，对漏水井管2进行焊接，确定井管2密闭性能后，拔出水泵1，准备注浆；

S2、待井管内水位稳定后，在井管2内下注浆管7，使得注浆管7管底距降水井A底标高为20～25厘米，将注浆管7固定后开始注浆，每注浆3米后将注浆管7上提3米高度继续注浆；依次往复，注浆至车站主体底板C顶面高3米位置，拔除注浆管7，完成注浆。其中，注浆泵13设置在基坑外部，通过注浆管7可以对井管2进行注浆，注浆液采用水泥和水玻璃配制的双浆液。

S3、注浆完毕，通常4个小时，水泥水玻璃双液浆凝固后，抽出井管2内残留水，并观测井管2内的水位变化情况。一般观测2～4小时后，井管2内的水位无明显变化则在井管2贴近主体底板C处开孔，并用电钻钻透注浆体，检查渗漏水情况，如果确定封堵完成，则进入下一道工序。

S4、割除井管2；通过搭设平台，沿主体顶板B面割除降水井A井管2，确认井管2与顶板B结构完全脱离，然后用钢筋将割除的井管2与顶板B内残留的井管2临时焊接，以确保主体底板C处井管2割除安全，选定降水井A井管2倒放方向，沿主体底板C将背离井管2倒放面割断2/3，进一步，用倒链缓慢将井管2放倒，确认井管2安全倒地后，割断剩余1/3井管2的连接段，清理井管2切口并凿除井管2内部分注浆液，以备焊接底板内止水环10。

S5、割除剩余井管2后清理主体底板C顶面向下20厘米高度范围内的注浆液，并在此高度焊接底板内止水环10，底板内止水环10高度可根据情况略作调整；

S6、在主体顶板B下表面井管2上焊接封底钢板8，焊接完成后分别在主体顶板B、主体底板Ｃ井管２内浇筑比主体结构4高一等级微膨胀混凝土Ｄ，并振捣密实。

S7、将主体顶板B和主体底板C表面进行清理修复，使其符合观感质量要求。新浇筑的高一等级微膨胀混凝土Ｄ强度达到设计强度的50%后，割除顶板Ｂ底的钢板８及主体顶板B和主体底板C突出主体结构４的井管２残余量，必要时可少量破除主体结构4，确保井管２割除干净，进一步用砂浆处理表面，待砂浆干燥后在主体结构４表面滚涂502胶水，涂刷干水泥，达到修复效果。

实施例：

我公司承建的哈尔滨地铁2号线冰雪大世界站基坑内高水压降水井封堵的施工，利用本发明所述的静水注浆方法，采用在大水压、高水位的地层中施工基坑内减压井，利用主体结构与降水井管形成封闭空间，通过停止抽水后水位自动上升，平衡地层与降水井内外水压，形成静水，完成注浆封堵，具体方法如下：

减压井结构设计：基坑内减压降水井设计时对井管结构和形式进行优化，利用主体结构与降水井管形成封闭空间，以保证后期停止抽水、拔除水泵、降水井内水位恢复自然水位后地下水不进入地铁车站。

钢管与车站底板、顶板间采用穿墙管止水措施：钢管穿过顶板处焊接内、外止水环，与顶板浇筑成整体，保证钢管与顶板间防水效果，钢管穿过底板处焊接外止水环与底板浇筑成整体，保证钢管与底板间防水效果，外包防水层按照穿墙件处理。

减压降水井施工：基坑内减压井施工同普通降水井施工相同，只是在钢管焊接时采用满焊，保证焊口的密封止水效果。坑内降水、土方开挖、主体结构施工与普通降水井降水、土方开挖、主体结构施工过程相同，只是要施工过程中加强降水井保护，避免施工破坏降水井影响降水井的密闭性，在降水井水位恢复后地下水进入主体结构内部。主体满足结构抗浮要求且达到设计强度后进行封井施工。

停止降水后水位自动恢复，恢复过程中需检查降水井井管的密闭性，发现漏点及时进行处理，如果漏点过大，处理难度较高则启动水泵，再次降低水位，对漏水井管进行焊接，确定降水井井管密闭性能后，拔出水泵，准备注浆。

静水注浆：包括注浆站设置、井内下注浆管和井管内注浆；注浆泵站设在地面井口附近，可采用一泵一管的注浆方式，浆液制作采用容量为3-5m3电动泥浆搅拌机，人工上料，二级搅拌方式；待井内水位稳定后，下注浆管到工作面，为保证降水井封堵密实，注浆管管底端距井底0.2m左右。下管前要认真逐根检查，确保注浆管完好，消除管内杂物，拐弯处处理平顺，防止弯曲折断或堵塞；正式注浆前井管口固定好注浆管位置，然后开始注浆，浆液一般采用水泥水玻璃双液浆，每注浆约3m浆量后将注浆管往上提3m继续注浆；依次往复，注浆至底板顶面上3m，拔除注浆管。

检查注浆效果确认合格后将井管割除：井管割除包括顶板处井管割除和底板处井管割除。顶板处井管割除是通过搭设平台，沿顶板面割除降水井井管，确认井管与顶板结构完全脱离，然后用钢筋将井管与顶板焊接，确保底板处井管割除安全；底板处井管割除是通过选定降水井井管倒放方向，沿底板面将背面井管割除2/3，用倒链将井管倒向一边，确认井管安全倒地后，割除剩余1/3的井管，处理好切口及管内注浆体。

结构补强：包括内止水环焊接和井管内混凝土浇筑。内止水环焊接是通过割除剩余井管后清理底板深度井管内注浆体，在顶板及底板中部钢管内焊接内止水环，止水环厚度以5mm为宜，宽度为降水井内径的1/3宜，可根据情况略作调整；井管内混凝土浇筑是通过在钢管上顶板下表面焊接封底，焊接完成后分别在顶板、底板钢管内浇筑比结果高一标号微膨胀混凝土，并振捣密实。

浇筑的混凝土强度达到设计强度的50%后，割除顶板底的钢板及顶、底板露出结构钢管，必要时少量破除结构，确保钢管割除干净，用砂浆处理表面，待砂浆干燥后在结构表面滚涂502胶水，涂刷干水泥，达到修复效果。

本发明填补了高水压降水井静水注浆封堵施工技术空白，取得了良好的经济效益和社会效益。

Claims (10)

1.一种地铁车站基坑内高水压降水井结构，包括设置在地铁车站基坑内的井管（2），其特征在于：井管（2）为密闭钢管，井管（2）顶部标高大于自然水位（F）的标高，井管（2）贯穿地铁车站主体结构（4）的底板和顶板，井管（2）内设置有水泵（1）。

2.根据权利要求1所述的一种地铁车站基坑内高水压降水井结构，其特征在于：井管（2）贯穿地铁车站主体（4）的底板和顶板采用穿墙管止水结构。

3.根据权利要求1所述的一种地铁车站基坑内高水压降水井结构，其特征在于：井管（2）的管径根据降水方案和水泵（1）功率确定，根据井管（2）的管径确定降水井钻孔（3）的孔径。

4.根据权利要求1或3所述的一种地铁车站基坑内高水压降水井结构，其特征在于：井管（2）管径不小于水泵（1）直径加10厘米，降水井钻孔（3）的孔径介于井管（2）管径加15厘米到井管（2）管径加20厘米之间。

5.根据权利要求2所述的一种地铁车站基坑内高水压降水井结构，其特征在于：井管（2）贯穿主体底板（C）采用穿墙管止水结构是指，主体底板（C）垫层施工完成后，在井管（2）位于主体底板（C）中部位置焊接底板外止水环（6），将钢管与主体底板（C）处用砂浆抹成倒角状，铺设防水卷材（E），防水卷材（E）上卷至主体底板（C）厚度1/3处，采用钢箍（11）将卷材箍紧至井管（2）上，井管（2）在与主体底板（C）连接位置对称涂膨胀止水胶（12），涂刷完成后浇筑主体底板（C）混凝土；井管（2）贯穿主体顶板（B）采用穿墙管止水结构是指，在井管（2）位于顶板中部位置焊接顶板外止水环（5）并将其与主体顶板（B）钢筋固定，井管（2）在与主体顶板（B）连接位置对称涂膨胀止水胶（12），最后整体浇筑混凝土；膨胀止水胶（12）形状为宽20mm、厚10mm 的环形条状，涂刷需均匀、连续。

6.一种地铁车站基坑内高水压降水井静水注浆封堵方法，其特征在于：包括如下施工步骤：

S1、当车站主体施工完毕达到设计强度且满足抗浮要求后，关闭水泵（1）停止降水，使井管（2）内水位自动恢复至自然水位；

S2、待井管内水位稳定后，在井管（2）内下注浆管（7），使得注浆管（7）管底距降水井（A）底标高为20～25厘米，将注浆管（7）固定后开始注浆，每注浆3米后将注浆管（7）上提3米高度继续注浆；依次往复，注浆至车站主体底板（C）顶面高3米位置，拔除注浆管（7），完成注浆；

S3、待所注浆液凝固成型后，抽出井管（2）内残留水，观测井管（2）内水位有无明显变化来判断注浆质量并进行下一步施工或进行修补；

S4、割除井管（2）；

S5、清理主体底板（C）顶面向下20厘米高度范围内的注浆液，并焊接底板内止水环（10）；

S6、在地铁车站主体顶板（B）和主体底板（C）的井管（2）内分别浇筑比车站主体结构（4）高一等级微膨胀混凝土（D）并振捣密实；

S7、将主体顶板（B）和主体底板（C）表面进行清理修复，使其符合观感质量要求。

7.根据权利要求6所述的一种地铁车站基坑内高水压降水井静水注浆封堵方法，其特征在于：步骤S2 和S3中注浆液采用水泥和水玻璃配制的双浆液。

8.根据权利要求6所述的一种地铁车站基坑内高水压降水井静水注浆封堵方法，其特征在于：步骤S1中井管（2）内水位自动恢复至自然水位（F）后，需检查降水井井管（2）的密闭性，发现漏点及时进行补焊处理，如果漏点过大、处理难度较高则需重新启动水泵（1），再次降低水位后，对井管（2）漏水点进行处理。

9.根据权利要求6所述的一种地铁车站基坑内高水压降水井静水注浆封堵方法，其特征在于：步骤S4割除井管（2），是指割除车站主体底板（C）顶面与主体顶板（B）底面间的部分井管（2）和主体顶板（B）顶面以上的部分井管（2）；割除主体底板（C）顶面与主体顶板（B）底面间的部分井管（2），应先搭设平台，通过人工沿顶板底面环向割开降水井井管（2），确认井管（2）与主体顶板（B）结构完全脱离，选定降水井井管（2）倒放方向，沿主体底板（C）顶面将井管（2）环向切割2/3后，用倒链将井管（2）缓慢放倒并确认安全后，将剩余环向1/3连接部分切断，清理井管（2）切口并凿除井管（2）内部分注浆液，以备焊接底板内止水环（10）。

10.根据权利要求6所述的一种地铁车站基坑内高水压降水井静水注浆封堵方法，其特征在于：步骤S7将主体顶板（B）和主体底板（C）表面进行清理修复是指，井管（2）内浇筑的高一等级微膨胀混凝土强度达到设计强度的50%后，割除主体顶板（B）底部的封底钢板（8）、主体顶板（B）和主体底板（C）露出主体结构（4）的钢管，必要时可少量破除结构，确保钢管割除干净，用砂浆处理主体顶板（B）和主体底板（C）的表面，待砂浆干燥后在其结构表面滚涂502胶水并涂刷干水泥，达到表面修复效果。