CN117627026A - 一种复合降水施工方法及管井封闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及降水施工技术领域，具体的说是一种复合降水施工方法及管井封闭装置，包括管井本体，所述管井本体安置在地下室底板上，所述管井本体与地下室底板的钢筋进行焊接连接形成整体，所述地下室底板底部设有底板垫层，所述管井本体内壁焊接有两道止水环体，所述管井本体上部设置钢顶盖板，本发明采用集水井和回灌井共用施工技术整体控制地下水水位，避免对周围建筑和环境造成不利影响。采用深层管井降水减压施工技术控制承压水的顶托力对本基坑造成的危害，减小围护的变形，防止基坑土体突涌的发生，确保基坑结构安全。另外，上述方法及装置具有保护环境、节约场地资源、提高降水效率、缩短施工周期、经济合理的优点。

Description

一种复合降水施工方法及管井封闭装置

技术领域

本发明涉及降水施工技术领域，具体而言，涉及一种复合降水施工方法及管井封闭装置。

背景技术

随着城市化进程的不断推进及超高层建筑不断建设，高空和地下空间资源正越来越多地被加以开发和利用。基坑施工中降水技术就显得尤为重要。

根据本工程的实际情况，综合对比常用的降水技术存在以下问题：

明沟加集水井类基坑排降技术的要点是在基坑内部设置明排水沟与集水井，直接利用抽水机通过集水井将地下水抽出，排出基坑内部的地下水，项目前期开挖采用此方式只能排除地表水，无法降低地下水位，影响开挖施工。

轻型井点类基坑降水技术的优势在于操作便利、安全性能比较好。将水气混合液从基坑上部的管路系统输送到水气分离器中，利用分离器排出空气，用离心泵将水从水管排出。这类技术主要应用在基坑面积较大、地下水位较浅的基坑施工中。应用这类技术需要注意的是当土层的渗透系数较小导致整个系统的真空度降低时，应在井点管顶部加强气密性，才能提高降水效果。

喷射井点基坑降水技术的优势在于能够有效降低地下水深度，主要利用高压水泵达到有效降水。但上述轻型井点及喷射井点降水需要较长的降水周期和较大的设备维修管理投入。

发明内容

针对现有的不足，本发明提供了一种复合降水施工方法及管井封闭装置。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种复合降水施工方法及管井封闭装置，包括以下操作步骤：

S1、首先，在深基坑工程土方开挖至距基底1m，形成有基坑，沿基坑后浇带位置设置有若干个盲沟，盲沟深为2m，盲沟交叉处设置集水井，集水井井深为3m；

S2、然后，沿基坑底四周设置一圈暗沟，同时每隔30m设置一个集水井；

S3、再将基坑底部均匀设置降水管井，降低基底的深层地下水位，采用直径325mm、壁厚3mm的钢管制作滤管，降水井管底板段内设置两道止水钢板，并间距为20m×20m，利用抽水机通过集水井将地下水抽出，排出基坑内部的地下水；

S4、然后，观测每个降水管的出水量，选取出水量较小的部分降水管随底板结构施工时一同浇筑混凝土进行浇筑封井，剩余出水量较大部分的降水管继续抽排地下水，降低地下室底板下的渗透水压力；

S5、再对主体结构施工的抗浮要求进行检测，待主体结构施工至满足抗浮要求且地下室覆土回填后，再对预留的降水井实施封堵。

作为优选，所述降水管施工为以下操作步骤：

S1、钻孔施工，在基坑上开设有桩孔；

S2、钻进深度进行第一次清孔，将新泥浆大泵量注入，直到孔底沉渣厚度小于100mm为止；

S3、在桩孔上安装有滤水管；

S4、降水管井安放到位后，采用Φ100口径大功率清水泵将清水抽至降水井底部，利用其水压将降水井内的细沙和泥浆清洗干净，待井内泥浆比重降至1.2以下时完成清孔工作；

S5、井管外回填的滤料宜粒径均匀的碎石，碎石粒径控制在20-40mm，碎石回填时沿滤水管四周均匀进行回填，碎石回填的高度与地面平；

S6、管井降水抽水泵为深井潜水泵，出水口径为50mm，扬程为20米，水管采用配套的钢丝橡胶管；

S7、排降水井内积水，检测降水井内泥浆比重，当泥浆比重比较大，清水抽排至降水井内，再利用降水井内的水泵往外抽排，直至降水井内抽排的水为清水结束，若泥浆比重比较小，则直接进行抽取积水。

作为优选，在S1步骤中，盲沟采用滤网包裹级配碎石，中部埋滤管的方式，暗沟采用滤网包裹级配碎石，中部埋滤管的方式。

作为优选，在S2步骤中，集水井采用现场废旧模板木方制作，模板外侧回填集配碎石，作为进行抽排水点使用。

作为优选，集水井采用现场废旧模板木方制作，模板外侧回填集配碎石，作为回灌井使用。

作为优选，在S4步骤中，降水管井深度至基坑底以下6m，采用多级滤水管，降水管井每口井内放具有自动潜水泵抽排渗至滤管内的地下承压水；

降水管井兼做主体结构后浇带封闭之前地下水位的抽排井及观测井。

作为优选，在S5步骤中，封井前在预留的降水管井内侧壁增焊一道50mm宽3mm厚止水环，撤出井内的水泵后即回填粗砂和干粉，后快速浇筑快硬混凝土，浇筑完成后降水井顶部采用钢板焊接封闭牢固，以增强预留降水井部位的止水效果。

作为优选，在S2步骤中，钢管滤水管采用外径325mm壁厚3mm的钢管，每段滤管长度L不小于4.5m，钢滤管的滤孔采用圆孔式，孔隙率大等于15％，滤管外土工布采用单层40目钢丝网或40目尼龙网。

同时本申请还提出一种管井封闭装置，包括管井本体，所述管井本体安置在地下室底板上，所述管井本体与地下室底板的钢筋进行焊接连接形成整体，所述地下室底板底部设有底板垫层，所述管井本体内壁焊接有两道止水环体，第一道所述止水环体位于底板垫层面上150mm，第二道所述止水环体位于第一道所述止水环体上150mm，所述管井本体上部设置钢顶盖板。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

解决高压富水地层等复杂环境下深基坑降水施工过程中的难点，其中创造性使用采用集水井和回灌井共用施工技术整体控制地下水水位，避免对周围建筑和环境造成不利影响。采用深层管井降水减压施工技术控制承压水的顶托力对本基坑造成的危害，减小围护的变形，防止基坑土体突涌的发生，确保基坑结构安全。使用深基坑降水系统半永久利用施工技术保证了地下安全水位的同时，还建立深基坑地下水回收利用系统对降水进行了二次利用。发明了一种降水管井封闭方法及装置，不仅可以与地下室底板连接为一体，增强了整体的抗压能力，还对降水管井进行分层封闭，保证了封闭效果。该发明具有保护环境、节约场地资源、提高降水效率、缩短施工周期、经济合理的优点。

附图说明

图1为本发明一种复合降水施工方法及管井封闭装置的盲沟、集水井、暗沟、降水管井布置结构示意图；

图2为本发明一种复合降水施工方法及管井封闭装置的管井本体的结构示意图；

图3为本发明提供的集水井布置图；(利用盲沟和组合式集水井良好的流通性进行反渗透)；

图4是本发明提供的集水井剖面图；

图5是本发明提供的基坑四周暗沟剖面示意图；

图6是本发明提供的集水井剖面示意图。

图中：1、地下室底板；2、管井本体；3、止水环体；4、钢顶盖板；5、钢筋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参考图1-图6，本实施例提供了一种复合降水施工方法及管井封闭装置，包括以下施工技术：

1、集水井与回灌井共用施工技术

首先盲沟每隔30m左右设置一个1200x1000x2000mm集水井抽排水使用，当出现不利情况可当作回灌井使用，通过加大集水井的水容量和改变集水井形式来达到回灌的目的，集水井采用模板木方组合拼装，预制木盒安装前需提前用电钻均匀打孔，利于地下水通过孔眼流入盲沟及集水井的同时防止泥土流入。施工过程中必须严格控制集水井的高度，当出现局部地表沉降，可迅速通过自动水泵抽排至指定水位处，利用模板木方组合式集水井和盲沟良好的流通性进行反渗透，快速且精确对整个地下水水位进行控制，避免对周围环境造成不利影响。

2、深层管井降水减压施工技术

地下水主要为第四系孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水，水量极其丰富。在基坑底板开挖前，考虑承压水对底板的影响，确保基坑底板开挖的安全。因而本基坑降水的关键是如何控制承压水的顶托力对本基坑造成的危害，防止基坑土体突涌的发生，确保周围环境和建筑的安全稳定。为了提高基坑的安全、可靠性，提高被动土的强度和刚度，减小围护的变形，本工程采用深层管井降水方法，采用多级滤水管，每口井内放1只潜水泵抽水，以确保每口井的出水量。本工程共布设44口疏干井。同时为了正确指导疏干井的降水运行，疏干井兼做水位观测井。

3、深基坑降水系统半永久利用施工技术

为保证地下水处于安全水位，地下水可持续外排，减少基础的抗浮风险，确保建筑结构安全，均匀选取出水量较大部位的19口降水管井暂不进行封井，其余降水管井可随底板混凝土浇筑时封井，保留的19口降水管井，待主体结构施工至满足抗浮要求且地下室覆土回填后再封井，同时针对不同的封井工况采取了对应的措施避免承压水对底板造成不利影响。因本项目地下水水位低、基岩裂隙水水质较好，利用盲沟和降水井收集的地下水都经过了层层过滤，故本项目建立基坑降水回收利用系统，将降水所抽水集中存放至储水罐，用于生活用水中清洗道路、冲刷厕所及现场撒水控制扬尘，经过消毒处理水质达到要求的水体用于结构养护用水、以及混凝土试块养护用水、现场砌筑抹灰等施工用水中，减少水资源浪费的同时，创造了良好的经济效益。

4、一种降水管井封闭方法及装置

在底板钢筋绑扎时，在底板和降水井两端安装该装置，降水井管底板段内设置两道止水钢板，阻断承压水从降水管井侧壁上涌，同时该装置与底板钢筋进行焊接连接形成整体，装置上部设置钢顶盖板，打开时即进行抽排水作业，施工完毕进行降水井封闭时将事先制作好的钢顶盖板贴面满焊，保证焊缝严密，无夹渣，不漏气，井口采用水泥砂浆抹平即可。该装置不影响地下室底板的浇筑，保证降水管井的持续使用不受底板浇筑时间的限制，地下水可持续外排，降低基础的抗浮风险，确保建筑结构安全，抽排出的地下水可以持久回收利用，提高经济效益。同时该装置对承压水地质有良好的封闭效果，不仅可以与地下室底板连接为一体，增强了整体的抗压能力，还对降水管井进行分层封闭，保证了封闭效果。

在具体施工时，分为三大步骤：

步骤一：深基坑工程土方开挖至距基底1m后，沿后浇带位置设置盲沟，盲沟深2m，盲沟交叉处设置集水井，井深3m，盲沟采用滤网包裹级配碎石，中部埋滤管的方式；同时沿基坑底四周设置一圈暗沟，做法同盲沟，同时每隔30m左右设置一个集水井。集水井采用现场废旧模板木方制作，模板外侧回填集配碎石，作为进行抽排水点或当出现不利情况时当作回灌井使用。

步骤二：在基坑底部均匀设置降水管井，降低基底的深层地下水位，采用直径325mm、壁厚3mm的钢管制作滤管，降水井管底板段内设置两道止水钢板，并间距约20m×20m，降水管井深度至基坑底以下6m，采用多级滤水管，降水管井每口井内放1具自动潜水泵抽排渗至滤管内的地下承压水。为了正确指导管井的降水运行，降水管井兼做主体结构后浇带封闭之前地下水位的抽排井及观测井。

步骤三：地下室底板施工过程中，选取出水量较大部位的降水管井继续抽排地下承压水，暂不进行封堵，其余降水管井随底板结构施工时一同浇筑混凝土进行浇筑封井。保留的降水管井在后浇带封闭前持续抽排地下水，以降低地下室底板下的渗透水压力，待主体结构施工至满足抗浮要求且地下室覆土回填后，再封堵这些预留的降水井。封井前在预留的降水管井内侧壁增焊一道50mm宽3mm厚止水环，撤出井内的水泵后即回填粗砂和干粉，后快速浇筑快硬混凝土，浇筑完成后降水井顶部采用钢板焊接封闭牢固，以增强预留降水井部位的止水效果。

实施例2

请继续参考图1-图6，本申请还提出了一种管井封闭装置，包括管井本体，管井本体2安置在地下室底板1上，管井本体2与地下室底板1的钢筋5进行焊接连接形成整体，地下室底板1底部设有底板垫层，管井本体2内壁焊接有两道止水环体3，第一道止水环体3位于底板垫层面上150mm，第二道止水环体3位于第一道止水环体3上150mm，管井本体2上部设置钢顶盖板5。

为保证地下水处于安全水位，地下水可持续外排，降低的抗浮风险，确保建筑结构安全，均匀选取出水量较大部位的19口降水管井暂不进行封井，其余降水管井可随底板混凝土浇筑时封井，保留的19口降水管井，待主体结构施工至满足抗浮要求且地下室覆土回填后再封井，同时针对不同的封井工况采取了对应的措施避免承压水对底板造成不利影响。

在底板钢筋绑扎时，在底板和降水井两端安装该装置，降水井管底板段内设置两道止水钢板，阻断承压水从降水管井侧壁上涌，同时该装置与底板钢筋进行焊接连接形成整体，装置上部设置钢顶盖板，打开时即进行抽排水作业，施工完毕进行降水井封闭时将事先制作好的钢顶盖板贴面满焊，保证焊缝严密，无夹渣，不漏气，井口采用水泥砂浆抹平即可。该装置不影响地下室底板的浇筑，保证降水管井的持续使用不受底板浇筑时间的限制，地下水可持续外排，降低基础的抗浮风险，确保建筑结构安全，抽排出的地下水可以持久回收利用，提高经济效益。同时该装置对承压水地质有良好的封闭效果，不仅可以与地下室底板连接为一体，增强了整体的抗压能力，还对降水管井进行分层封闭，保证了封闭效果。

具体为以下操作步骤；

(1)所有降水管井均焊接两道止水钢板，第一道位于底板垫层面上150mm，第二道位于第一道上150mm，止水钢板尺寸500mm*500mm*3mm。

(2)施工底板防水层时，防水卷材上翻至下面一道止水钢板底部，并进行防水收口处理。

(3)除预留的19口降水管井，其余降水井可取出水泵后直接回填，底板底面下500mm至底板顶面下30mm浇筑C35P6抗渗混凝土，混凝土下表面往下4m回填干粉，干粉下表面至坑底回填粗砂。

(4)按钢管内径大小制作钢顶盖板，厚度为5mm。

(5)将事先制作好的钢顶盖板贴面满焊，保证焊缝严密，无夹渣，不漏气，井口采用水泥砂浆抹平。

(6)最后预留的19口降水管井，内侧壁增焊一道宽50mm厚3mm止水环后其封井工序做法同上。

(7)封口钢板贴面满焊，不得有漏气、渗水现象。

(8)封井后对封井效果进行观察检验。

该一种复合降水施工方法及管井封闭装置的有益效果：本发明所采用的承压水地区深基坑综合降水施工方法相比传统深基坑降水施工，既确保了能大范围快速排除表层水，也达到了降低深层水降低地基中水压力的目的。降水措施实施约一个月后，在坑底选取典型点位进行了221个原位动力触探试验、56个点位的静载压板试验。经过实地检测所有地基土的指标均达到了设计要求。同时，在整个地下室、主体结构建设过程中所有降水井及集水井不间断进行抽排作业，经定期主体结构沉降监测及日常观测，可判定地下室未上浮，整个项目结构安全处于受控状态。因此，通过盲沟加降水管井相结合的降水方式，降水效果显著，使得地下水位始终保持在开挖面以下1米，不但有助于基坑的顺利开挖，也保证了持力层土壤不受扰动，确保了本工程的顺利实施。在使用深基坑降水系统半永久利用施工技术保证了地下安全水位的同时，还建立深基坑地下水回收利用系统对降水进行二次使用，利用盲沟和降水井收集的地下水都经过了层层过滤，将降水所抽水经三级沉淀池集中存放至集水箱，用于混凝土结构养护、冲洗厕所、清洗道路及现场洒水降尘等，减少水资源浪费的同时，符合国家可持续发展的绿色建筑施工要求，有显著的经济效益和社会效益。同时发明的该装置在承压水地质环境中有良好的封闭效果，不仅可以与地下室底板连接为一体，增强了整体的抗压能力，还对降水管井进行分层封闭，保证了封闭效果。因此本施工方法具有技术先进、方法实施难度低、降水效果明显、使用效果好、节约场地资源、缩短施工周期、经济合理的优点，克服了传统基坑降水施工中的许多不足，是未来进行城市高压富水地层降水施工有效技术方法。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种复合降水施工方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

S1、首先，在深基坑工程土方开挖至距基底1m，形成有基坑，沿基坑后浇带位置设置有若干个盲沟，盲沟深为2m，盲沟交叉处设置集水井，集水井井深为3m；

S2、然后，沿基坑底四周设置一圈暗沟，同时每隔30m设置一个集水井；

S3、再将基坑底部均匀设置降水管井，降低基底的深层地下水位，采用直径325mm、壁厚3mm的钢管制作滤管，降水井管底板段内设置两道止水钢板，并间距为20m×20m，利用抽水机通过集水井将地下水抽出，排出基坑内部的地下水；

S4、然后，观测每个降水管的出水量，选取出水量较小的部分降水管随底板结构施工时一同浇筑混凝土进行浇筑封井，剩余出水量较大部分的降水管继续抽排地下水，降低地下室底板下的渗透水压力；

S5、再对主体结构施工的抗浮要求进行检测，待主体结构施工至满足抗浮要求且地下室覆土回填后，再对预留的降水井实施封堵。

2.根据权利要求1所述的一种复合降水施工方法，其特征在于：所述降水管施工为以下操作步骤：

S1、钻孔施工，在基坑上开设有桩孔；

S2、钻进深度进行第一次清孔，将新泥浆大泵量注入，直到孔底沉渣厚度小于100mm为止；

S3、在桩孔上安装有滤水管；

S4、降水管井安放到位后，采用Φ100口径大功率清水泵将清水抽至降水井底部，利用其水压将降水井内的细沙和泥浆清洗干净，待井内泥浆比重降至1.2以下时完成清孔工作；

S5、井管外回填的滤料宜粒径均匀的碎石，碎石粒径控制在20-40mm，碎石回填时沿滤水管四周均匀进行回填，碎石回填的高度与地面平；

S6、管井降水抽水泵为深井潜水泵，出水口径为50mm，扬程为20米，水管采用配套的钢丝橡胶管；

S7、排降水井内积水，检测降水井内泥浆比重，当泥浆比重比较大，清水抽排至降水井内，再利用降水井内的水泵往外抽排，直至降水井内抽排的水为清水结束，若泥浆比重比较小，则直接进行抽取积水。

3.根据权利要求1所述的一种复合降水施工方法，其特征在于：在S1步骤中，盲沟采用滤网包裹级配碎石，中部埋滤管的方式，暗沟采用滤网包裹级配碎石，中部埋滤管的方式。

4.根据权利要求1所述的一种复合降水施工方法，其特征在于：在S2步骤中，集水井采用现场废旧模板木方制作，模板外侧回填集配碎石，作为进行抽排水点使用。

5.根据权利要求4所述的一种复合降水施工方法，其特征在于：集水井采用现场废旧模板木方制作，模板外侧回填集配碎石，作为回灌井使用。

6.根据权利要求1所述的一种复合降水施工方法，其特征在于：在S4步骤中，降水管井深度至基坑底以下6m，采用多级滤水管，降水管井每口井内放具有自动潜水泵抽排渗至滤管内的地下承压水；

降水管井兼做主体结构后浇带封闭之前地下水位的抽排井及观测井。

7.根据权利要求1所述的一种复合降水施工方法，其特征在于：在S5步骤中，封井前在预留的降水管井内侧壁增焊一道50mm宽3mm厚止水环，撤出井内的水泵后即回填粗砂和干粉，后快速浇筑快硬混凝土，浇筑完成后降水井顶部采用钢板焊接封闭牢固，以增强预留降水井部位的止水效果。

8.根据权利要求2所述的一种复合降水施工方法，其特征在于：在S2步骤中，钢管滤水管采用外径325mm壁厚3mm的钢管，每段滤管长度L不小于4.5m，钢滤管的滤孔采用圆孔式，孔隙率大等于15％，滤管外土工布采用单层40目钢丝网或40目尼龙网。

9.根据权利要求1所述的一种管井封闭装置，其特征在于：包括管井本体，所述管井本体(2)安置在地下室底板(1)上，所述管井本体(2)与地下室底板(1)的钢筋(5)进行焊接连接形成整体，所述地下室底板(1)底部设有底板垫层，所述管井本体(2)内壁焊接有两道止水环体(3)，第一道所述止水环体(3)位于底板垫层面上150mm，第二道所述止水环体(3)位于第一道所述止水环体(3)上150mm，所述管井本体(2)上部设置钢顶盖板(5)。