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1、基坑内降水及承压减压管井封堵施工工法工法编号：ZJ1GF-522- 2014编制单位：中建一局集团第一建筑有限公司主要执笔人：陈娇祥、赵文广、李全胜、崔玉建、陆夏1 前 言在地下水位较高的地区开挖深基坑，由于含水层被切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，如不进行基坑降排水工作，将会造成基坑浸水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象，因此，为确保深基坑施工安全，必须采取有效的降水和排水措施。在结构施工阶段，随着建筑高度的不断提升而大底板的沉降逐渐减小，在沉降后浇带两米外的承压减压井可逐步封堵，等到沉降后浇带浇筑完毕且达到混凝土龄期强
2、度后开始封堵其两侧的管井；最后封堵的一批管井因底板下水压力较强大，采取管井下埋设大功率潜水泵和管井外配备大功率自吸泵共同降排水来达到封堵此类管井的目的。在淮安苏宁电器广场项目施工过程中，技术人员克服多方困难，成功摸索出了一套适用于深基坑超高层建筑施工阶段管井降水以及承压减压管井的封堵工艺方法。2 工法特点2.0.1统一引领，统筹兼顾本工法在指导降水井封堵过程中，在大工艺流程的统一引领下，针对不同阶段、不同管井工作特点可采用不同的封堵措施，做到统筹兼顾。2.0.2节约成本管井降排水及封堵过程中，投入的人、料、机不断增加，通过对投入的材料机械合理组合，可达到成本的节约。结构施工阶段，利用管井内排出
3、的地下水集中汇集到指定的水箱，此水箱通过增压管路系统把地下水使用于建筑施工过程用水及施工现场人员所用的厕所冲洗用水，此做法每天可节约一笔可观的费用。2.0.3 工期节省管井在不同的时间段内均衡成功封堵，为地下室地面工程的施工提供了先决条件，从而为工程的工期进度提供了保障。3 适用范围深基坑超高层地下室用承压水减压井降水，在基础施工完成后仍需继续降排水，沉降后浇带趋于稳定后而承压减压管井封堵比较困难的工程。 4 工艺原理根据基坑平面形状与大小，地质和水文情况，工程性质、降水深度和现场结构施工进度，合理规划现场降水管线的走向，利用结构施工阶段分区对降水管线进行分区管理，使降水管线跟随现场施工区域的
4、调整而调整，整个工程的降水工作有力地确保了地下室大底板基础施工及主体结构施工的安全。同时，承压管井的封堵数量采用每次小批量，每口井采取多步骤封堵工艺。管井封堵前进行井的深度的测量，井内若有建筑垃圾要及时清除，随后进行石子、钢管等的备料，采取措施确保管井内的水不外流的情况下，自吸泵抽水、井内下料、浇筑混凝土、关闭钢管闸阀等步骤达到每口井的封堵密实不渗漏，在混凝土凝固前后随时专人监测，管井若有渗水及时采取相应措施进行补漏，通过管井封堵工艺的周密安排，使地下、主体结构工程得以顺利进行。5 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程降水施工管井封堵准备自吸泵抽水管井内碎石回填混凝土第一次浇筑管道球阀关闭
5、混凝土第二次浇筑钢盖板焊接混凝土第三次浇筑特殊管井封堵降水及封堵设备回收自吸泵继续抽水及混凝土养护混凝土养护混凝土养护5.1施工操作要点 5.2.1 降水施工 地下室大底板施工前，降水管井（波纹管）已施工完毕，在地下大底板钢筋绑扎阶段加设同一口径的钢套筒与波纹管套接。波纹管与钢套筒的链接利用垫层上部钢筋焊接，接口处用油麻丝封堵。封堵降水井井口具体做法见图5.2.1-1，降水工作随着工作区域的推进，降水施工布局也在不断地调整，降水施工的工艺流程见图5.2.1-2。施工中的具体要求有如下几点：与波纹管同口径的钢套筒降水管井（波纹管） 图5.2.1-1 封堵降水井井口做法图统计井点数量井点编号水位测
6、量降水管线分区管理底板结构施工阶段降水地下室结构施工阶段降水水量减少降水管线调整地下室清理阶段降水地上结构施工阶段降水5.2.1-2降水施工的工艺流程图1统计井点数量土方开挖完成后，专业分包移交降水井时，统计现场降水井的数量和分布区域，对现场每个降水井进行编号管理。2 井点编号1） 对降水井编号采用统一规则：J1（降水井）、J2（减压井）、BJ（补井）、S（深井）、Z6(增补井)2） 对井点编号的同时，对水泵电缆、降水箱、开关的编号，做到一开关对应一个水泵。如 图5.2.1-3 图5.2.1-3 井点编号对应图3 水位测量。降水阶段，派专人每天测量每个井点的水位，并记录每天的各个井点的测量数据
7、。4 降水管线分区管理分区管理现场的降水井，并对降水电箱也分区管理。抽水时为了保证抽水连续性，现场应准备独立电箱当电源、设备因故障停止抽水后，应立即排除设备故障，保证抽水连续，必要时现场应准备发电机备用电源。5 底板结构施工阶段降水地下底板结构施工阶段，每次底板混凝土浇筑的时候，派降水人员现场巡视，以防混凝土浇筑到降水井里。如图5.2.1-4图5.2.1-4 底板降水施工图6 地下室结构施工阶段降水底板浇筑完成后，对现场的降水井进行重新的分区，降水管线进行重新规划，确保降水管线不影响后续的结构施工，保证结构施工不对现存的降水管破坏。7 水量减少随着地下室结构施工的进行，地下水水量明显减少。根据
8、现场情况合理调整降水井的数量，对部分降水井实行分时分区降水，保证水泵的正常运行，降低水泵的损坏。8 降水管线调整地上结构施工的进行，现场空间的减少，对降水管线进行重新的规划，使用现有的电梯井、集水坑等容水空间，将降水井进行水平和竖向的分区。部分降水井的水通过集水坑统一抽到地上排水沟。9 地下室清理阶段降排水地下室施工清理阶段，个别降水井有可能会遭到一定的破坏，此时派专人对可能遭到破坏的降水管井采取相应措施进行保护工作。地下室清理阶段，将降水管线重新整理，把降水软管全部换成钢管。在核心筒的电梯井安装8根钢管，将地下室部分降水井的水管，全部引入电梯井，通过电梯井的大功率潜水泵，将水排到一层的排水沟
9、。如图5.2.1-5图5.2.1-5 施工清理阶段降水管井的保护图10 地上结构施工阶段降排水主体结构出0.00后，进入地上结构施工阶段，此时把地下管井排水管道汇集到电梯基坑，在电梯基坑中安装两台多叶轮大功率高扬程潜水泵，潜水泵通过浮球控制系统把电梯坑内的水打进室外临时水箱，临时水箱通过增压系统把水箱里的水输送到施工现场的用水点。如图5.2.1-6图5.2.1-6 地上施工阶段管井排水二次利用图5.2.2 管井封堵准备1 认真阅读图纸和相关规程、规范明确质量标准。2 配备足够人员、施工所需机械并对机械性能进行检查确认。3 因降水井长期运转，有的井内有少量泥沙堆积或杂物回落到井中，所以封井前对每
10、个井进行测量，确定井深，并根据实测井深计算每个井的回填用点材料量。4 封井前把要使用的砂石料、混凝土，按计算量在井口备足，并准备夯实工具（混凝土浇筑采用插入式振捣器振捣），把井内的回填料夯实。5 将插入钢套筒中的钢管一端切割出距离均匀的缝隙并包裹细纱布，阻隔泥沙和碎石，便于顺利抽水。如图5.2.2-1图5.2.2-1 钢管切割及包裹图片6 钢管的另一端用套丝机套丝，套丝端涂刷油漆，填充麻丝，之后连接丝口球阀一端，球阀的另一端连接一段钢管，此侧钢管用钢丝管对接自吸泵。如图5.2.2-2、5.2.2-3图5.2.2-2 钢管套丝及缠麻丝图片 图5.2.2-3 钢管与球阀链接5.2.3 自吸泵抽水1
11、 购置的自吸泵要有足够的吸程，满足井内的承压水能顺利抽出。2 自吸泵的吸水口和出水口用法兰片连接，法兰片上焊接约30cm的钢管，吸水口侧的焊接钢管用钢丝管与井内的钢管对接，出水口侧的焊接钢管连接排水软管（或钢丝管）将自吸泵吸出的水及时排到指定地点，3 自吸泵使用时应保证管道和泵体内清洁无杂物，必要时要拆开清理，泵进出口连接的管道接口处确保不漏气，必要时将接口处用黄泥、保护膜密封或间断性地开启自吸泵以便排出管内空气，同时自吸泵使用过程中转轮处要注满水，注水是确保自吸泵进出口水压的平衡，也是保证自吸泵长时间运行电机产生的热量进行降温，进而延长了自吸泵的使用寿命。4 自吸泵抽水连接图见图5.2.3
12、图5.2.3 自吸泵与钢管连接抽水图5.2.4 管井内碎石回填 自吸泵与钢管连接抽水的过程中，随时观察井内水位的变化，水面在大底板底面以下，准备往井内回填碎石，碎石的粒径直径大小1050mm。在碎石回填前，要用清水冲洗碎石使其表面无污泥，此做法使被碎石包裹的钢管有更流畅的吸水性。碎石回填的高度一般高于球阀下钢管被细纱布包裹的长度。碎石回填过程中，要确保井内钢管位置居于管井的圆心位置，此做法是为后续过程中球阀关闭的方便性做好前期准备。管井内碎石的回填见图5.2.4。图5.2.4 管井内碎石的回填5.2.5 混凝土第一次浇筑在碎石回填完成后，要观察一段时间管井内水位的情况，第一次浇筑混凝土前要确保
13、井内的水位在碎石面下方一定的距离，留足井内混凝土的厚度，保证第一次混凝土的浇筑质量。待时机成熟后，快速浇筑混凝土。 P8、微膨胀混凝土其强度等级比大底板混凝土高一个等级。 采用振捣器振捣混凝土时，每一振点的振捣时间，应以使混凝土表面呈现浮浆、不出现气泡和不再沉落为准。混凝土第一次浇筑见图5.2.5图5.2.5 混凝土第一次浇筑5.2.6 管道球阀关闭第一次混凝土浇筑完毕后，要进行及时养护。混凝土终凝达到一定强度后，关闭管道的球阀。球阀上部的管件、自吸泵、电缆等及时进行回收并转移到下一批待封堵的管井工序中。见图5.2.6图5.2.6 管道上球阀关闭5.2.7 第二次浇筑混凝土管道球阀关闭后，第一
14、次浇筑的混凝土的达到一定强度，完全终凝前，进行第二次混凝土的浇筑。浇筑高度的位置与球阀上部的套筒下沿齐平并及时振捣、养护。混凝土表面要饱满以便于下一工序的钢板焊接。见图5.2.7。图5.2.7 混凝土第二次浇筑5.2.8 钢盖板焊接 第二次混凝土浇筑完毕达到规定强度后，在混凝土表面与最上部套筒的下边圆用大于套筒钢板厚度的钢板切割同规格圆钢板进行焊接。焊接时确保焊缝的饱满，同时用气割切除突出底板面的钢套筒。见图5.2.8图5.2.8 混凝土第二次浇筑后钢盖板的焊接5.2.9 混凝土第三次浇筑钢管上部套筒处的底边圆被钢盖板焊接后，可以进行第三次混凝土浇筑，混凝土的浇筑、振捣、养护与前两次砼浇筑一样
15、。见图5.2.9-2。待第三次混凝土浇筑终凝时间完毕后，用气焊割除末端多余的套筒，以便于底板后续收面的工作开展。见图5.2.9-1图5.2.9-1套筒割除图片图5.2.9-2 混凝土第三次浇筑5.2.10 特殊管井的封堵在承压管井的封堵过程中，因结构或地质水文条件的原因，出现了一小部分管井需采用特殊的措施才能成功封堵。如：最后封堵的两至三口井，因地下水量较大，几台小口径的自吸泵无法使井内的水及时排出。此时采取的方式是用大功率、大口径、多叶轮、高等扬程的多级潜水泵为主，自吸泵辅助抽水来共同完成此类管井的封堵。在此情况下，多级泵直接埋进井内，不能再回收利用。此类承压管井具体操作步骤先后顺序如下：1
16、 大功率、大口径、多叶轮、高扬程的多级潜水泵直接放置于井内并采取固定措施，大水量通过该多级泵排至集中水池。见图5.2.10-1图5.2.10-1 多级泵置于井中2 多级泵工作时，往井内回填碎石，回填碎石高度大于泵顶端20CM。并第一次浇筑混凝土至碎石上部。见图5.2.10-2图5.2.10-2 回填碎石3 在第一次浇筑的混凝土强度达到80%后，切断钢丝塑料管，切断长度为低于地面50CM，同时插入自吸泵进行抽水。为往钢丝管中打入木塞做准备。见图5.2.9-3图5.2.10-3 切断钢丝管、自吸泵抽水4 往切断的钢丝塑料管中打入实心圆柱形木塞A。木塞长度约30CM，其口径与钢丝管口径相同，木塞下部
17、用磨光机磨出一定的圆棱角，在圆棱角部位缠绕一定厚度的塑料薄膜，保证打入钢丝管中的木塞进管后的严密性。见图5.2.9-4图5.2.10-4 钢丝管中打入木塞A5 木塞A打入钢丝管一定深度后，在木塞A的上部填充堵漏王使木塞A若有渗水能够立即凝固。在堵漏王的上部钢丝管中再打入木塞B。二次保证钢丝管的严密性。见图5.2.9-5图5.2.10-5钢丝管中打入木塞B6 在第一次浇筑的混凝土终凝时间前进行第二次混凝土浇筑，浇筑高度至底板面持平。见图5.2.9-6。图5.2.10-6 管井内第二次混凝土浇筑5.2.11降水及封堵设备回收随着管井的封堵进程，一批潜水泵、自吸泵可逐步回收，维修保养后以备后续工程使
18、用。提高设备的周转次数，节约成本。如图5.2.11 图5.2.11降水设备的回收图片5.3劳动力组织（见表5.3）表5.3 劳 动 力 组 织 情 况 表序号单项名称所需人数备注1管理人员42焊工23封井技术人员54杂工55电工2合计186 材料与设备本工法应用过程中，所需材料与设备如下（见表6） 表6 材料与设备表序号材料、设备名称规格型号单位用途1电气绝缘胶带卷电线接驳2剥线钳把3钢丝管50、20、100卷自吸泵、潜水泵抽水4麻绳米泵固定5三级电箱个泵专用箱6潜水泵40、2.2kW台施工降水7潜水泵100、10kW台最后一批管井封堵8自吸泵50、3.5kW台管井封堵9橡胶手套副10尖嘴钳把
19、11十字螺丝刀把12一字螺丝刀把13内六角扳手把14手电筒只15电焊机三相 BX1-500台钢管焊接16氧乙炔焊机钢板切割17钢板20mm套管口封堵18角磨机GWS 8-100台打磨钢板及木塞19发电机120KW台应急供电20焊条THJ422、JT-D707包焊接21消防水管卷施工排水7 质量控制7.1.1 焊缝的焊波应均匀，不得有裂纹、未焊合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑和针状等缺陷，焊接区无飞溅残留物。7.1.2 钢板封死满焊前应保证焊接部位干燥，必要时需进行烘干处理。7.1.3 套管下部的混凝土振捣密实。7.1.4 垃圾应及时清理，水位较高时，增加水泵容量或增加水泵数量，防止套管表面生锈
20、。7.1.5 上部封堵钢板板与钢套管的焊接质量，应在接头清渣后逐个进行目测或量测，保证套管的水、气密封性。7.1.6 降水抽水期间，应设专人昼夜对降水情况和机具设备进行看护，当发生有机械故障或出现清水混浊等异常现象进，应及时处理。7.1.7 因抽水时间较长，对抽水设备和电源设备应经常检查和维护，如发现电机有异常噪音和电源过热等情况，应及时进行必要的维护和检修。7.1.8 在抽水期间内，对基坑周围建筑物设临时沉降观测点每日对建筑物进行沉降观测一次（观测应有观测记录），当发现有沉降异常时，应及时采取措施处理，处理时可在井点管和建筑物之间设回灌井，采用回灌法，保证建筑物地基以下水位平衡。7.1.9混
21、凝土振捣棒振动时间每点控制在 20-30s，以混凝土表面已呈现浮浆及石子不再沉落，不冒出气泡为止。7.1.10对于砼的保养要对已浇筑好的砼上部及时洒水保温、保湿养护，减少砼的暴露时间，冷量损失，减少砼表面热扩散防止表面裂缝，控制温度收缩。8 安全措施8.0.1做好套管处覆盖工作，防止工人不慎踏入。8.0.2电缆线路应采用“三相五线制”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。8.0.3施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。8.0.4室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。8.0.5建立完善的施
22、工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。8.0.6焊接过程中及时清渣，焊缝表面光滑平整，加强焊缝应平缓过渡，弧坑应填满。8.0.7每台电焊机须设专用断路开关，并有与焊机相匹配的过流保护装置。一次线与电源接点不宜用插销连接，其长度不得大于5m，且须双层绝缘。8.0.8 地下室潮湿环境下，严格确保用电安全，消除隐患，包括施工用电与照明用电。8.0.9 照明充足、到位，保证施工人员在地下室的正常作业与安全。8.0.10 加强对周围地表及建筑物的沉降观测，及时取得数据，保证安全施工。一旦发现监测记录有异常，立即进行分析，必要时停止降水，进行加固。8.0.11一旦发生水位观测孔
23、中的水位 水量变化异常局部区域出现超降现象，立即采取措施，停止降水，必要时进行地下回灌。9 环保措施9.0.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守防火及废弃物的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。9.0.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.0.3对施工中可能影响的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实
24、施措施，加强实施中的监测、应对和验证。9.0.4设立专用排水沟，集水坑，水集中排放。9.0.5定期清理沉淀池泥砂，按环境卫生指标达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。9.0.6 对施工降水成立专门的施工环境卫生管理小组。9.0.7 在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，并针对施工降水接编制专项的环保方案。9.0.8 降水完成后，做到工完场清，文明施工。10 效益分析10.0.1 缩短基础施工工期，合理布置井点，可加快降水时间，降水施工后能保证基坑干燥，雨季施工不受影响，为地下建筑物施工提供良好的作业面。10.0.2 统一管理现场的降水水泵和水管，降低了管
25、理成本。10.0.3工程进度快，干扰因素少，有效节约施工场地，保证了现场文明施工的要求。10.0.4本工法与同类地下室承压水减压井封堵相比，场地易于布置、工程进度快、干扰因素少、有利于文明施工，能确保周围设施完好使用，不会造成因封堵失败，而影响地下室的使用，形成了好的经济效益。10.0.5施工现场的用水可取自地下降水管井中的排水，每天为项目提供约500吨的施工用水，仅此这一做法节约了一笔可观的直接成本。11 应用实例淮安苏宁电器广场项目工程11.1 工程概况淮安苏宁电器广场工程位于淮安市清河区淮海东路158号，工程总投资约为10亿元，用地面积8906.6平方米，总建筑面积约为88423.9平方
26、米。建筑主要功能为商业、写字楼及酒店式公寓，地下3层（负16米，最深处负21.9米，为淮安市目前在施最深基坑），地上裙房6层，高32米，塔楼41层，高168米，工程建成后将是淮安市标志性建筑。11.2 结构设计概况结构形式基础结构形式桩承台、筏板基础裙房结构形式框架剪力墙结构塔楼结构形式框架核心筒结构建筑结构安全等级二级抗震设防烈度7度建筑防火等级一级耐火等级一级建筑抗震设防类别主楼16层及地下一层为乙类，其余丙类抗震等级主楼18层剪力墙为特一级，以上为一级，框架为一级。地下1层及裙房框架二级，地下23层框架三级，剪力墙三级11.3 工程地质概况11.3.1 地形地貌本场地原为淮海大厦，地势平
27、坦，地面标高13.514.12m，相对高差0.62m,场地地貌类型属黄泛冲击平原。11.3.2 土层分布01层：杂填土（Q4m1）主要由粉土、粉质粘土组成，层顶标高13.50m-14.12m，层厚 0.9m4.3m，场地普遍分布； 02层：粘土（Q4a1）底部夹薄层粉土（或为粉质粘土），层顶标高9.8m-13m，层顶埋深 0.9m4.3m,层厚0.32.9m，场地普遍分布；03层：粘土（Q4a1）夹薄层粉质粘土，层顶标高8.44m-11.5m，层顶埋深 2.4m5.4m,层厚0.23.3m，场地普遍分布；04层：淤泥质粉质粘土（Q4a1）局部为淤泥质粉土，部分底部夹薄层粉质粘土，层顶标高6.6
28、m-10.2m，层顶埋深 3.7m7.3m,层厚0.43.7m，场地普遍分布；05层：粉土（Q4a1）局部为粉砂，夹薄层粉质粘土。层顶标高4.55m-9.53m，层顶埋深 4.5m9.3m,层厚10.214.3m，场地普遍分布；06层：粉细砂粉土（Q4a1）局部为粉土，夹粉质粘土，层顶标高-6.1m -4.77m，层顶埋深 18.8m19.6m,层厚8.911.3m，场地普遍分布；07层：细中砂（Q4a1）局部为粉砂，夹粉质粘土，层顶标高-16.37m -14.51m，层顶埋深 28.50m30.30m,层厚3.44.7m，场地普遍分布。（参见图11.4.2）图11.3.2 地质、地下水、支护
29、图11.4 基坑工程概况11.4.1 基础形式裙楼及主楼采用柱下桩承台。11.4.2 基坑规模基坑面积约7234，周长约452.3m。11.4.3 基坑开挖深度本基坑工程0.00m相当于绝对标高+14.35m，自然地面标高-0.80-0.40m，基坑底标高-16.40m（塔楼处-18.40m）。电梯井坑中坑部位超挖2.5、3.5m。11.4.4 基坑特点基坑形状不规则、深基坑(基坑最深处为-21.9m)、止水帷幕为悬挂式帷幕、地下水系丰富、地质情况变化较大。11.4 施工情况淮安苏宁电器广场项目，基坑设计阶段降水井数量为31口，后在基坑开挖过程中发现地下水水位仍较高，经论证和设计确认，最终确定降水井总数77口。自2012年6月6日，接收全部降水井起，经过50余批次、近一年半时间的努力，77口承压降水井全部成功封堵，整个施工过程中，水位始终保持平衡，为结构阶段施工，创造了有利条件，争取了时间，并且保证了基坑的安全性，几乎未对周边建筑物造成影响，得到各方一致好评。