江苏深基坑降水井快速封堵施工工法

'深基坑降水井快速封堵施工工法（NT2JGF-2008-06）江苏**二建集团有限公司深基坑降水井快速封堵施工工法11 江苏**二建集团有限公司1.前言长江三角洲经济高速发展，沿江城市将长江漫滩土地大量开发利用，仅南京河西新城区占地95平方公里，总投资1200亿元。长江漫滩地区高程低、地下水丰富且高渗透性，几乎所有建筑的地下深基坑施工都必须进行降水措施。地下结构施工期间，基坑持续降水，在地下结构完成后对地下结构内降水井的封堵往往是工程施工的难点，强大水压和水位快速上升的降水井必须在短时间封死，快速封堵必须确保安全并万无一失。传统封井方法各种各样，如混凝土干料满灌等，但均无统一标准和操作指导书，封井时容易出现混乱和突发情况，导致封井失败的现象经常出现，各施工企业对此均不断地进行技术创新与实践探索。江苏**二建集团有限公司在南京河西地区施工的南京奥体中心游泳馆、南京奥体新城住宅区等项目中，对深基坑降水井快速封堵工艺进行技术创新，并发明了封井装置且申请了国家专利，形成自己成熟的施工工法和详细的操作指导书，现已在企业内广泛应用。2.工法特点2.1.封堵须统一指挥、同时开始，完成取泵或弃泵后，立即进行封井盖安装或闷头安装阻水，并快速完成二道止水板焊接以达到快速封堵的效果。2.2.需充分做好准备和操作分工交底，封井过程相比其它方法操作简单、步骤少、速度快、无风险、成本低、效果佳。取泵井只需22分钟完成止水、弃泵井只需17分钟完成止水。整个工作持续时间可控制在70分钟内全部结束。2.3.降水期间水位控制准确，水泵更换维修方便，与其它降水工艺相比成本低、无风险、效果好，能够确保地下施工的安全、质量。2.4.封堵时可取出部分或全部水泵降低成本。3.适用范围适用于所有深基坑内降水井的封堵处理。11 4.工艺原理基础底板施工时，先预埋井套(已申报专利)，待地下结构完成后，通过数据分析、试验来确定方案、操作分工交底及各项准备，然后进行封堵操作，先封堵取泵井，再封堵弃泵井。取泵井采用封井盖安装，弃泵井（提前1天安装封井盖）采用闷头拧死，分别再填实混凝土干料，二层止水板焊接的方式形成止水确保封堵万无一失。在停泵、取泵、封井盖安装/闷头安装、止水板焊接等操作的全过程实践需分秒控制，要统一指挥，操作要娴熟、迅速、准确。5.施工工艺流程及操作要点5.1.施工工艺流程图5.1施工工艺流程图11 图5.2封井过程示意图5.2．操作要点5.2.1.材料制作加工图5.3封井装置制作放样图11 5.2.2封井套预埋根据制作放样图做好封井套，在基础底板施工时安装，安装顺序为：先绑扎板底钢筋（降水井套内的钢筋应断开，进行设计变更，边上增加加强筋）→井套吊运、安装（降水井管周边留井套直径大范围不浇筑混凝土垫层，安装井套前座浆，保持井套稳定）→绑扎上层钢筋，并将上下层钢筋与井套壁点焊，以保证混凝土浇筑时井套位置准确。5.2.3封井准备封井前准备工作包括水压、水位数据收集、方案编制和评审、有效性试验、编制详细操作指导书及交底。1、数据收集收集各降水井水位差（水面与基础底板面的距离）、水压、停泵后水位上升时间等数据并进行分析。如下表5.1降水井水位差、水压统计分析表表5.1井号施工期间水位平均差S1(m)强抽后水位差S2(m)目前水位差S3(m)水位上升至井套的时间t(min`s)停泵后水位上升速度v(cm/min)=S3/tJ10.91.40.94`4218.8J22.352.802.4512`0020.4………………另外，夏、冬季封井时，井内可能存在沼气，影响焊接操作，因此应对每个井进行沼气检测，检验可动火性。检测方法：用燃烧的长木条深入井口观察燃烧状况（检测要确保人员安全，离井口2m范围），在无火苗窜出情况下，近距离观察3-5min，火苗无明显变化后可确认为可动火。2、方案编制及评审方案除依据本施工工法编制外，最重要的是依据上述数据为各井进行分类。1）、根据上述数据初步确定二类封堵（即弃泵井封堵、取泵井封堵），将水位上升时间(t)较长的确定为取泵井，反之确定采用弃泵井。划分原则：A、根据经验，一般在t≥7min内可考虑为取泵井7，t≤7min内应考虑为弃泵井；B、弃泵井与取泵井的比例一般在3：1——1:4之间；C、弃泵井与取泵井的划分根据井的平面布置，交错选择，不能出现多个取泵井在紧靠的状况，必要时进行计算分析和论证。11 2)、根据初步确定的二类封堵后，再次进行试验收集第二次数据：先强力抽水2小时候，将确定的取泵井停机、弃泵井继续强力抽水，收集取泵井的水位上升时间。取泵井封堵试验记录分析表表5.2-1取泵井号当前水位差S1(m)强抽2t后水位差S2(m)水位上升至井套的时间t(min`s)停泵后水位上升速度v(cm/min)=S1/tQ22.452.8011`5720.5Q41.551.809`2018.2……………第二次强力抽水2小时候后全部停机，收集弃泵井的水位上升时间。弃泵井封堵试验记录分析表表5.2-2取泵井号当前水位差S1(m)强抽2t后水位差S2(m)水位上升至井套的时间t(min`s)停泵后水位上升速度v(cm/min)=S1/tJ10.91.305`1817.0J150.81.204`4017.1……………3)、根据试验记录情况分析、调整，最终确定二类井分类，编制完成施工方案。4)、方案交由建设、监理、专家等多方进行有效性评审，对不符合或存在问题的地方进行调整后复审。3、有效性试验根据方案分别选择1个水位上升速度最快的取泵井和弃泵井分别进行一次封堵试验，以检验方案有效性并为操作指导提供依据，如试验记录表如5.3。取泵井封堵试验记录分析表表5.3-1试验井号当前水位差S1(m)钢板盖紧固时间=(m`s)混凝土干料填实完成等待10min观察渗水情况一层止水板板焊接时间累计时间Q121.45`200`25/5`45渗水15cm不影响焊接15`3032min弃泵井封堵试验记录分析表表5.3-2试验井号当前水位差S1(m)闷头拧死时间=(m`s)混凝土干料填实完成等待10min观察渗水情况一层止水板板焊接时间累计时间Q150.81`100`30/1`40渗水16cm不影响焊接14`5027min经过试验评审，明证方案有效的、可行的。4、编制详细操作步骤及分工交底11 编制详细操作步骤及分工交底除依据方案外，最重要的是做好劳动组织安排以及突发事件的应急响应操作，必须建立在上述方案、试验、评审等工作得到的相关数据为依据进行安排。1)、组织管理及劳动配备组织安排必须详细、清楚，具体到责任人的清楚交底以及示范表演，尤其在有效性试验时，因各工程封井情况特殊，应安排参与封井的全部人员现场学习掌握。管理人员及劳动力配备表5.4序号人员责任工作人数一管理人员121总指挥(项目经理)第一责任人，全面负责并监督封井全过程，应对突发意外决策。配二名管理人员当助手分别做好外部后勤支持及现场突发情况掌控。12现场总指挥（项目副经理）封井第一执行人，负责劳动组织、分工，现场协调指挥。配一名施工员（手持大喇叭）协助做好号令传递、监督实施，封堵每口井要统一号令、同时操作23技术总指挥（技术负责人）监督并指导封井过程的操作，对过程动态控制，准确提供现场信息供现场总指挥执行，配一名技术员做好各井封堵过程的时间及状态记录，配一名资料员做好摄像及拍照。34实施负责人(总工长)负责实施过程的人员监督管理，突发情况的人员调配分工、后备人员的补充安排以及材料设备调运15封井责任人（水工工长）负责各井封井盖快速安装的实施及指导，对突发事件报告并应急处理26混凝土责任人负责混凝土干料填料及混凝土浇筑和收尾工作17电焊责任人负责二道止水板焊接进度、质量及人员安排18安全员负责全过程的安全行为和状态并应对突发状况1二劳动力(以16口取泵＋17口弃泵＝33口井为例计算)1081电工负责水泵停机、电焊供电、照明等全部用电工作32封井工/瓦工每井安排4人：2名水工＋2名瓦工实施提泵/弃泵→封井盖紧固/闷头拧死→灌混凝土干料→浇筑混凝土、收尾等除电焊外所有工作，并指派1名水暖工做负责人。并对每道操作完成时间记录并报技术员4×173电焊工每井安排1人、负责止水板焊接174后备人员应急突发事件及混凝土、电焊设备等材料设备调运20封井人员操作交底确认表表5.5序号姓名职务责任分工责任工作所需工具就位齐全交底清楚签字确认1黄胜项目经理总指挥详表5.4齐全……2陆忠项目副经理现场总指挥详表5.4齐全……3孙成伟技术负责人技术总指挥详表5.4齐全………………………………11 2)、突发事件的应急响应操作序号突发事件应急响应操作级别1水位上升过快，与试验数据有误1、用事先准备的水玻璃快速浇灌10cm，后再填料；2、加快第一道止水板电焊速度，2－3人同时施焊一级2紧固板螺栓固定出问题1、应事先检验每个螺栓的完好性；2、至少确保4颗拧死，然后加快焊接速度一级3电焊停电1、事先确认供电部门不会停电；2、突然断电后，现场应预备发电机二级4弃泵井坏泵用预先准备的完好水泵及时更换二级…………………5.2.4.封井前现场准备1、封井前一天，完成弃泵井的封井盖安装工作，安装期间继续抽水，水管及电缆从封井盖开口的镀锌管中穿出。2、封井前一天，落实好劳动组织安排及操作交底工作并做好记录。尤其所需水工、电焊工人数较多，必须由公司抽调人员协助。3、封井前一天，将所有需要的机械、设备、各种工器具全部落实到位，封井前将所有材料、设备按操作要求个就各位。尤其电焊机要求的数量较多，需由公司安排抽调协助，并提前一天在指定位置就位并试焊正常。封井盖紧固螺栓的扳手应专门特制加长，以便于迅速操作、提高效率。4、封井前将所有水泵开启强抽，一般在2-3小时内水位基本稳定到最低点，这是具备封井的最后一个条件。5.2.5.封井过程操作根据多次施工经验，取泵井封井过程操作时间在19-22min，弃泵井封井过程操作时间在14-17min之间。1、取泵井停机取泵:人员个就各位于取泵井，现场指挥统一用大喇叭发号指令，电工断电停机（同时检查断电停机井关闭有无错误）→封井工迅速取泵。过程应控制在1min内完成。　2、封井盖安装：封井工事先将井套上螺杆的保护膜清除干净，并涂好黄油。水泵由瓦工提出后，水工立即将封井盖安装就位并迅速拧紧螺栓，2人1组，6个螺栓共分3次拧死。过程应控制在3－5min完成。11 　　3、填料及一层止水板焊接：封井盖安装后，瓦工将提前准备就位的混凝土干料填灌至一层止水板（由于封井盖渗出水影响，混凝土干料吸收渗漏水避免影响止水板焊接）；紧接着电焊工立即开始一层止水板焊接，焊接安排1人（突发情况出现可增加2人），焊接时间应控制在13－15min内（过快影响焊缝质量、过慢将可能出现渗漏水上溢影响正常焊接）。4、弃泵井停机取泵、闷头拧死弃泵井停机取泵一般在取泵井一层止水钢板焊接全部完成并等待10min后检查无任何异样后进行。并将取泵井的工作人员按计划安排在弃泵井个就各位。现场指挥发号指令，电工断电停机→封井工迅速剪断水管和电缆（弃泵），水工迅速将闷头套上拧死。过程应控制在1min内完成。5、弃泵井填料和一层止水板焊接同取泵井操作。6、自取泵至一层止水板焊接完成，全过程的所有操作时间必须用分秒控制，所有人员做到心中有数，各项操作保切忌不能出错。主要负责人对出现的突发情况应果断及时做出响应。5.2.6.二次止水板焊接与混凝土浇筑1、混凝土浇灌和二层止水板焊接应在紧前工作完成并等待10min观察一层止水板无渗水、无泛泡、无湿潮等异样后进行。2、混凝土采用比底板混凝土高一标高的微膨胀混凝土浇筑（混凝土制作1组试块），二层止水板焊接操作同一层，但无时间限制，要确保焊接质量。3、全部工作完成后，收尾清理，检查整理所有工器具，调运机械设备等。5.3.效果评价与总结根据封井全过程的文字记录、录像、照片资料评价封井效果，总结经验和问题。由技术负责人组织召开评价会议，作为技术资料留存。6.材料与设备施工主要材料一览表(以33口井为例)表6-1序号材料名称单位数量备注1φ600钢管M30底板厚650mm210mm厚钢板M2653E4022焊条KG3504φ50镀锌钢管速接头个175闷头个206M14螺栓套21011 720厚φ360橡胶止水圈个35主要机械设备一览表(以33口井为例)表6-2序号设备名称单位数量1ZX5-400可控硅直流焊机台172备用水泵(防止坏泵)台33特制扳手套174混凝土手持震动棒台65氧乙炔气割设备(烘烤用)套46对讲机台167大喇叭支18摄像机、照相机台各19钢卷尺把210秒表支611小型器具若干7.质量控制7.1.混凝土浇筑质量验收执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002,井套、止水板焊接质量验收执行《钢结构焊接工程施工质量验收规范》。7.2.质量保证措施7.2.1.所采购的钢板、焊条等材料必须“三证”齐全。加强质量检测，严格按照规范要求进行抽样和试验，并做好标记，严把质量关。7.2.2.严格按施工方案做好封井前数据收集、有效性试验及施工准备工作，不得简略每道程序，不得以经验判断、武断施工。7.2.3.地下室空气潮湿，封井前需在地下室试验焊接性能并采取处理措施。封井电焊时，先用乙炔气在井套内烘烤，保持干燥。井边用砂浆围挡以防积水流入。8.安全措施8.1.施工前认真做好安全交底工作，明确各操作步骤的安全注意事项，还需做好安全用电、动火及焊接安全技术交底。封井全过程安全员密切监视安全行为和状态。8.2.听从指挥，切忌盲目操作，杜绝未断电就提泵、无口令就电焊的安全隐患。11 8.3.地下室潮湿、并有积水，电工应仔细检查电焊机、水泵、太阳灯等机具用电安全，尽可能减少电缆不在地面上拖拽的情况，封井期间2名电工现场监督用电安全。8.4.封井步骤分工细密、速度快、人员多，所有人要对操作动作做到心中有数、切忌忙中出错发生安全质量等突发情况。8.5.地下室照明充足，每个井要设置显著标志，以防繁忙中出现人员掉入井中。8.6.排水设施检查通畅、地下室积水提前排除并清扫干净。8.7.施工现场手持照明灯必须使用36v以下的安全电压。8.8.焊接施工人员持证上岗，动火需办理动火许可。9.环保措施9.1.整个施工过程中遵守工地制定的文明施工及环境保护的规章制度。9.2.全部工作完成后，收尾清理，检查整理所有工器具，调运机械设备等。9.3.取出的水泵维修保养，水管洗刷干净，电缆及分配箱整理后全部清点入库。废弃材料不得乱丢，分类回收或运至垃圾集中场处理。10.效益分析10.1．解决以往封堵工艺的高风险和高投入，可以快速无风险地完成降水井封堵，对工期、质量、安全文明有明显得施工效益。10.2．采用本工法，投入封井装置费用1160元/套，其他施工成本费为220元/口，合计封井成本为1380元/口（以奥体中心游泳馆33口井为例），计封井成本1380×33＝4.14万元。若采用在降水井内填满混凝土料在进行封堵，计成本约为[1000(封井简单装置费)元/井＋混凝土1m3费用280元/井＋人工及其它费600元/井]×33＝6.2万元＋突发意外风险费6.2×30%=8.07万元。回收水泵16只，节约16×400＝6400元。合计直接成本节约4.57万元。降水期间(若与导管引流基础外降水法相比)，可控制水泵开启，无需连续运转，节约降水台班费用，较少对地下水过分抽取的危害。以降水100天算，可节约降水成本12.0万元，且水泵可更换维修，降水期间无安全风险和紧急状况。11 10.3．采用本工法，止水板还可设计成法兰或螺纹连接，封井装置可以成套规模化生产，促进建筑技术进步。10.4．施工环保无污染、节约能源、资源，可以大规模推广。11.应用实例序号项目名称工程地点开竣工日期封井日期工程概况封井情况封井时间应用效果1南京奥体中心游泳馆南京市河西地区2003.1－2005.42003.10.1832000m2,框架3层，地下2层基坑面积3800m2，水位差7.5m，33口降水井，封取泵井16口，弃泵井17口，无突发事件，后期未出现异常70min良好2南京奥体新城A6块20-23栋及地库南京市河西地区2004.3－2005.62004.11.1538700m2,框架11层，地下1层基坑面积12600m2,水位差5.0m，38口井,封取泵井21口，弃泵井17口，无突发事件，后期未出现异常68min良好3南京奥体新城A5块14-17栋及地库南京市河西地区2005.8－2007.12006.4.838600m2,框架11层，地下一层基坑面积14700m2，水位差4.3m，28口井，封取泵井20口，弃泵井8口，无突发事件，后期未出现异常70min良好4苏州润华环球大厦苏州工业园区2007.11－2008.12008.1.28框架49层地下3层基坑面积14000M2,水位差22m,37口井,封取泵井22口，弃泵井15口，无突发事件，后期未出现异常68min良好11'