深基坑降水及降水井封堵的施工技术

柯志光

关键词：钉形双向搅拌桩；地基加固；施工技术

0引言

广州增城中铁房地产置业有限公司广东广州510000

摘要：本文主要针对深基坑降水及降水井封堵的施工展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对深基坑的降水及降水井封堵的施工作了详细的阐述和系统的分析，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：深基坑；降水井封堵；施工

随着城市建设的发展，建筑深基坑工程不断向地下延伸，基坑降水也逐渐成为一个较大的难题，而其中降水施工及降水井的封堵逐渐成为了深基坑工程的重要施工部分。因此，为了深基坑整体的施工质量，施工方就需要确保降水及降水井封堵建设的顺利进行，从而保证降水井封堵质量。

1应用工程概况

某工程地下室3层，基坑开挖深度为14.0～16.6m，场地混合稳定水位在0.6～1.8m，为混合水位，标高6.62～7.08m。弱承压水稳定水位埋深3.10～3.64m，水位标高4.75～4.98m。根据勘察揭示的场地岩土层结构特征分析，潜水主要分布在杂填土、淤泥粉质黏土以及粉砂互层中；弱承压水分布在砂性土、粗砂混砾石层中，如图1。

2管井封堵前期影响分析

管井降水一般会产生较大的地下水位下降漏斗，周围也会因水位下降产生地面沉降，造成周围道路破坏、建（构）筑物开裂、地下管线断裂等现象，因此管井降水需要考虑周围环境的影响。由于本基坑所处场地属于软土低区，且基坑中存在坑中坑的现象，对其坑中坑内水压进行实测，当潜水泵停止抽水后，水位会在30s内迅速漫上来，表明管井内水压较大，补给速度快，这对有效阻止地下水位的上升，保证建筑物结构顺利施工及防水效果均带来了很大的难度。

本工程设计的管井有两大类：疏干井与承压井。

为了满足施工进度，保证施工质量，根据降水设计的计算得出，疏干井在基础底板施工前可先行封堵，先行封堵的疏干井施工过程中，由于大量管井在同时进行降水工作，水位已降至基础底板以下，可以顺利封堵；而剩余的承压井不能封堵，这部分承压管井的降水工作一直持续到主体结构封顶，沉降后浇带浇筑完毕，地下室顶板覆土完成。承压井在基础底板施工时不能封闭，为了不影响基础底板施工，管井需要接长，做好管井接长部分与基础底板接触部位的防水措施，降水结束后的井口封堵就是一项很重要的工作。本工程由于基坑开挖深度之深，地下水位的高度之高，因此必须采用特殊的方法才能解决降水和控制水位的问题，本文主要叙述承压管井封堵的方法。

3基底承压管井封堵施工措施及解决方案

基于深基坑承压井的封堵我们采用了一种先预埋后封堵的处理方式来进行管井施工的方法，先封闭后导水，将地下水由堵变为导，解决了封堵时的涌水问题，使管井封堵过程不留质量隐患且施工易于操作，具体包括钢套管的制作与预埋，管井封堵配件的预制，封堵配件的安装与连接。

3.1钢套管的制作与预埋

3.1.1预埋套管选用的技术参数

（1）预埋钢管应采用无缝钢管，不得有严重锈蚀和损伤现象。

（2）预埋钢管内径的选择应利于排水管由此管中伸出，同时为了方便检查和更换潜水泵，防止泥砂进入等原因，不宜采用小于或大于深井井管内径的钢管。

（3）预埋钢管的长度和壁厚、底部预埋钢管钢板基础、水平止水钢板、钢筋锚固筋等部件的尺寸与位置、应根据垫层的厚度以及基础底板的厚度、钢筋配置情况、混凝土保护层大小、混凝土振捣时产生的侧压力、管构件的耐久性等因素来综合考虑，以确保预埋钢管位置的精确与稳定、方便施工和有利于建筑物总体防水效果。

3.1.2预埋套管制作的具体实施步骤

（1）预埋钢管为无缝钢管，直径275mm，壁厚5mm。钢管的长度为基础底板的厚度1500mm+底板以下的长度1100mm+出基础底板面以上500mm，其中500mm的高度是为了防止浇筑基础底板混凝土流入井内；钢管内径与管井内径相同。

（2）在管井底部填充砂石，填充至预埋钢管底部标高处，将预制的钢管深入基础底板以下部分用麻丝加油膏包裹后，放置在管井口进行居中对位。

（3）在距离基础底板下表面150mm处，上表面250处，沿预埋钢管的外壁设置厚度为5mm，宽150mm的环形止水钢片，并与之满焊，以防止地下水沿钢管外壁渗上来。

（4）在钢管外壁，离建筑物基础底板上下表面各200mm等间距焊接，4排（竖向）3层（横向）直径16mm长度400mm的锚固钢筋，用于钢管与基础底板混凝土的锚固连接。由于钢管位置处底板钢筋削弱，采用在预埋钢管500mm×500mm范围内，采用同底板相同规格级别的钢筋进行加强，每边各4根钢筋位于底板钢筋上方。

（5）当基础底板的钢筋绑扎完毕后，将钢管与底板上层钢筋焊接，使钢管在底板中稳固，钢管的预埋图如图2所示。

3.2管井封堵配件的预制

根据预埋管的内径，预制井口封堵配件，其制作步骤如下。

（1）切取厚度20mm，直径小于预埋管内径1～2mm的封堵钢板，中心开取22mm的圆孔（见图3a）。同时需要相同的封堵钢板，中间焊接一直径为80mm的吊钩（见图3b，3c）。

（2）购置直径为20mm，壁厚3mm，长为1420mm的成品无缝内套丝无缝钢管。

（3）将1420mm长的钢管焊接于封堵钢板的圆孔内，正反面均匀施焊，焊缝高度、宽度≥8mm，且不得有夹渣、裂痕、漏焊等现象。

（4）沿焊接钢管的外壁设置厚度为5mm，宽度258mm的环形止水钢片，并与之满焊，以防止地下水沿钢管外壁渗上来。

（5）取规格为直径14mm，壁厚3mm的无缝钢管，制作100mm的闷头外丝管，并进行试验。

3.3封堵配件的安装与连接

当建筑物主体结构施工完成、基坑回填、覆土加荷施工结束，符合设计抗浮条件并按设计要求停止降水后，即可进行封堵，具体方法如下。

（1）工序1

选择建筑所在地枯水期进行集中降水，待水位降至基础底板地面以下，迅速抽出潜水泵，将预制封堵配件用橡胶密封圈封闭，放置管井预埋管内基础底板以下，连接自吸泵进行降水，将水有组织的排出地下室外，如图4所示。

（2）工序2

采用钢筋支撑与封堵配件进行焊接连接，防止井内下部承压水顶托力将封堵配件顶上来，如图5所示。

（4）工序4

4施工过程注意事项

（1）严格控制预埋钢管的加工质量，尤其是止水翼环与钢管的焊接质量，止水环必须连接焊接，保证不漏焊，焊缝均匀、饱满、不得有沙眼和空洞。

（2）混凝土必须振捣密实，保证施工质量，浇筑高度刚好与基础底板上表面平齐，不得过高或过低。

（3）操作过程要迅速、密切配合，严格执行工人岗位责任制，工序交接，隐蔽验收、质量检查、安全等一系列保障体系。

（4）封堵过程中应进行水位监测，记录每天的抽水数量，控制封堵时水位，确保封堵质量，并进行成品保护。

（5）封堵结束后，应定期进行检查，看是否具有渗漏现象，及时采取补救措施。

5结语

深基坑降水及降水封堵施工质量的好坏将会影响到深基坑整体的施工质量。为此，做好相应方面的施工尤为重要。综上所述，本文就深基坑降水及降水井封堵的施工进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

参考文献：

[1]张永乐、张进、孙中昕、石蕾.深基坑降水井封堵施工技术[J].施工技术.2015（S1）.

[2]王明艳、周义宝.深基坑大水量降水井封堵施工技术[J].科技视界.2013（22）.

钉形水泥土双向搅拌桩是将钉形水泥土搅拌桩和双向水泥土搅拌桩的施工工艺相结合而成的一种新型的软土地基处理技术，吸收了常规水泥土搅拌桩的优点，充分利用复合地基应力传递规律，可以根据不同工程的需求，控制钻杆下钻和提升速度、送浆量、进入持力层电流等途径，提高成桩的几率和质量，在施工工期、施工操作的便捷性等方面具有明显优势，加之能够降低振动频率和噪音，因此受到了越来越多的重视与应用。但一般情况之下，钉形水泥土双向搅拌桩在应用过程中发生一些工程质量问题，会造成对水泥搅拌桩的成桩质量及其处理软基的效果，从而对整个施工质量造成直接影响，所以施工单位应该重视钉形水泥土双向搅拌桩施工技术施工质量，并加以控制，提升其应用效率，保障工程的整体效益。基于此，笔者结合工程实例，介绍了钉形水泥土双向搅拌桩的工艺原理和进行软土地基加固的施工工艺，从施工难点、工程施工的设备、工艺性的试桩以及质量控制几方面，对钉形搅拌桩的施工技术进行了论述。

1工程概况

某市政道路工程全长共11km，在工程的地质层中有两层不良地质，一是水塘和沟渠表层，二是淤泥质的粉质粘土～粘土。软土的土层具有流动性、高压缩性、触变性以及不均匀性的特点，道路的填方高度约为5～6m，水塘里的填方高度约为8m，为高填方的软土路堤。该道路工程底层主要是人工填土层和第四系的全新统冲积层，其土层构成从上到下具体是：

（1）1层土层主要为粉质粘土，颜色是灰黄色～灰褐色，较湿润，土壤为可塑性～软塑性，土层中存在少量的灰白色铝土及黑色的氧化物斑，局部有薄层的粉土，土层的厚度约为1～9m。

（2）2层土层主要为淤泥质的粉质粘土～粘土，颜色是灰色～灰褐色，土壤为可塑性～软塑性，饱和，局部有粘土，夹杂着粉砂、砂土以及腐殖质，土层的厚度约为0.6～15m。

（3）3层土层主要为细砂夹杂着粉质黏土，颜色是灰色和青灰色，土壤稍密～中密，饱和，局部有粉质粘土，土层的厚度约为9～35m。表1为土层的物理力学指标，在桩号的K8+720—K9+028路段的软土地基中主要选择钉形双向水泥土搅拌桩（25m）对其加固处理，让路基的承载力与沉降情况能满足工程施工的要求。

表1土层的物理力学指标

2钉形水泥土双向搅拌桩

2.1施工原理

钉形水泥土双向搅拌桩主要是结合了变截面与双向水泥土的搅拌技术来提高其施工质量，其中双向水泥土的搅拌桩技术是指通过改装搅拌桩的传动系统，有双动力的装置来代替单动力的装置，然后使用同心的双轴钻杆，并在内钻杆中安置正向的旋转叶片，而外钻杆则安置反向的旋转叶片，让钻杆内外的旋转方向正好相反，然后进行双向搅拌，避免水泥浆出现上冒的情况，保证水泥土搅拌均匀。变截面的搅拌桩技术主要是将伸缩叶片代替搅拌叶片，然后在桩长的深度范围中，利用旋转的伸缩叶片来形成各种直径桩体，并在桩体上部将旋转伸缩叶片张开，形成扩大头（钉形搅拌桩）。钉形水泥土双向搅拌桩和普通的搅拌桩对比，其桩身的质量均匀，功效较高，能提高土体上部分地基强度，避免路基沉降过快，且增大了桩体的距离，降低工程成本。

2.2施工工艺

“4搅3喷”是钉形水泥土双向搅拌桩在扩大头的部分常用的施工工艺，而在扩大头下面的下部桩身则常用的施工工艺是“2搅1喷”，图1是搅拌桩的具体施工工艺：

钉形水泥土双向搅拌桩的施工工艺具体为：

（1）定位桩机。主要步骤是施工放样、定位，然后将打桩机直接移到指定的桩位上，并保证其对中。（2）切土下沉。主要步骤为先启动水泥土搅拌机，让伸缩叶片一直张开到扩大头的设计直径为止，然后让搅拌机沿着导向架进行向下的切土，然后使用灰浆泵朝着土体喷洒水泥浆，让叶片朝着正反方向旋转，从而对搅拌土体进行切割，直至扩大头的设计宽度为止。（3）缩径的切土下沉。主要步骤为先将内外钻杆旋转方向进行改变，让伸缩叶片收缩，并收缩到下部桩体的设计直径为止，让叶片朝着正反方向旋转，从而对搅拌土体进行切割，直至下部桩体的设计深度为止，然后在桩底进行持续的喷洒水泥浆，搅拌时间至少为10s。（4）提升搅拌。主要步骤为关闭灰浆泵之后，提升搅拌机的工作效率，让叶片朝着正反方向旋转以对水泥土进行搅拌，直到扩大头的底面。（5）扩径以提升搅拌。主要步骤为先将内外钻杆旋转方向进行改变，让伸缩叶片一直张开到扩大头的设计直径为止，启动灰浆泵，让叶片朝着正反方向旋转以对水泥土进行搅拌，当其达到地表或者桩顶上的50cm处时，将灰浆泵进行关闭，保证搅拌的叶片扩大到扩大头的直径中。（6）搅拌下沉。主要步骤为扩大灰浆泵之后，让叶片朝着正反方向旋转以对水泥土进行搅拌，直至扩大头的设计深度为止。（7）提升搅拌。主要步骤为关闭灰浆泵之后，提升搅拌机的工作效率，让叶片朝着正反方向旋转以对水泥土进行搅拌，直到地表或者桩顶上的50cm处。（8）桩顶处理。主要步骤为在桩顶的1～1.5m范围里进行2次的喷洒水泥土以及搅拌。人工进行搅拌。

3钉形水泥土双向搅拌桩的施工

该市政道路建设施工中的钉形水泥土双向搅拌桩主要采取正三角形的布置方式，桩体之间的距离为1.8m，设计的桩长是25m，下部桩体的直径是0.6m，扩大头的直径是1m，长度是4m。对于钉形水泥土双向搅拌桩的施工要求为：在施工后的28d进行桩身抽芯取样检验，保证其抗压的强度在1.0MPa以上，复合地基的承载力应该在120kPa以上，由于搅拌桩多使用复合的硅酸盐水泥（PC32.5），用量占湿土质量12～15%，所以在现场进行配比实验时，水灰比为0.45～0.5。

3.1工程施工难点

由于搅拌桩的处理深度通常小于20m，所以为了保障成桩质量，在施工时通常将处理的深度选择为15m，如果设计的桩长为25m时，即使选择钉形水泥土双向搅拌桩，在施工上还是有较大的难度，主要是因为：

（1）对于钉形水泥土双向搅拌桩的工程施工经验较少，具体施工参数必须要在现场进行试验之后才能确定，而且还需要优化原油的施工工艺，在检验后保证桩身的质量可以满足设计需求才可以进行实施。

（2）施工设备性能要求严格。现如今，钉形水泥土双向搅拌技术通常选择的机架是普通的深层搅拌机配合双向的动力箱体以及变径钻头等改造而成，施工的机械结构较为简单，稳定性差，使得钉形桩处理深度受到限制，难以符合超长桩的建筑施工要求。因此，为了解决这些难题，应该从工程的施工设备、工艺性的试桩方式以及质量控制上着手。

3.2工程施工的设备

普通搅拌桩的塔架高度、动力机功率和桩架尺寸难以符合超长钉形桩施工需求，主要是因为桩架的动力箱体容易出现故障，功能和效用较差，在使用时框架晃动幅度大，稳定性差，因此对于钉形水泥土双向搅拌桩施工的成桩机械应该重新进行设计。而在SJB型的桩机结构中，框架尺寸将原有的尺寸扩大到10.5m×4.5m左右，动力机的功率也增大至2×45kW，质量为1.5t，而塔架高度是30m，配置的两台灰浆搅拌机容积是0.5m3，具体泵压为1500kPa，泵量是50L/min，通过试装测试，确定SJB型的桩机结构能满足钉形水泥土双向搅拌桩施工的要求。

3.3工艺性的试桩

为了在提高施工效率的同时，保障施工质量，让全线施工顺利开展，施工单位在进行正式施工的时候，应该提前进行工艺性的试桩，并对以下问题进行检查：

（1）查看水泥浆的喷浆量以及密度是否能满足工程施工的要求，并选择相应的输浆泵。

（2）检查标定装机实际的水泥浆喷洒量是否和电脑控制台记录相一致，以方便后期对工程施工质量进行控制，然后了解提升以及下沉阻力的实际情况，选择适合的设备功率、搅拌叶片宽度、搅拌叶片倾角以及搅拌头的形式等。

（3）检验水灰比和配合比是否能满足工程施工的要求，是否需要添加外加剂。

（4）了解和掌握搅拌桩的下沉、提升以及复搅速度，保证搅拌均匀，喷洒水泥浆量能满足工程要求。

（5）检查诸神的强度、尺寸。质量以及均匀性等。

（6）就复合地基的承载能力是否能满足市政道路的施工要求。根据试验可知，使用复合硅酸盐水泥的用量占湿土质量约15%，具体的水灰比是0.5，水泥浆密度是1.71，主要添加的外加剂是博特减水剂（类型为SBTJM-Ⅵ型），其添加量占水泥质量约1%，搅拌桩机的控制参数中，钻进喷浆的速度小于等于0.5m/min，提升的速度小于等于0.8m/min，外钻杆的转速大于70r/min，而内钻杆的转速大于50r/min。

3.4质量控制

为了保证市政道路施工质量，在进行钉形水泥土双向搅拌桩施工时应该对其进行质量控制，并检查具体的计量和施工记录，让施工各环节的质量得到有效的控制，以保证地基加固和成桩质量。具体的施工控制为：

（1）严格依照相关的设计文件来对桩位进行绘制，避免出现漏打的情况，然后根据施工图来进行放样，保证放样的偏差值小于50mm。

（2）在桩机移动到设计的位置之前，施工人员应该平整施工场地，避免因施工场地的原因使得桩机出现倾斜的情况。

（3）对于施工的水泥浆应该严格根据配合比要求对其进行拌制，并控制其用量和密度，保证每根桩柱使用的水泥用量能满足工程设计的要求。

（4）在进行钻进和提升速度时应该严格根据相关参数进行，因为如果钻进和提升速度没有得到有效的控制将会使得桩身的均匀性受到影响，在搅拌到桩底的时候，应该保证持续喷浆和搅拌时间大于30s，确保桩底的强度和质量。

4结束语

总之，钉形水泥土双向搅拌桩与常规水泥土搅拌桩相比具有较大的经济优势，具有处理深度大、搅拌均匀、扰动小、施工周期短、节约投资等特点，已广泛应用于基础设施建设中。为了促进钉形水泥土双向搅拌桩技术的更好发展，我们仍要结合大量的工程实践，不但需要从设计、施工、检测亦或是标准的编制等方面还需要从工程应用中多积累宝贵经验，对其加固机理及设计方法进行系统研究，不断完善其不足之处，令钉形水泥土双向搅拌桩这项技术可以更好地发挥所长，缩短施工工期、获取更高的经济效益以及社会效益。

参考文献：

[1]罗啟钜.浅谈钉形水泥土双向搅拌桩施工技术应用效果[J].科技创新导报.2015（11）

[2]李伟明.钉形水泥土双向搅拌桩处理软土路基的设计与施工技术探讨[J].交通标准化.2012.（14）