用于超高层高水压深井降水井的封井方法及封井装置与流程

本发明涉及一种深井降水井的封井技术领域，尤其涉及一种用于超高层高水压深井降水井的封井方法及封井装置。

背景技术：

随着城市建设的发展，建筑地下室深度不断增加，基坑就越来越深，对基坑降水的要求也越来越高，水位降不到要求，基坑就容易出现危险。而降水井就是为降低地下水位打的井，打完后放入水泵抽取地下水，降低地下水的水位，是保证基坑顺利施工的常用措施之一。但对于超高层高水压深井降水井来说，因降水井口径大、水位高、水涌速度快等现象的存在，封堵难度巨大。

为解决上述问题，实现有效封堵，常规方法是：先用潜水泵将降水井内的水排出，至降水水位线达到设定值；然后，关闭并丢弃潜水泵，向降水井内快速注入由水玻璃胶，利用该水玻璃胶的速凝性逐步封堵、减小降水井排水口径到口径为零；最后，在降水井井口焊接封水盖板，完成封堵。

上述方法虽能有效地解决超高层高水压深井降水井的封堵难题，但却存在以下问题：

1、主要依靠水玻璃胶作用速凝防水剂来阻挡高压水的涌出，其凝结速度必须很快，一般为几分钟，故工地上使用时必须做到即配即用，需要高效的现场施工速度，对工作人员的要求高。

2、在水玻璃胶凝结的同时，降水井内的水位仍会快速高压上升，对水玻璃胶的冲击力度巨大，致使水玻璃胶分裂离析飞溅到工作人员身上，安全隐患大。

3、在高压水位的冲击下，水玻璃胶的凝结形状为两边厚中心薄的倒凹形，当上方封水盖板焊接不全存在缝隙时，降水井内的高压水无法处于静态，会逐步撞击水玻璃胶的薄弱处，轻者渗水，重者冲开封水盖板涌水，由于水玻璃胶和封水盖板已经置于降水井井口，无法在上方再次加道封堵，基本属于一次施工作业，没有补救的可能，封堵耐久性差。

4、相对于普通的水泥砂浆而言，水玻璃胶的环保性能低、价格更高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种成本低、持久耐用、绿色节能环保、施工方便的用于超高层高水压深井降水井的封井方法及封井装置。

本发明提供的这种用于超高层高水压深井降水井的封井方法，包括如下步骤：

（1）、根据降水井内径制作封水板，在该封水板上无缝焊接注浆管、排水管和套管；

（2）、通过套管将封水板套装在潜水泵的抽水软管上，将该潜水泵放入降水井内进行抽水作业，并保证潜水泵的抽水速率大于降水井内水位的上升速率；

（3）、在潜水泵进行抽水作业的同时，将步骤（1）中制作的封水板满焊于降水井内；

（4）、待焊缝冷却后，关闭潜水泵并快速封堵注浆管、排水管和套管，观察焊缝处是否渗水；

（5）、如渗水则打开套管开启潜水泵继续抽水作业，并在渗水位置进行补焊处理，再重复步骤（4）；如不渗水则打开注浆管向降水井内进行高压注浆并打开排水管排水；

（6）、待排水管内冒出浓稠水泥浆后，先对冒出的浓稠水泥浆取样制作试块并封堵排水管，注浆管稳压注浆至设定值，将试块采用与降水井内浓稠水泥浆凝固的同等条件进行养护；

（7）、待试块达到设定强度后，在封水板上浇筑混凝土封井。

为提高降水井封堵整体耐久性，实现零渗漏的目的，根据降水井内径至少制作两个止水板，待步骤（7）中所述的封井作业完成后，将止水板上下间隔的满焊于降水井井口内。

为方便实用，在所述套管内设置挂钩，在所述步骤（4）中关闭潜水泵的同时将潜水泵的抽水软管及电缆线取回放置在挂钩上备用。

为提高封水板的耐久性，在所述步骤（7）中，先采用柔性防水涂料对封水板进行全封闭处理，再浇筑微膨胀抗渗细石混凝土封井。

在所述步骤（3）中，需待降水井内水位线下降至距离井口至少450mm处，再在潜水泵进行抽水作业的同时，将步骤（1）中制作的封水板满焊于降水井内距离井口260～330mm处。

本发明还提供了一种实施上述封井方法的封井装置，包括无缝焊接于降水井内的封水板，在该封水板上焊接有注浆管、套管和排水管，在所述注浆管和排水管的上端均安装有控制阀，在所述套管顶部螺纹连接有封水盖帽，在所述封水板上浇筑有混凝土层。

为提高封水板的耐久性，在所述封水板与混凝土层之间涂刷有柔性防水涂料层，所述混凝土层采用微膨胀抗渗细石混凝土。

为方便实用，在所述套管内设有挂钩。

为保证封水效果，在所述封水板与降水井的内壁之间沿周向均匀焊接有若干三角加劲板。

为保证封水效果，在所述注浆管和排水管顶部均螺纹连接有封堵盖帽。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、选用抽水速率大于降水井内水位上升速率的潜水泵进行抽水，在抽水的同时对封水板进行焊接施工，即可满足封水板焊接在井内的要求，能根据实际需要在封水板上方进行加道封堵，适用性更强；又可避免施工物在高压水的冲击下飞出降水井，砸伤工作人员，安全性能更好。

2、在抽水的同时对封水板进行焊接施工、在封水板上浇筑混凝土封井施工，均为常规的施工方式，不需要在施工现场特定制作，不需要高效的现场施工速度，环保性能高、价格低，对工作人员的要求低。

3、焊接完成封水板后，可立马关闭注浆管、套管和排水管，使井内呈现静态水，随水压增大，检验焊缝质量，确保不出现渗漏情况再进行高压注浆，保证封水板的持久耐用。

本发明结构简单、操作方便，封井质量高、封井效率好、封井成本低、绿色节能环保。

附图说明

图1为本发明用于超高层高水压深井降水井的封井装置的安装结构示意图。

图2为图1中A-A处剖视结构示意图。

图3为本发明用于超高层高水压深井降水井封井后的结构示意图。

图中示出的标记及所对应的构件名称为：

1、降水井；2、封水板；3、注浆管；4、套管；5、排水管；6、控制阀；7、封水盖帽；8、混凝土层；9、柔性防水涂料层；10、挂钩；11、三角加劲板；12、止水板；13、封堵盖帽；14、潜水泵抽水软管；15、电缆线。

具体实施方式

本发明这种用于超高层高水压深井降水井的封井方法，包括如下步骤：

（1）、根据降水井内径制作封水板，在该封水板上开设三个通孔并对应无缝焊接规定长度的注浆管、排水管和套管；

（2）、通过套管将封水板套装在潜水泵的抽水软管上，将该潜水泵放入降水井内进行抽水作业，并保证潜水泵的抽水速率大于降水井内水位的上升速率；

（3）、待降水井内水位线下降至距离井口至少450mm处时，在潜水泵进行抽水作业降低水位的同时，先采用电吹风将焊接处钢套管吹干，再将步骤（1）中制作的封水板通过无缝焊接的方式焊接在降水井内距离井口260～330mm处，其中，要求注浆管口底部距离井底500mm左右，鉴于焊接点一般位于深层地下室，空间较小，需采用两台鼓风机作业，一台送风，确保焊接处新鲜空气供给，一台排风，确保焊接时产生的气体及时排开，避免焊接工人吸入焊接产生的废气；

（4）、待焊缝冷却后，关闭潜水泵并快速封堵注浆管、排水管和套管，观察焊缝处是否渗水；

（5）、如渗水则打开套管开启潜水泵继续抽水作业，并在渗水位置进行补焊处理，再重复步骤（4）；如不渗水则打开注浆管向降水井内进行高压注浆并打开排水管对降水井排水；

（6）、待排水管内冒出浓稠水泥浆后，先对冒出的浓稠水泥浆取样制作试块并封堵排水管，同时通过注浆管稳压注浆至注浆机设定的压力值再封堵注浆管，将试块采用与降水井内浓稠水泥浆凝固的同等条件进行养护；

（7）、待试块达到设定强度后，再次打开排水管，若不出现渗漏水后再封堵排水管；若存在渗漏水，则通过注浆管高压注射聚氨酯灌浆料进行封堵处理后，再封堵排水管和注浆管；最后在封水板上浇筑混凝土封井。

为杜绝作为第一道止水功能的封水板因施工时间长、老化导致的细微渗水，提高降水井封堵整体耐久性，实现降水井部位零渗漏的目的，在本发明中还可根据降水井内径至少制作两个止水板，待上述步骤（7）中封井作业完成后，将止水板通过无缝焊接的方式上下间隔的焊接在降水井井口内。

为方便在焊缝渗水时使用同一潜水泵进行抽水作用，降低成本，在套管内设置有挂钩，在步骤（4）中关闭潜水泵的同时可将潜水泵的抽水软管及电缆线取回放置在挂钩上备用。

在本发明中，完成注浆工作后，可先在封水板上涂刷柔性防水涂料进行全封闭处理，再在柔性防水涂料上浇筑微膨胀抗渗细石的混凝土实现封井，从而提高封水板耐久性。

从图1至图3可以看出，本发明还提供了一种用于超高层高水压深井降水井的封井装置，包括封水板2、注浆管3、套管4和排水管5，封水板2无缝焊接在降水井1的内壁上，在封水板2上开有三个与注浆管3、套管4和排水管5对应的通孔，注浆管3贯穿于对应的通孔并与封水板2无缝焊接，套管4和排水管5无缝焊接在封水板2上方并与相应的通孔对接，在注浆管3和排水管5的上端均安装有一控制阀6，在套管4顶部螺纹连接有一封水盖帽7，在封水板2上方涂刷有柔性防水涂料层9，在该柔性防水涂料上填充有微膨胀抗渗细石的混凝土层8。

从图1至图3还可以看出，在本发明套管4内设有用于悬挂潜水泵上潜水泵抽水软管14及电缆线15的挂钩10，在封水板2与降水井1的内壁之间沿降水井1的周向均匀焊接有若干三角加劲板11，在混凝土8上方的降水井1内至少无缝焊接有两个止水板12，在注浆管3和排水管5顶部均螺纹连接有封堵盖帽13。

在本发明中，封水板2和止水板12由6mm厚钢板制成，注浆管3由3mm壁厚的DN25镀锌钢管制成，套管4由3mm壁厚的DN150镀锌钢管制成，排水管5由3mm壁厚的DN15镀锌钢管制成，控制阀6有两个并分别为DN25和DN15的管井铜球阀，潜水泵扬程不小于50米，三角加劲板11由10mm厚钢板制成。

在本发明中，使用上述封井装置进行超高层高水压深井降水井的封井过程如下：

1、施工准备：

a、材料、设备准备：

电焊机一台；氧气乙炔气割机、抽排风机一台；

b、人员准备：

专业电工一名、电焊工一名、辅助焊工一名、施工管理人员一名、安全员一名；

2、将降水井1内径现场实量尺寸，将封水板2按尺寸切割成型，封水板2上按布局位置开通孔并对其进行防腐防锈处理；将3mm壁厚的DN25、150、15镀锌钢管按照要求长度分别焊接在封水板2相应位置形成注浆管3、套管4和排水管5，在注浆管3和排水管5上安装控制阀6，在套管4内焊接挂钩10，所有焊缝由专业焊工采用二氧化碳气体保护焊，确保焊缝饱满；

3、通过套管4将封水板2套装在潜水泵的抽水软管14上，将该潜水泵放入降水井1内进行抽水作业，并保证潜水泵的抽水速率大于降水井内水位的上升速率；

4、待降水井内水位线下降至距离井口至少450mm处时，在潜水泵进行抽水作业降低水位的同时，先采用电吹风将焊接处钢套管吹干，再将上述步骤2中制作的封水板2通过无缝焊接的方式焊接在降水井1内距离井口260～330mm处，其中，要求注浆管3口底部距离井底500mm左右，鉴于焊接点一般位于深层地下室，空间较小，需采用两台鼓风机作业，一台送风，确保焊接处新鲜空气供给，一台排风，确保焊接时产生的气体及时排开，避免焊接工人吸入焊接产生的废气；

5、待焊缝冷却后，关闭潜水泵，将潜水泵的抽水软管14及电缆线15取回放置在挂钩10上备用，快速关闭两控制阀6及旋紧套管4上的封水盖帽7从而封堵注浆管3、排水管5和套管4，观察焊缝处是否渗水；

6、如渗水则取下封水盖帽7打开套管4，取出套管4内的抽水软管14及电缆线15，开启潜水泵继续抽水作业，并在渗水位置进行补焊处理，再重复上述步骤5；如不渗水则先对套管4及封水盖帽7做防腐防锈处理，在排水管5上螺纹连接一3mm壁厚的带直接接头的DN25镀锌排水管，再打开注浆管3上的控制阀6向降水井1内进行高压注浆，并打开排水管5上的控制阀6对降水井1排水；

7、直至排水管5内冒出浓稠水泥浆后，先对冒出的浓稠水泥浆取样制作试块并关闭排水管5上的控制阀6封堵排水管5，同时通过注浆管3稳压注浆至注浆机设定的压力值，再关闭注浆管3上的控制阀6封堵注浆管3，将试块采用与降水井内浓稠水泥浆凝固的同等条件进行养护；

8、待试块达到设定强度后，再次打开排水管5上的控制阀6，若不出现渗漏水后再关闭该控制阀封堵排水管5；若存在渗漏水，则通过注浆管3高压注射聚氨酯灌浆料进行封堵处理后，再关闭两控制阀6封堵排水管5和注浆管3；最后在注浆管3和排水管5上方盖好封堵盖帽13，在封水板2上涂刷柔性防水涂料层9进行全封闭处理，再在柔性防水涂料层9上浇筑微膨胀抗渗细石的混凝土层8封井；

9、在距离降水井1的井口100mm处、50mm处上下间隔的无缝焊接2块完整的止水板12。