CN102518141B - 一种分段控制的深基坑降水疏干-减压合成井 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分段控制的深基坑降水疏干-减压合成井，包括高压导气管、井管、潜水含水层滤管、气囊止水盘（包括环形钢槽、气囊、连接件、密封垫片、进气口、橡皮筋）、承压含水层滤管、沉淀管、气泵。本发明可将深基坑降水中的潜水疏干井和承压水减压井合二为一，在潜水含水层和承压含水层中分段设置滤管，在两段滤管中间设置气囊止水盘。成井施工完成后，启动气囊止水盘，通过高压气体张开气囊，并使之在环形钢槽内充分张开，实现井管内潜水和承压水的分离。在需要开启减压井时，气囊放气并抽气，在内置橡皮筋及负压的作用下气囊恢复到原位，下入水泵至承压水井管段，进行潜水含水层和承压含水层的共同排水。该合成井克服了以往混合井中潜水和承压水无法分离，长时间抽取承压水而产生环境地质问题的难题，实现了两井合一的目的，从而大大减少了降水井数量。

Description

一种分段控制的深基坑降水疏干-减压合成井

技术领域

本发明属于主要用于市政工程、工业与民用建筑工程深基坑降水领域，具体涉及一种一种分段控制的深基坑降水疏干-减压合成井。

背景技术

目前，在基坑降水中，由于混合井无法实现井内潜水和承压水的隔离，致使疏干井和减压井分设，大大增加了工程造价，同时由于基坑内布井过多，妨碍了开挖支护施工工序，在井的保护方面也造成了极大的困难，而本发明在保证潜水疏干和承压水减压分别可控的情况下，实现了疏干井和减压井两井合一，大大降低了工程成本，减少了施工时间，减少了水泵的数量，减少了电费开支，减少了施工完毕后割除井管和封井的成本，具有较高的实用价值和市场前景。

对现有的技术文献检索发现，功能要求与本发明相似的技术主要分为两类，一类是通过在井内预定深度设置阀门(板式阀门或锥式阀门)实现疏干井和减压井的两井合一，例如上海地矿勘察有限公司的可控式一井分层降水施工方法（专利号：CN101070704A）、上海交通大学的基坑潜水与承压含水层一井分层联合降水的方法（专利号：CN101092818A）中所用到的可控止水装置；另一类是通过从井口下入气囊到预定深度充气膨胀实现疏干井和减压井两井合一，例如上海广联建设发展有限公司的能同时用于疏干和减压降水的管井（专利号：CN201176596Y）中所用到的气囊式隔水塞以及活塞式隔水塞。虽然阀门隔水效果好，但由于井下安装阀门所需空间较大，因此需较大直径的钻孔；气囊式隔水塞（活塞式隔水塞）虽然能方便调节设置深度，但是，在承压水水头较高的情况下，隔水塞难以下到预定深度。总之，这两类技术由于其自身的缺陷在现场实践过程中存在一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种装备有体积小巧、开启方便、隔水效果好的分段控制的深基坑降水疏干-减压合成井，实现疏干井和减压井两井合一和单井内部的潜水-承压水隔离以及确保其隔离效果。

本发明提出的分段控制的深基坑降水疏干-减压合成井，由高压导气管1、封孔段2、滤料段3、高压导气管控制支架4、潜水含水层滤管5、孔壁6、井管7、气囊止水盘8、止水段9、承压含水层滤管10、沉淀管11和气泵12组成，其中：井管7位于孔壁6内，高压导气管控制支架4固定于井管7外壁上，井管7在潜水含水层处与潜水含水层滤管5相连，井管7在承压含水层处与承压含水层滤管10相连，在隔水层14段，井管7与气囊止水盘8相连，气囊止水盘8外包裹有止水段9，止水段9一侧为孔壁6；井管7外壁与孔壁6之间设有滤料段3，在井口处，井管7外壁与孔壁6之间设有封孔段2；高压导气管1通过高压导气管控制支架4固定于井管7的外壁上，承压含水层滤管10下部为沉淀管11；

所述气囊止水盘8由钢槽86、进气口81、连接件82、气囊83、密封垫片84和橡皮筋85组成，钢槽86为环形结构，环形钢槽86的半环固定气囊83，另外半环为喇叭口，当气囊83张开时可准确挤入钢槽86；连接件82位于钢槽86半环和气囊83之间，钢槽86另外半环内设有密封垫片84，所述密封垫片84的两端分别与连接件82两端连接，构成一个环形结构，起隔水作用；气囊83一端设有进气口81，进气口81连接高压导气管1，高压导气管1另一端连接气泵12；气囊83内部设有橡皮筋85，在气囊83放气收缩时使其恢复到原位。

本发明中，所述气囊83为高强橡胶材质，加压范围为0-2MPa。

本发明中，所述气泵10预设压力值，调压阀工作压力范围为0-5MPa，控制精度为0.01MPa。

本发明的工作过程如下：

1、洗井：管井施工完成后，按常规工法进行洗井，洗至水清、砂净；

2、潜水含水层疏干：洗井完成后，打开气泵10的阀门进行充气，气囊止水盘开始工作，气囊83逐渐张开，切断潜水含水层与承压含水层之间的水力联系，下入水泵开始潜水含水层的疏干降水，直至潜水含水层的疏干工程结束；

3、承压含水层降压：当基坑开挖进入到需降低承压含水层水头时，关闭气泵10的阀门并对气囊止水盘8进行放气并抽气，气囊83在橡皮筋85和负压的作用下回到气囊止水盘8内，潜水含水层与承压含水层连通，下入水泵至承压含水层开始承压含水层的减压降水，直至承压含水层的减压工程结束；

4、封井：在确保气囊位于气囊止水盘内后，按常规工法进行封井。

由于采用上述技术方案，本发明不仅实现了疏干井和减压井两井合一，而且具有以下有益效果：

1、气囊止水盘外径较小，避免了大直径钻孔成井；

2、降水过程中能轻易实现潜水与承压水的隔离，且隔水效果良好；

3、对洗井、抽水工序无明显影响；

4、操作简便，性能稳定、可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1所示气囊止水盘处于开启状态的结构示意图。

图3是图1所示气囊止水盘处于关闭状态的结构示意图。

图4是图3所示气囊止水盘处于关闭状态的剖面结构示意图。

图中标号：1-高压导气管；2-封孔段；3-滤料段；4-高压导气管控制支架；5-潜水含水层滤管；6-孔壁；7-井管；8-气囊止水盘；9-止水段；10-承压含水层滤管；11-沉淀管；12-气泵；13-地面；14-隔水层；81-进气口；82-连接件；83-气囊；84-密封垫片；85-橡皮筋，86-钢槽。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种分段控制的深基坑降水疏干-减压合成井，包括井管7（包括高压导气管控制支架4）、潜水含水层滤管5、承压含水层滤管10和沉淀管11，井管7外壁和孔壁6之间自上而下为采用止水粘土的封孔段2、滤料段3、隔水层14中设置采用止水粘土的止水段9，位于地面13上的气泵12，所述气泵12采用氮气瓶，还包括设置在隔水层14中连接上、下两段井管7的气囊止水盘8；在先行的疏干降水阶段，打开氮气瓶，使气囊83张开，隔离潜水与承压水，避免在疏干潜水的同时抽取承压水；进入减压降水阶段时，对气囊83进行放气、抽气，在气囊83内置的橡皮筋85和负压作用下，气囊83恢复原位，下入水泵对承压含水层进行减压降水。如图2、图3、图4所示，气囊止水盘8由进气口81、连接件82、气囊83、密封垫片84以及橡皮筋85构成。

如图2所示，管井施工完成后，气囊止水盘8处于开启状态，气囊83位于钢槽86内，此时，可进行洗井工序。

进一步的，当基坑需进行潜水疏干工序时，如图3所示，气泵12通过进气口81对气囊止水盘8进行充气，气囊止水盘8开始进入关闭状态，气囊83在气泵12的高压气体作用下张开，并完全挤入钢槽86另外半环内，在连接件82、气囊83、密封垫片84的共同作用下，潜水与承压水之间的水力联系被切断，此时下入水泵进行潜水含水层的疏干降水；如图4所示，密封垫片84与钢槽86相连，与密封垫片84相连的钢槽86半环为喇叭形开口，便于气囊83顺利挤入。

进一步的，当需要开启气囊止水盘8进行承压含水层减压工序时，关闭气泵12并进行抽气，在负压及图4所示橡皮筋85作用下，气囊恢复到原位，如图2所示，此时下入水泵进行承压含水层的减压降水。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本技术领域的人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的提示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种分段控制的深基坑降水疏干-减压合成井，其特征在于：由高压导气管(1)、封孔段(2)、滤料段(3)、高压导气管控制支架(4)、潜水含水层滤管(5)、孔壁(6)、井管(7)、气囊止水盘(8)、止水段(9)、承压含水层滤管(10)、沉淀管(11)和气泵(12)组成，其中：井管(7)位于孔壁(6)内，高压导气管控制支架(4)固定于井管(7)外壁上，井管(7)在潜水含水层处与潜水含水层滤管(5)相连，井管(7)在承压含水层处与承压含水层滤管(10)相连，在隔水层(14)段，井管(7)与气囊止水盘(8)相连，气囊止水盘(8)外包裹有止水段(9)，止水段(9)外侧为孔壁(6)；井管(7)外壁与孔壁(6)之间设有滤料段(3)，在井口处，井管(7)外壁与孔壁(6)之间设有封孔段(2)；高压导气管(1)通过高压导气管控制支架(4)固定于井管(7)的外壁上，承压含水层滤管(10)下部为沉淀管(11)；

所述气囊止水盘(8)由钢槽(86)、进气口(81)、连接件(82)、气囊(83)、密封垫片(84)和橡皮筋(85)组成，钢槽(86)为环形结构，环形钢槽(86)的半环固定气囊(83)，另外半环为喇叭口，当气囊(83)张开时可准确挤入钢槽(86)；连接件(82)位于钢槽(86)半环和气囊(83)之间，钢槽(86)另外半环内设有密封垫片(84)，所述密封垫片(84)的两端分别与连接件(82)两端连接，构成一个环形结构，起隔水作用；气囊(83)一端设有进气口(81)，进气口(81)连接高压导气管(1)，高压导气管(1)另一端连接气泵(12)；气囊(83)内部设有橡皮筋(85)，在气囊(83)放气收缩时使其恢复到原位。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述气囊(83)为高强橡胶材质，加压范围为0-2MPa。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述气泵(12)预设压力值，调压阀工作压力范围为0-5MPa，控制精度为0.01MPa。

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