CN103758144A - 一种用于同时疏干和减压降水的管井及其降水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于同时疏干和减压降水的管井，包括井管，井管包括自下而上依次贯通设置的沉淀管、减压滤水管、减压井壁管、疏干滤水管以及疏干井壁管，减压井壁管和疏干滤水管的交接处通过密封板隔断形成下部减压井管和上部疏干井管，密封板上安装有自流管，自流管包括进水管段和出水管段，进水管段具有进水口，出水管段沿轴向依次设置为多个出水管段，每个出水管段具有侧壁出水口和上端出水口，侧壁出水口和上端出水口均为可开闭结构，该管井简化了降水工序，提高了降水成功的概率，降低了工程费用，加快工程施工进度，提高深基坑开挖安全系数，简化了封井工作，本发明还公开了一种使用上述管井的降水方法。

Description

一种用于同时疏干和减压降水的管井及其降水方法

技术领域

本发明涉及一种用于同时疏干和减压降水的管井，具体还涉及一种用于同时疏干和减压降水的管井的降水方法。

背景技术

目前，随着城市化建设步伐的加快，轨道交通建设高速发展，大型深基坑工程日益增多，由于地下水(潜水、承压水)的存在，对基坑开挖和地下建(构)筑物施工往往产生不利影响或构成安全威胁，需要借助疏干降水(使作业面相对干燥)和减压降水(消除承压水顶托力对基坑底板稳定所造成的威胁)措施来方便坑内作业，尤其保障地下施工过程的安全，因此，深基坑降水已成为基坑工程中必不可少的施工措施之一，通常情况下，深基坑降水工程普遍使用深井降水(亦称管井降水)的方法，该方法一般包括两种工艺手段:一是以降低或疏干基坑深度内非承压含水层中的地下水为目的所采取的疏干管井降水，通过疏干降水可减少开挖土体含水量，提高土体抗剪强度与基坑稳定性，便于机械挖土，坑内施工作业;二是以降低基坑深度以下(有时也包括处于基坑深度内)承压含水层的水头压力为目的所采取的减压管井(亦称降压管井)降水，通过减压降水，降低承压水头，防止当基坑开挖到一定深度时，坑底承压水冲破上覆土层，即形成所谓基坑突涌。

目前，在实际的基坑降水工程中，技术上，以疏干降水为目的疏干井和以减压降水为目的减压井是分开布置打设的，从而造成基坑内管井数量众多，带来很多弊端（特别是针对平面面积小但开挖深度大的地铁车站深基坑）：（1）井管间距小，挖土机无法充分伸开机臂工作，降低了挖土效率，影响了工程进度；（2）井管被机臂碰坏的概率增大，从而无法正常进行降水工作，随后土体含水量增加，导致挖土困难，挖机甚至可能陷入土中而损坏；减压管井被破坏甚至直接导致基坑突涌，严重影响基坑周边环境；（3）需投入更多的材料（井管、滤料等）、降水设备及人工 。

授权公告号为CN 201176596Y的中国实用新型专利公开了一种能同时用于疏干和减压降水的管井，涉及建筑工程技术领域;所要解决的是深井降水功能井点的工艺优化的技术问题，该管井包括井管，井管内自上而下的真空泵、滤管、低于基坑底部平面的潜水泵，井管外自上而下的封孔止水粘土、滤料、低于基坑底部平面的止水粘土和滤料，还包括井管内设于潜水泵下所需深度的一规格与所设管井直径相匹配的、能方便调节设置深度和隔水效果应变功能的管井隔水塞装置。在疏干降水阶段，使隔水塞实现隔水功用以方便疏干降水，进入减压降水阶段，消除隔水塞隔水功用，实施对承压含水层的减压降水，上述实用新型具有能降低工程费用，节约资源，加快施工进度，方便坑内作业，有利于施工安全，但是由于在管井中使用了隔水塞装置，通过隔水塞装置来实现疏干降水和减压降水的分别进行，而由于隔水塞装置的密封性能很难得到保障，因此在进行上部潜水层的疏干降水前，必须对隔水塞装置进行水密性检测，验证隔水塞已完全阻断上下的气水连通后，即可开始潜水层的疏干降水，直致疏干阶段的降水运行结束，由此增大了施工的复杂性和难度，且很难保证疏干降水能顺利进行，同时上述实用新型中的管井需要配合使用真空泵，提高了施工成本，另外，在后续的封井时容易出现“封不住”的渗水现象，很难实现在干燥环境下封井的可能性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于同时疏干和减压降水的管井，该管井简化了降水工序，提高了降水成功的概率，降低了工程费用，加快工程施工进度，提高深基坑开挖安全系数，简化了封井工作。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种用于同时疏干和减压降水的管井，包括井管，所述井管包括自下而上依次贯通设置的沉淀管、减压滤水管、减压井壁管、疏干滤水管以及疏干井壁管，所述减压井壁管和疏干滤水管的交接处隔断设置有密封板，所述密封板上安装有自流管，所述自流管具有延伸至所述密封板的下方的进水管段和延伸至所述密封板的上方的出水管段，所述进水管段上设置有进水口，所述出水管段沿轴向间隔设置有多个出水口，每个所述出水口为可开闭结构。

进一步的技术方案，所述沉淀管、减压滤水管以及减压井壁管形成下部减压井管，所述疏干滤水管和疏干井壁管形成上部疏干井管，所述下部减压井管的内径小于所述上部疏干井管的内径，所述下部减压井管和上部疏干井管分别密封连接所述密封板形成阶梯变径管。

进一步的技术方案，所述出水管段为分体结构，所述出水管段沿轴向设置为与所述多个出水口位置对应的多个套接管，每个所述出水口可拆卸的连接有侧壁堵头，相邻所述套接管丝扣连接。

进一步的技术方案，每个所述套接管的的上端出口可拆卸的连接有隔断堵头。

进一步的技术方案，所述管井还包括成孔和潜水泵，所述成孔开设于基坑内，所述井管设置于所述成孔中，所述减压滤水管和疏干滤水管的外侧围覆有滤网，所述沉淀管、减压滤水管以及疏干滤水管分别与所述成孔之间围填有滤料，所述减压井壁管和疏干井壁管分别与所述成孔之间围填有止水粘土，所述潜水泵设置于所述上部疏干井管内并且通过排水管连通至外界。

进一步的技术方案，所述上部疏干井管的管顶管顶高于地面15～20cm，所述密封板位于所述基坑的坑底1.5米以下，所述进水口设置有降水滤头，所述降水滤头的顶部位于承压水位处，所述降水滤头的底部位于所述基坑的坑底5米以下，相邻所述侧壁出水口间隔1～1.5米。

本发明还提供另外一个技术方案，一种用于同时疏干和减压降水的降水方法，采用如上所述的管井，包括以下工序：

第一工序、准备工序，根据将要开挖的基坑的参数，设计和制作井管的各个组成部件，将所述井管的各个组成部件组装起来形成井管，使所有侧壁堵头处于关闭状态，使所有隔断堵头处于开启状态，同时进行井点定位并开设成孔，将所述井管下置于所述成孔中，围填滤料和止水粘土，将排水管连接于潜水泵上，将所述潜水泵下置于上部疏干井管中；

第二工序、疏干降水，开启所述潜水泵，使从疏干滤水管进入所述上部疏干井管的潜水通过所述潜水泵和排水管排出，直至所述潜水被排空，同时根据所述潜水水位开挖基坑；

第三工序、减压降水，根据承压水位，按设定时间间隔自上而下依次开启所述多个侧壁堵头，同时关闭相应套接管上的隔断堵头，使从减压滤水管进入下部减压井管的承压水依次经降水滤头、进水口以及出水口进入所述上部疏干井管中，通过所述潜水泵和排水管排出，直至所述承压水被降到设定水位，同时根据所述承压水位进一步开挖基坑，直至所述基坑的坑底达到设定深度；

第四工序，封井工序，将自流管的最终的出水口通过相应排水管连通至外界，自动排空所述自流管中剩余的承压水，进行封井工序。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：（1）在减压降水过程中，可根据基坑开挖深度的不断增加，从上到下逐步开通出水口，自动降低坑底以下承压水层的压力水头，做到根据不同工况“按需降水”，从而在确保基坑安全的前提下，减少因过量降低承压水头造成的基坑周边较大的地面沉降；（2）从自流管的出水口处流出的承压水可自动流入上部疏干井管中，依靠潜水泵抽出，无需在减压井管中设置潜水泵；（3）在封井时，直接通过排水管将自流管中的承压水自动排空，从而使封井工序操作方便，施工效率高，封井效果好，对底板结构影响小，杜绝了“封不住”的渗水现象；（4）由于潜水泵无需设置于下部减压井管中，将上述下部减压井管的内径设置为小于上述上部疏干井管的内径，节约井管材料，增大上述疏干井管的汇水面积，提高土体疏干降水效率，简化封井工序，。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明公开的实施例一中用于同时疏干和减压降水的管井的主视示意图；

图2是本发明公开的实施例一中用于同时疏干和减压降水的管井的俯视示意图；

图3是本发明公开的实施例一中用于同时疏干和减压降水的管井中的自流管的结构示意图；

图4是本发明公开的实施例一中用于同时疏干和减压降水的管井的自流管的封井工况示意图。

其中，11、沉淀管；12、减压滤水管；13、减压井壁管；14、疏干滤水管；15、疏干井壁管；16、密封板；171、进水管段；1711、进水口；1712、降水滤头；172、出水管段；1721、套接管；1722、侧壁出水口；1723、端部出水口；1724、侧壁堵头；1725、隔断堵头； 181、滤料；182、止水粘土；19、封井时的排水管2、成孔；3、潜水泵；31、排水管；4、基坑 41、基坑的坑底；5、地面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1-图4，如其中的图例所示，一种用于同时疏干和减压降水的管井，包括一井管、一成孔2以及一潜水泵3，成孔2开设于基坑4内。

上述井管包括自下而上依次贯通设置于成孔2中的一沉淀管11、一减压滤水管12、一减压井壁管13、一疏干滤水管14以及一疏干井壁管15，减压井壁管13和疏干滤水管14的交接处隔断设置有一密封板16，密封板16上安装有一自流管，该自流管具有延伸至密封板16的下方的进水管段171和延伸至密封板16的上方的出水管段172，出水管段172沿轴向依次设置为八个套接管1721，相邻套接管1721丝扣连接，每个套接管1721具有一侧壁出水口1722和一上端出水口1723，八个侧壁出水口1722可拆卸的对应连接有八个侧壁堵头1724。

上部疏干井管的管顶高于地面15～20cm，上述上部疏干井管的管底位于基坑的坑底41 1.5米以下，进水口1711设置有降水滤头1712，降水滤头1712的顶部位于承压水位处，降水滤头1712的底部位于基坑的坑底41 5米以下，相邻侧壁出水口1722间隔1.25米。

减压滤水管12和疏干滤水管14的外侧围覆有滤网（图中未示出），沉淀管11、减压滤水管12以及疏干滤水管14分别与成孔2之间围填有滤料181，减压井壁管13和疏干井壁管15分别与成孔2之间围填有止水粘土182，潜水泵3设置于上述上部疏干井管内并且通过排水管31连通至外界。

上述自流管依靠自流作用排出承压水。

为了保证操作过程额安全性，上述八个上端出水口1723可拆卸的对应连接八个隔断堵头1725。

下面介绍一种用于同时疏干和减压降水的降水方法，采用如上的管井，包括以下工序：

第一工序、准备工序，根据将要开挖的基坑的参数，设计和制作井管的各个组成部件（沉淀管11、减压滤水管12、减压井壁管13、疏干滤水管14、疏干井壁管15、密封板16、以及进水管段171和出水管段172），将上述井管的各个组成部件组装起来形成井管，使出水管段最顶部的上端出水口1723通过隔断堵头1725封闭，使所有的侧壁出水口1722通过侧壁堵头1724封闭，使其余的七个上端出水口处于开通的状态，同时进行井点定位并开设成孔2，将上述井管下置于上述成孔2中，围填滤料181和止水粘土182，将排水管31连接于潜水泵3上，将潜水泵3下置于上述上部疏干井管中；

第二工序、疏干降水，开启潜水泵3，使从疏干滤水管14进入上述上部疏干井管的潜水通过潜水泵3和排水管31排出至地面5的集水装置中，直至潜水被排空，同时根据潜水水位开挖基坑4；

第三工序、减压降水，根据承压水位，按设定时间间隔自上而下依次开启八个侧壁出水口1722，同时拆除相应套接管1721上方的套接管和关闭相应套接管1721的上端出水口1723，使从减压滤水管12进入下部减压井管的承压水依次经降水滤头1712、进水口1711以及侧壁出水口1722进入上述上部疏干井管中，通过潜水泵3和排水管31排出，直至承压水被降到设定水位，同时根据承压水位进一步开挖基坑4，直至基坑的坑底41达到设定深度；

第四工序，封井工序，将自流管的最后的上端出水口1723通过相应排水管19连通至外界，自动排空自流管中剩余的承压水，进行封井工序。

减压降水过程中可根据基坑4开挖深度的不断增加，从上到下逐步开启自流管的堵头，自动降低基坑4的坑底以下承压含水层的压力水头，做到根据不同工况“按需降水”，从而在确保基坑安全的前提下，减少因过量降低承压水头造成的基坑周边较大的地面沉降。

自流管可根据基坑开挖深度的不断增加而逐段拆卸，每段套接管可循环利用，不需破坏自流管，降低了施工的浪费和成本。

不需将潜水泵下移至下部减压井管中，简化了降水工序，且为后续减小下部减压井管的内径提供了必要条件。

为了节约井管材料，增大上述疏干井管的汇水面积，提高土体疏干降水效率，简化封井工序，且由于潜水泵无需设置于下部减压井管中，因此，将上述下部减压井管的内径设置为小于上述上部疏干井管的内径，上述下部减压井管和上部疏干井管可直接密封连接于密封板16上形成阶梯变径管。

实施例二

其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述八个上端出水口可拆卸的对应连接一个隔断堵头，因为每次只需一个隔断堵头，因此减少了隔断堵头的使用个数，降低了施工成本，且不会出现不必要的堵头丢失等问题。

实施例三

其余与所述实施例一或实施例二相同，不同之处在于，上述下部减压井管的内径小于上述上部疏干井管的内径并且通过变径管连接，上述密封板安装于上述变径管上，上述变径管为阶梯变径管或渐变变径管。

实施例四

其余与所述实施例一至三任一相同，不同之处在于，上述八个出水管段为一体结构，上述出水管段的内壁设置有螺纹，八个上述侧壁出水口可拆卸的对应连接有八个侧壁堵头，八个上述上端出水口切换连接有一个隔断堵头，该隔断堵头旋移于上述出水管段的内壁，在切换上述侧壁出水口位置时，只需旋移上述隔断堵头，操作更为方便。

实施例五

其余与所述实施例一至四任一相同，不同之处在于，上述多个出水管段为一体结构，上述述侧壁密封元件和端部密封元件为手动阀或电磁阀，操作更加方便和自动化，且手动阀和电磁阀的密封更加可靠。

实施例六

其余与所述实施例一至五任一相同，不同之处在于，上述出水管段沿轴向依次设置为六个出水管段，该六个出水管段为分体结构并且对应设置为六个套接管，相邻侧壁出水口间隔1.5米。

实施例七

其余与所述实施例一至五任一相同，不同之处在于，上述出水管段沿轴向依次设置为十个出水管段，该十个出水管段为分体结构并且对应设置为十个套接管，相邻侧壁出水口间隔1米。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种用于同时疏干和减压降水的管井，包括井管，所述井管包括自下而上依次贯通设置的沉淀管、减压滤水管、减压井壁管、疏干滤水管以及疏干井壁管，其特征在于，所述减压井壁管和疏干滤水管的交接处隔断设置有密封板，所述密封板上安装有自流管，所述自流管具有延伸至所述密封板的下方的进水管段和延伸至所述密封板的上方的出水管段，所述进水管段上设置有进水口，所述出水管段沿轴向间隔设置有多个出水口，每个所述出水口为可开闭结构。

2.根据权利要求1所述的管井，其特征在于，所述沉淀管、减压滤水管以及减压井壁管形成下部减压井管，所述疏干滤水管和疏干井壁管形成上部疏干井管，所述下部减压井管的内径小于所述上部疏干井管的内径，所述下部减压井管和上部疏干井管分别密封连接所述密封板形成阶梯变径管。

3.根据权利要求1或2所述的管井，其特征在于，所述出水管段为分体结构，所述出水管段沿轴向设置为与所述多个出水口位置对应的多个套接管，每个所述出水口可拆卸的连接有侧壁堵头，相邻所述套接管丝扣连接。

4.根据权利要求3所述的管井，其特征在于，每个所述套接管的的上端出口可拆卸的连接有隔断堵头。

5.根据权利要求4所述的管井，其特征在于，所述管井还包括成孔和潜水泵，所述成孔开设于基坑内，所述井管设置于所述成孔中，所述减压滤水管和疏干滤水管的外侧围覆有滤网，所述沉淀管、减压滤水管以及疏干滤水管分别与所述成孔之间围填有滤料，所述减压井壁管和疏干井壁管分别与所述成孔之间围填有止水粘土，所述潜水泵设置于所述上部疏干井管内并且通过排水管连通至外界。

6.根据权利要求5所述的管井，其特征在于，所述上部疏干井管的管顶管顶高于地面15～20cm，所述密封板位于所述基坑的坑底1.5米以下，所述进水口设置有降水滤头，所述降水滤头的顶部位于承压水位处，所述降水滤头的底部位于所述基坑的坑底5米以下，相邻所述侧壁出水口间隔1～1.5米。

7.一种用于同时疏干和减压降水的降水方法，采用如权利要求6所述的管井，其特征在于，包括以下工序：

第一工序、准备工序，根据将要开挖的基坑的参数，设计和制作井管的各个组成部件，将所述井管的各个组成部件组装起来形成井管，使所有侧壁堵头处于关闭状态，使所有隔断堵头处于开启状态，同时进行井点定位并开设成孔，将所述井管下置于所述成孔中，围填滤料和止水粘土，将排水管连接于潜水泵上，将所述潜水泵下置于上部疏干井管中；

第二工序、疏干降水，开启所述潜水泵，使从疏干滤水管进入所述上部疏干井管的潜水通过所述潜水泵和排水管排出，直至所述潜水被排空，同时根据所述潜水水位开挖基坑；

第三工序、减压降水，根据承压水位，按设定时间间隔自上而下依次开启所述多个侧壁堵头，同时关闭相应套接管上的隔断堵头，使从减压滤水管进入下部减压井管的承压水依次经降水滤头、进水口以及出水口进入所述上部疏干井管中，通过所述潜水泵和排水管排出，直至所述承压水被降到设定水位，同时根据所述承压水位进一步开挖基坑，直至所述基坑的坑底达到设定深度；

第四工序，封井工序，将自流管的最终的出水口通过相应排水管连通至外界，自动排空所述自流管中剩余的承压水，进行封井工序。

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