CN107268646A - 一种高水压降水井封井装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高水压降水井封井装置及其施工方法，其包括钢管，套管，伞封机构及设置在钢管上部的推压机构；所述套管设置在钢管的外部，其上设置有导向槽；所述伞封机构包括内部支架、外部支架及圆环滑块，内部支架的一端与外部支架铰接，内部支架的另一端焊接在圆环滑块上；所述套管与钢管同心设置，焊块设置在套管上的导向槽内，圆环滑块通过焊块与钢管焊接固定；所述推压机构上的下部法兰固定在降水井井口，下部法兰通过卡环与套管焊接，下部法兰上固定有螺杆；所述上部法兰与螺杆连接固定，其通过定位销与钢管顶部连接。旋转螺杆上的螺母可以调节上部法兰的位置。本发明提供的封井装置结构合理，操作方便，具有密封性好的优点。

Description

一种高水压降水井封井装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及降水井封井技术领域，尤其涉及一种高水压降水井封井装置及其施工方法。

背景技术

随着城市建设的发展，越来越多的城市开始了地铁施工，由于地铁车站所在环境的变化，导致基坑深度不断增加。在富水地域进行地铁深基坑施工，需要在基坑范围设置减压井和降水井，在基坑整个开挖过程中实行按需抽水减压，使水面低于基坑底1m以上，保证基坑坑底干燥，保持基坑能够正常施工。

当基坑开挖至底，浇筑基坑底板之前，需要进行降水井封井施工。前期的封井施工提前选定好的运行的降水井位置，保证承压水水头可控制在降水井回填标高以下，因此前期封井施工可按一般封井工艺进行封井，而后期的封井施工由于水压大，导致最后的若干口降水井在高水头承压水的作用，无法按正常施工工艺进行封井。

现有技术中存在一种基坑高水头减压降水井封井方法，包括上部引流钢管、下部引流钢管、下部止水钢环板、上部止水钢环板、堵头、粘土球、微膨胀素混凝土、比底板混凝土高一标号混凝土；其施工步骤如下：

首先将下部止水钢环板与下部引流钢管满焊连接，将上部引流钢管与下部引流钢管通过螺纹做活动连接制得引流管，进而将引流管（含有下部止水钢环板的一侧）插入降水井井管内部，往下压入到设计标高位置；

其次通过降水井井管顶部向井管内部回填粘土球至设计标高位置，紧接着通过降水井井管顶部继续向井管内部回填微膨胀素混凝土至设计标高位置，整个回填过程地下高水头承压水继续通过引流管排出；

然后待微膨胀素混凝土初凝之后，移除上部引流钢管，迅速通过堵头封住下部引流钢管顶部，阻止地下高水头承压水通过下部引流钢管冒出，进而在上部止水钢环板上表面和下表面铺设堵漏王，并将其放入降水井井管内部、微膨胀素混凝土的上表面位置处，通过电焊将上部止水钢环板与下部引流钢管顶部、堵头以及降水井井管满焊连接；

最后，用比底板混凝土高一标号混凝土将降水井井管封死。

现有的技术封井装置结构复杂，并且不适合降水情况复杂，水压较大的场合，现有技术的封井方法存在密封不实的风险。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供了一种高水压降水井封井装置及其施工方法，其结构合理，操作方便，并且能够水下密封操作，具有密封性好的优点。

本发明的技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供的一种高水压降水井封井装置包括钢管，套管，设置在套管外部的伞封机构及设置在钢管上部的推压机构；所述套管设置在钢管的外部，其上设置有导向槽；所述伞封机构包括内部支架、外部支架及圆环滑块，内部支架的一端与外部支架铰接，内部支架的另一端焊接在圆环滑块上；所述套管与钢管同心设置，焊块设置在套管上的导向槽内，圆环滑块通过焊块与钢管焊接固定；所述推压机构包括上部法兰、下部法兰、螺杆及卡环，所述下部法兰固定在降水井井口，下部法兰通过卡环与套管焊接，下部法兰上固定有螺杆；所述上部法兰与螺杆连接固定，其通过定位销与钢管顶部连接，并通过螺杆上的螺母调节上部法兰的位置。

进一步地，所述封井装置还包括堵头，其焊接在套管的下部，实现套管底部的密封，以防止降水井的水进入套管。

进一步地，所述伞封机构上的外部支架上设置有防水层，外部支架的端部设置有挂钩，挂钩直接卡入降水井的井壁，实现伞封机构的固定。

进一步地，所述挂钩的端部设置有45°楔形形状，楔形的设计使外部支架能够更好的插入降水井井壁。

进一步地，所述套管沿轴向设置若干组导向槽，同一平面导向槽的数量为四个，其沿套管的周向均布。

进一步地，所述导向槽的宽度与焊块配合设置，焊块在导向槽内自由滑动，导向槽的长度大于或等于钢管与套管的长度差，以实现伞封机构完全展开，实现降水井内的密封。

进一步地，所述伞封机构的数量根据降水井的水压配合设置，相邻伞封机构之间的距离大于外部支架的1.5倍，合理布局伞封机构的间距，防止发生干涉。

进一步地，所述下部法兰的中部设置有中心孔，所述上部法兰的中心位置设置向下的定位销，上部法兰与下部法兰的边缘对应位置设置有一对螺纹孔。

本申请还公开了一种高水压降水井封井装置的施工方法，其具体包括以下步骤：

S1，机械开挖至基坑的底部，将水位降低至降水井的底部标高位置以下1m以上，在基坑底部施做底板并预留封井装置的安装空间；

S2，提出降水井内的水泵，在降水井井口铺设防水材料，将下部法兰固定在降水井井口，并安装螺杆，螺杆和下部法兰焊接在一起；

S3，将钢管、套管、堵头及伞封机构进行组装，形成封井装置组件；

S4，将封井装置组件穿过下部法兰的中心孔，将卡环与下部法兰及套管焊接固定；

S5，将上部法兰上的定位销插入钢管顶部，螺杆上的螺母旋转向下，进而向下移动上部法兰，使伞封机构上的防水层完全展开，伞封机构上的挂钩卡入降水井的井壁；

S6，通过上部法兰与预留口之间的间隙浇筑混凝土，封闭降水井。

本发明有益效果：

本发明提供的一种高水压降水井封井装置及其施工方法，其结构合理，其具体有益效果如下：

（1）其结构合理，采用若干伞封机构预密封，上部采用混凝土浇筑封实，具有良好的密封性；

（2）本申请所示封井装置能够根据降水井的水压情况，灵活设置伞封机构的数量，采用伞封机构实现预密封，能够在降水井有水的情况下操作，具有良好的适用性。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1是本发明所述高水压降水井封井装置的结构示意图；

图2是本发明之套管的结构示意图；

图3是本发明之伞封机构的结构示意图；

图4是本发明之伞封机构展开状态的示意图；

图5是图1中A-A的剖视图；

图6是本发明之套管的截面图；

图7是本发明之上部法兰的示意图；

图8是本发明之下部法兰的示意图；

图9是本发明之上部法兰的剖视图；

图10是本发明所述封井组件插入后的示意图；

图11是本发明所述伞封组件展开后的示意图；

图12是本发明所述降水井口部混凝土浇筑后的示意图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1.钢管；2.套管；3.伞封机构；4.内部支架；5.外部支架；6.圆环滑块；7.焊块；8.导向槽；9.堵头；10.上部法兰；11.下部法兰；12.螺杆；13.卡环；14.中心孔；15.定位销；16.螺纹孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，对本发明所述一种高水压降水井封井装置及其施工方法进行详细说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1至图12是本发明所述一种高水压降水井封井装置及其施工方法的相关示意图。

一种高水压降水井封井装置的结构示意图，如图1所示，其包括钢管1，套管2，设置在套管2外部的伞封机构3及设置在钢管1上部的推压机构。

图2是所述套管的示意图，其设置在钢管1的外部，套管2上设置有导向槽8。所述伞封机构的示意图，如图3所示，其包括内部支架4、外部支架5及圆环滑块6，内部支架4的一端与外部支架5铰接，内部支架4的另一端焊接在圆环滑块6上，图4是伞封机构展开状态的示意图。

所述套管2与钢管1同心设置，焊块7设置在套管2上的导向槽8内，圆环滑块6通过焊块7与钢管1焊接固定，如图5所示。焊块7沿导向槽8上下滑动，与焊块7固定在一起的圆环滑块6也在上下运动，即而带动内部支架4收合，实现伞封机构的开合。

所述推压机构包括上部法兰10、下部法兰11、螺杆12及卡环13，所述下部法兰11固定在降水井井口，下部法兰11通过卡环13与套管2焊接，下部法兰11上固定有螺杆12；所述上部法兰10与螺杆12连接固定，其通过定位销15与钢管1顶部连接，并通过螺杆12上的螺母调节上部法兰10的位置；所述封井装置还包括堵头9，其焊接在套管2的下部，如图1所示。

所述伞封机构3上的外部支架5上设置有防水层，外部支架5的端部设置有挂钩；所述挂钩的端部设置有45°楔形形状。楔形的设计使外部支架能够更好的插入降水井井壁。

所述套管2沿轴向设置若干组导向槽8，同一平面导向槽8的数量为四个，其沿套管2的周向均布，如图6所示。所述导向槽8的宽度与焊块7配合设置，焊块7在导向槽8内自由滑动，导向槽8的长度大于或等于钢管1与套管2的长度差，导向槽8的设置为伞封机构的顺利开合提供保证。

所述伞封机构3的数量根据降水井的水压配合设置，相邻伞封机构3之间的距离大于外部支架5的1.5倍。

图7、图8分别是上部法兰及下部法兰的俯视图，所述下部法兰11的中部设置有中心孔14；所述上部法兰10的中心位置设置向下的定位销15，如图9所示，上部法兰10与下部法兰11的边缘对应位置设置有一对螺纹孔16。

本发明还公开了一种高水压降水井封井装置的施工方法，其具体包括以下步骤：

S1，机械开挖至基坑的底部，将水位降低至降水井的底部标高位置以下1m以上，在基坑底部施做底板并预留封井装置的安装空间；

具体地，在底板浇筑时在降水井周边预埋钢筋，为后续下部法兰的固定做准备。

S2，提出降水井内的水泵，在降水井井口铺设防水材料，将下部法兰11固定在降水井井口，并安装螺杆12，螺杆12和下部法兰11焊接在一起；

具体地，使用膨胀螺栓将下部法兰11固定牢固，并将下部法兰与预埋的钢筋焊接，以加固下部法兰11的固定。

S3，将钢管1、套管2、堵头9及伞封机构3进行组装，形成封井装置组件；

具体地，将堵头9焊接在套管2的底部，伞封机构3上的焊块7与圆环滑块6及钢管1焊接在一起，并使焊块7设置在套管2上的导向槽8上。

S4，将封井装置组件穿过下部法兰11的中心孔14，将卡环13与下部法兰11及套管2焊接固定；

如图10所示，此时伞封机构处理闭合状态，封井装置组件能够穿过下部法兰11的中心孔14，并将卡环13与下部法兰11及套管2焊接固定，即将套管2固定在基坑的地面上。

S5，将上部法兰10上的定位销15插入钢管1的顶部，螺杆12上的螺母旋转向下，进而向下移动上部法兰10，使伞封机构3上的防水层完全展开，伞封机构3上的挂钩卡入降水井的井壁；

如图11所示，通过螺杆12将上部法兰10下移，同时钢管1被下压，钢管1上的焊块7沿导向槽8下移，并带动与圆环滑块6固定的内部支架展开，即而带动外部支架5动作，使伞封机构3上的防水层完全展开，伞封机构3上的挂钩卡入降水井的井壁。

S6，通过上部法兰10与预留口之间的间隙浇筑混凝土，封闭降水井。

如图12所示，为实现更好的密封，操作人员通过上部法兰10与预留口之间的间隙浇筑混凝土，封闭降水井。

本申请所述的封井装置及其施工方法也可以应用于降水井有水的情况下。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明提供的一种高水压降水井封井装置及其施工方法，其结构合理，操作方便，并且能够水下密封操作，具有密封性好的优点。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高水压降水井封井装置，其特征在于，包括钢管（1），套管（2），设置在套管（2）外部的伞封机构（3）及设置在钢管（1）上部的推压机构；所述套管（2）设置在钢管（1）的外部，其上设置有导向槽（8）；所述伞封机构（3）包括内部支架（4）、外部支架（5）及圆环滑块（6），内部支架（4）的一端与外部支架（5）铰接，内部支架（4）的另一端焊接在圆环滑块（6）上；所述套管（2）与钢管（1）同心设置，焊块（7）设置在套管（2）上的导向槽（8）内，圆环滑块（6）通过焊块（7）与钢管（1）焊接固定；所述推压机构包括上部法兰（10）、下部法兰（11）、螺杆（12）及卡环（13），所述下部法兰（11）固定在降水井井口，下部法兰（11）通过卡环（13）与套管（2）焊接，下部法兰（11）上固定有螺杆（12）；所述上部法兰（10）与螺杆（12）连接固定，其通过定位销（15）与钢管（1）顶部连接，并通过螺杆（12）上的螺母调节上部法兰（10）的位置。

2.根据权利要求1所述高水压降水井封井装置，其特征在于，所述封井装置还包括堵头（9），其焊接在套管（2）的下部。

3.根据权利要求1所述高水压降水井封井装置，其特征在于，所述伞封机构（3）上的外部支架（5）上设置有防水层，外部支架（5）的端部设置有挂钩。

4.根据权利要求3所述高水压降水井封井装置，其特征在于，所述挂钩的端部设置有45°楔形形状。

5.根据权利要求1所述高水压降水井封井装置，其特征在于，所述套管（2）沿轴向设置若干组导向槽（8），同一平面导向槽（8）的数量为四个，其沿套管（2）的周向均布。

6.根据权利要求1所述高水压降水井封井装置，其特征在于，所述导向槽（8）的宽度与焊块（7）配合设置，焊块（7）在导向槽（8）内自由滑动，导向槽（8）的长度大于或等于钢管（1）与套管（2）的长度差。

7.根据权利要求1所述高水压降水井封井装置，其特征在于，所述伞封机构（3）的数量根据降水井的水压大小设置，相邻伞封机构（3）之间的距离大于外部支架（5）的1.5倍。

8.根据权利要求1所述高水压降水井封井装置，其特征在于，所述下部法兰（11）的中部设置有中心孔（14），所述上部法兰（10）的中心设置向下的定位销（15），上部法兰（10）与下部法兰（11）的边缘对应位置设置有一对螺纹孔（16）。

9.一种高水压降水井封井装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，机械开挖至基坑的底部，将水位降低至降水井的底部标高位置以下1m以上，在基坑底部施做底板并预留封井装置的安装空间；

S2，提出降水井内的水泵，在降水井井口铺设防水材料，将下部法兰（11）固定在降水井井口，并安装螺杆（12）；

S3，将钢管（1）、套管（2）、堵头（9）及伞封机构（3）进行组装，形成封井装置组件；

S4，将封井装置组件穿过下部法兰（11）的中心孔（14），将卡环（13）与下部法兰（11）及套管（2）焊接固定；

S5，将上部法兰（10）上的定位销（15）插入到钢管（1）的顶部端口处，螺杆（12）上的螺母旋转向下，进而向下移动上部法兰（10），使伞封机构（3）上的防水层完全展开，伞封机构（3）上的挂钩卡入降水井的井壁；

S6，通过上部法兰（10）与预留口之间的间隙浇筑混凝土，封闭降水井。