CN107762449A - 一种小孔径深孔排水装置及排水方法 - Google Patents

一种小孔径深孔排水装置及排水方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小孔径深孔排水装置及排水方法,至少包括第一级隔水单元和第二级隔水单元,第一级隔水单元包括第一级隔水气塞及位于第一级隔水气塞中心位置上的第一级排水管,第一级隔水气塞上设置有第一级充气管A、第一级充气管B、第一级连通管A和第一级连通管B;第二级隔水单元包括第二级隔水气塞及位于第二级隔水气塞中心位置上的第二级排水管,第二级隔水气塞上设置有第二级充气管A、第二级充气管B、第二级连通管A和第二级连通管B,第一级连通管A通过软管D与第二级连通管A相连,第一级连通管B5通过软管F与第二级连通管B相连。本发明解决了深孔压水扬程大而难以抽排的难题。可轻易实现对150m以内孔深的钻孔积水排出。

Description

一种小孔径深孔排水装置及排水方法
技术领域
本发明属于岩土工程安全监测领域,具体是涉及一种小孔径深孔排水装置及排水方法。
背景技术
在岩土工程安全监测实施过程中,为监测边坡及岩土体的深层位移,通常需要布置测斜管进行监测;为监测坝基位移,通常需要布置倒垂线和双金属标进行监测。测斜管、倒垂线和双金属标的埋设安装,均需要先在设计位置进行钻孔,然后在钻孔内下放测斜管或护管,最后进行相应的固壁灌浆。
受钻孔施工使用的循环水以及钻孔侧壁岩土体内部渗流水等因素影响,在钻孔完成后,孔底通常容易形成积水区。由于积水的存在,使得测斜管、倒垂线和双金属标的护管均不易于下放至孔底,且影响管底及管壁的灌浆质量。因此,钻孔完成后,必须排干孔内积水。但是,由于钻孔直径一般在90mm~220mm之间,孔径较小,同时钻孔深度较大,特别是对于一些高边坡或高坝,有的钻孔深度达100m及以上,采用常规的方法对钻孔进行排水不易实现,而且浪费人力物力。
针对上述测斜管钻孔内积水问题,公开号为CN204729361U的中国专利公开了一种可拆洗式测斜孔排水惯性泵结构,该结构仍然利用惯性泵结构对安装孔进行排水,最大的优势仅是可通过连接管,将管体与管头之间拆卸,进行清洗,解决了水体中的泥沙容易积堵在惯性泵结构中,影响惯性泵结构的排水功能,甚至导致惯性泵结构排水失效的问题。但是上述惯性泵结构并不能解决倒垂线和双金属标的钻孔内积水排出的问题。目前施工现场对于深度在50m以内的倒垂线和双金属标钻孔内积水,采用常规吸水泵的排水效果尚可,但对于深度大于50m的钻孔,受吸水泵扬程的限制,排水效果则不甚理想,而如果采用多级深井潜水泵进行排水,则成本高,也不利于实施。
发明内容
针对小孔径深孔内积水不易排出,现有技术存在明显不足的问题,本发明提供了一种小孔径深孔排水装置及排水方法,可轻易的将钻孔内积水排出。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种小孔径深孔排水装置,至少包括第一级隔水单元和第二级隔水单元,所述第一级隔水单元包括第一级隔水气塞及位于第一级隔水气塞中心位置上的第一级排水管,所述第一级隔水气塞上设置有第一级充气管A、第一级充气管B、第一级连通管A和第一级连通管B,且第一级充气管A和第一级充气管B位于第一级排水管一侧,第一级连通管A和第一级连通管B位于第一级排水管另一侧;所述第二级隔水单元包括第二级隔水气塞及位于第二级隔水气塞中心位置上的第二级排水管,所述第二级隔水气塞上设置有第二级充气管A、第二级充气管B、第二级连通管A和第二级连通管B,且第二级充气管A和第二级充气管B位于第二级排水管一侧,第二级连通管A和第二级连通管B位于第二级排水管另一侧,所述第一级连通管A通过软管D与第二级连通管A相连,第一级连通管B5通过软管F与第二级连通管B相连;所述第一级排水管和第二级排水管顶部均设置有止水球阀。
所述第二级充气管A顶部还连接有软管A。
所述第二级充气管B顶部还连接有软管B。
所述第二级连通管A顶部还连接有软管C。
所述第二级连通管B顶部还连接有软管E。
所述第二级排水管顶部连接有软管J。
所述第一级隔水气塞和第二级隔水气塞均采用橡胶材料制成,且内部为空腔结构。
所述第一级排水管和第二级排水管的底部加工成中心角为45°的圆弧。
一种采用如上所述小孔径深孔排水装置进行排水的方法,包括如下方法步骤:
(1)根据钻孔深度,在室内预先计算所需隔水气塞1的数量和软管长度;
(2)将第一级隔水气塞的第一级充气管A通过软管D与第二级隔水气塞的第二级连通管A连接,然后通过软管A与外部空气压缩机连接;将第一级隔水气塞的第一级充气管B通过软管F与第二级隔水气塞的第二级连通管连接,然后通过软管E与外部空气压缩机连接;第一级隔水气塞的第一级连通管A、第一级连通管B均封闭;
(3)将第二级隔水气塞的第二级充气管A通过软管A与外部空气压缩机连接;将第二级隔水气塞的第二级充气管B通过软管B与外部空气压缩机连接,最后将第二级隔水气塞的第二级排水管与软管连接,并牵引至钻孔外部的排水点处;
(4)将步骤(2)、步骤(3)中连接好的隔水气塞连同各管匀速缓慢下放至钻孔内,直至接近积水液面处;控制空气压缩机向第一级隔水气塞的内部充气,直到第一级隔水气塞膨胀到与钻孔的孔壁紧密贴合,封闭软管C的管口;然后,提拉第二级隔水气塞至无法提拉时,下放9cm-11cm,接着控制空气压缩机向第二级隔水气塞的内部充气,直到隔水气塞膨胀到与钻孔的孔壁紧密贴合,封闭软管A的管口;
(5)控制外部空气压缩机通过软管E向第一级隔水气塞下方的积水空间内充气,使得积水沿第一级排水管和第二级排水管将止水球阀顶起,进入第一级隔水气塞与第二级隔水气塞之间的积水空间内;然后停止向第一级隔水气塞下方的积水空间内充气,封闭软管F的管口;控制外部空气压缩机通过软管B向第一级隔水气塞与第二级隔水气塞之间的积水空间内充气,使得积水沿第一级排水管和第二级排水管将止水球阀顶起,并通过软管J排出至钻孔外部;循环上述步骤,直至孔内积水全部排干为止;
(6)关闭外部空气压缩机,打开软管C、软管A的管口,使得第一级隔水气塞与第二级隔水气塞内部气体排出,然后将排水装置整体提拉出钻孔。
所述隔水气塞的数量确定方法如下:
设H为钻孔的深度,单位均为m;n为隔水气塞的数量,则隔水气塞的数量为:n=H/50;其中n≤1时,取n=1;1<n≤2时,取n=2;2<n≤3时,取n=3;以此类推求出n即得隔水气塞的数量。
本发明的有益效果是:
与现有技术相比,本发明所述隔水气塞在自然状态下为长条状,很容易即可下放至钻孔孔内,其不受孔径小的限制。通过分级设施隔水气塞,利用压缩空气将积水分段排出,解决了深孔压水扬程大而难以抽排的难题。可轻易实现对150m以内孔深的钻孔积水排出;本发明使用材料均易于获得,且施工简易、经济性好、可重复利用。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图。
图中:1-第一级隔水气塞,2-第一级充气管A,3-第一充气管B,4-第一级连通管A,5-第二连通管B,6-第一级排水管,7-止水球阀,8-钻孔,9-积水,10-第二级隔水气塞,11-第二级排水管,12-第二级充气管A,13-第二级充气管B,14-第二级连通管A,15-第二级连通管B,21-软管A,31-软管B,41-软管C,42-软管D,51-软管E,52-软管F,61-软管J。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示,本发明所述的一种小孔径深孔排水装置,至少包括第一级隔水单元和第二级隔水单元,所述第一级隔水单元包括第一级隔水气塞1及位于第一级隔水气塞1中心位置上的第一级排水管6,所述第一级隔水气塞1上设置有第一级充气管A2、第一级充气管B3、第一级连通管A4和第一级连通管B5,且第一级充气管A2和第一级充气管B3位于第一级排水管6一侧,第一级连通管A4和第一级连通管B5位于第一级排水管6另一侧;所述第二级隔水单元包括第二级隔水气塞10及位于第二级隔水气塞10中心位置上的第二级排水管11,所述第二级隔水气塞10上设置有第二级充气管A12、第二级充气管B13、第二级连通管A14和第二级连通管B15,且第二级充气管A12和第二级充气管B13位于第二级排水管11一侧,第二级连通管A14和第二级连通管B15位于第二级排水管11另一侧,所述第一级连通管A4通过软管D42与第二级连通管A14相连,第一级连通管B5通过软管F52与第二级连通管B15相连;所述第一级排水管6和第二级排水管11顶部均设置有止水球阀7。通过止水球阀7使得水只能沿第一级排水管6和第二级排水管11在垂直方向从下往上的单向通过。
所述第二级充气管A12顶部还连接有软管A21;用于控制向所述第二级隔水气塞10的内部空腔充、排气。第二级充气管A12与软管A21之间采用密封管扣连接。
所述第二级充气管B13顶部还连接有软管B31;用于控制向相邻的第一级隔水气塞1和第二级隔水气塞10之间的空腔内部充、排气。第二级充气管B13与软管B31之间采用密封管扣连接。
所述第二级连通管A14顶部还连接有软管C41;并通过软管D42与相邻的所述第一级隔水气塞1的第一级充气管A2连接,用于控制向所述第一级隔水气塞1的内部空腔充、排气。第二级连通管A14、软管C41之间采用密封管扣连接。
所述第二级连通管B15顶部还连接有软管E51;并通过软管F52与相邻的所述第一级隔水气塞1的第一级充气管B3连接,用于控制向所述第一级隔水气塞1与积水9之间的空腔内部充、排气。第二级连通管B15与软管E51之间采用密封管扣连接。
所述第二级排水管11顶部连接有软管J61;用于将水排出钻孔8外。第二级排水管11与软管J61采用密封管扣连接。
所述第一级隔水气塞1和第二级隔水气塞均采用橡胶材料制成,且内部为空腔结构。这样,使得两级隔水气塞在自然状态下为长条状,隔水气塞在内部充气后膨胀成圆柱体,很容易即可下放至钻孔孔内,其不受孔径小的限制。
所述第一级充气管A2和第一级充气管B3两端均设置有密封管扣;第一级连通管A4、软管D42、第二级连通管A14之间采用密封管扣连接;第一级连通管B5、软管F52、第二级连通管B15之间采用密封管扣连接。
所述第一级排水管6和第二级排水管11的底部加工成中心角为45°的圆弧。该圆弧起到增大进水口截面和减小边缘处粘滞力作用。
如图1所示,下面采用上述排水装置对两级分段排水的实施例进一步说明本发明的实施步骤如下:
(1)根据钻孔深度,在室内预先计算所需隔水气塞1的数量和软管长度;隔水气塞1的数量确定方法如下:
设H为钻孔8的深度,单位均为m;n为隔水气塞的数量,则隔水气塞的数量为:n=H/50;其中n≤1时,取n=1;1<n≤2时,取n=2;2<n≤3时,取n=3;以此类推,求得n即为需要在钻孔内安装多少数量的隔水气塞对钻孔进行排水;
(2)将第一级隔水气塞1的第一级充气管A2通过软管D42与第二级隔水气塞10的第二级连通管A14连接,然后通过软管A41与外部空气压缩机连接;将第一级隔水气塞1的第一级充气管B3通过软管F52与第二级隔水气塞10的第二级连通管15连接,然后通过软管E51与外部空气压缩机连接;第一级隔水气塞1的第一级连通管A4、第一级连通管B5均封闭;
(3)将第二级隔水气塞10的第二级充气管A12通过软管A21与外部空气压缩机连接;将第二级隔水气塞10的第二级充气管B13通过软管B31与外部空气压缩机连接,最后将第二级隔水气塞10的第二级排水管11与软管61连接,并牵引至钻孔8外部的排水点处;
(4)将步骤(2)、步骤(3)中连接好的隔水气塞连同各管匀速缓慢下放至钻孔8内,直至接近积水液面9处;控制空气压缩机向第一级隔水气塞1的内部充气,直到第一级隔水气塞1膨胀到与钻孔8的孔壁紧密贴合,封闭软管C41的管口;然后,提拉第二级隔水气塞10至无法提拉时,下放9cm-11cm,优选10cm(确保软管为松弛状态),紧接着控制空气压缩机向第二级隔水气塞10的内部充气,直到隔水气塞10膨胀到与钻孔8的孔壁紧密贴合,封闭软管A21的管口;至此,两段积水空间形成。
(5)控制外部空气压缩机通过软管E51向第一级隔水气塞1下方的积水空间内充气,使得积水沿第一级排水管6和第二级排水管11将止水球阀7顶起,进入第一级隔水气塞1与第二级隔水气塞10之间的积水空间内,充气时间根据孔径大小确定;然后停止向第一级隔水气塞1下方的积水空间内充气,封闭软管F51的管口;控制外部空气压缩机通过软管B31向第一级隔水气塞1与第二级隔水气塞10之间的积水空间内充气,使得积水沿第一级排水管6和第二级排水管11将止水球阀7顶起,并通过软管J61排出至钻孔8外部;循环上述步骤,直至孔内积水全部排干为止。
(6)关闭外部空气压缩机,打开软管C41、软管A21的管口,使得第一级隔水气塞1与第二级隔水气塞10内部气体排出,然后将排水装置整体提拉出钻孔8,清洗后妥善保管,留做下次继续使用。

Claims (10)

1.一种小孔径深孔排水装置,其特征在于:至少包括第一级隔水单元和第二级隔水单元,所述第一级隔水单元包括第一级隔水气塞(1)及位于第一级隔水气塞(1)中心位置上的第一级排水管(6),所述第一级隔水气塞(1)上设置有第一级充气管A(2)、第一级充气管B(3)、第一级连通管A(4)和第一级连通管B(5),且第一级充气管A(2)和第一级充气管B(3)位于第一级排水管(6)一侧,第一级连通管A(4)和第一级连通管B(5)位于第一级排水管(6)另一侧;所述第二级隔水单元包括第二级隔水气塞(10)及位于第二级隔水气塞(10)中心位置上的第二级排水管(11),所述第二级隔水气塞(10)上设置有第二级充气管A(12)、第二级充气管B(13)、第二级连通管A(14)和第二级连通管B(15),且第二级充气管A(12)和第二级充气管B(13)位于第二级排水管(11)一侧,第二级连通管A(14)和第二级连通管B(15)位于第二级排水管(11)另一侧,所述第一级连通管A(4)通过软管D(42)与第二级连通管A(14)相连,第一级连通管B(5)通过软管F(52)与第二级连通管B(15)相连;所述第一级排水管(6)和第二级排水管(11)顶部均设置有止水球阀(7)。
2.如权利要求1所述的小孔径深孔排水装置,其特征在于:所述第二级充气管A(12)顶部还连接有软管A(21)。
3.如权利要求1所述的小孔径深孔排水装置,其特征在于:所述第二级充气管B(13)顶部还连接有软管B(31)。
4.如权利要求1所述的小孔径深孔排水装置,其特征在于:所述第二级连通管A(14)顶部还连接有软管C(41)。
5.如权利要求1所述的小孔径深孔排水装置,其特征在于:所述第二级连通管B(15)顶部还连接有软管E(51)。
6.如权利要求1所述的小孔径深孔排水装置,其特征在于:所述第二级排水管(11)顶部连接有软管J(61)。
7.如权利要求1所述的小孔径深孔排水装置,其特征在于:所述第一级隔水气塞(1)和第二级隔水气塞(10)均采用橡胶材料制成,且内部为空腔结构。
8.如权利要求1所述的小孔径深孔排水装置,其特征在于:所述第一级排水管(6)和第二级排水管(11)的底部加工成中心角为45°的圆弧。
9.一种采用如权利要求1-8任意一项所述小孔径深孔排水装置进行排水的方法,其特征在于:包括如下方法步骤:
(1)根据钻孔深度,在室内预先计算所需隔水气塞的数量和软管长度;
(2)将第一级隔水气塞(1)的第一级充气管A(2)通过软管D(42)与第二级隔水气塞(10)的第二级连通管A(14)连接,然后通过软管A(41)与外部空气压缩机连接;将第一级隔水气塞(1)的第一级充气管B(3)通过软管F(52)与第二级隔水气塞(10)的第二级连通管(15)连接,然后通过软管E(51)与外部空气压缩机连接;第一级隔水气塞(1)的第一级连通管A(4)、第一级连通管B(5)均封闭;
(3)将第二级隔水气塞(10)的第二级充气管A(12)通过软管A(21)与外部空气压缩机连接;将第二级隔水气塞(10)的第二级充气管B(13)通过软管B(31)与外部空气压缩机连接,最后将第二级隔水气塞(10)的第二级排水管(11)与软管(61)连接,并牵引至钻孔(8)外部的排水点处;
(4)将步骤(2)、步骤(3)中连接好的隔水气塞连同各管匀速下放至钻孔(8)内,直至接近积水液面(9)处;控制空气压缩机向第一级隔水气塞(1)的内部充气,直到第一级隔水气塞(1)膨胀到与钻孔(8)的孔壁紧密贴合,封闭软管C(41)的管口;然后,提拉第二级隔水气塞(10)至无法提拉时,下放9cm-11cm,接着控制空气压缩机向第二级隔水气塞(10)的内部充气,直到隔水气塞(10)膨胀到与钻孔(8)的孔壁紧密贴合,封闭软管A(21)的管口;
(5)控制外部空气压缩机通过软管E(51)向第一级隔水气塞(1)下方的积水空间内充气,使得积水沿第一级排水管(6)和第二级排水管(11)将止水球阀(7)顶起,进入第一级隔水气塞(1)与第二级隔水气塞(10)之间的积水空间内,充气时间根据孔径大小确定;然后停止向第一级隔水气塞(1)下方的积水空间内充气,封闭软管F(51)的管口;控制外部空气压缩机通过软管B(31)向第一级隔水气塞(1)与第二级隔水气塞(10)之间的积水空间内充气,使得积水沿第一级排水管(6)和第二级排水管(11)将止水球阀(7)顶起,并通过软管J(61)排出至钻孔8外部;循环上述步骤,直至孔内积水全部排干为止;
(6)关闭外部空气压缩机,打开软管C(41)、软管A(21)的管口,使得第一级隔水气塞(1)与第二级隔水气塞(10)内部气体排出,然后将排水装置整体提拉出钻孔(8)。
10.如权利要求9所述采用小孔径深孔排水装置进行排水的方法,其特征在于:所述隔水气塞的数量确定方法如下:
设H为钻孔的深度,单位均为m;n为隔水气塞的数量,则隔水气塞的数量为:n=H/50;其中n≤1时,取n=1;1<n≤2时,取n=2;2<n≤3时,取n=3;以此类推求出n即得隔水气塞的数量。
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