CN109763501A - 用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井。具有砂井主体，砂井主体具有斜坡，在斜坡前缘设置挡墙，在所述斜坡内，开设有钻孔，钻孔内套置有可抽芯式水平砂井结构，可抽芯式水平砂井结构至少由PVC管、土工布袋、主筋、双环状箍筋、砂、排水管和井盖组成；土工布袋延纵向布设双环状箍筋，相邻双环状箍筋之间通过三条主筋固定串联，排水管一端穿过井盖暴露在外，两层土工布之间的间隙内装填有砂，PVC管壁上开设有泄水孔，井盖将钻孔封闭并与挡墙齐平。本发明能让可抽芯式水平砂井结构与挡墙墙面泄水孔相连，形成完整的排水系统，以加快深层滑坡排水速率，最大程度降低地下水滑坡稳定性的影响。

Description

用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井

技术领域

本发明涉及滑坡治理工程领域，特别是一种用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井。

背景技术

治滑先治水，滑坡灾害的发生往往与地下水动力条件息息相关，尤其对于涉水滑坡，地下水位对滑坡的稳定性有很大影响，对于涉水滑坡，河流水位下降速率越大，地下水位滞后效应越强烈，滑坡的稳定性也就越低。如何快速排水，减轻地下水对岩土体的软化作用及渗流作用，是岩土界关心的一大热点。

滑坡治理工程一般以支挡工程为主，排水为辅，或是考虑的很少。据现场对三峡库区、汶川震区的滑坡防治工程案例调查发现，由于施工、连续暴雨、库水位反复升降等原因，存在大量的支挡治理工程排水孔堵塞、墙面潮湿等问题，进而产生裂缝、倾倒等破坏。大量的滑坡治理工程未解决排水的问题。

目前最常用的深层滑坡排水技术主要为排水廊道+集水井，如三峡库区黄蜡石滑坡、宝塔滑坡群防治工程等，但该技术存在以下问题：

(1)施工时如遇到机械及人工都不易开挖时，需要进行爆破，对滑坡扰动比较大；

(2)施工成本较大，因而难以形成网络状排水；施工周期较长。

(3)需要人进入廊道内施工，若滑坡处于变形阶段，则存在安全隐患。

(4)若仅仅采用水平集水孔而不采用可抽芯结构，则由于孔壁垮塌、泥沙涌入等因素往往会造成排水孔堵塞。其维护难度大成本高。

如何解决现有深层滑坡排水技术的缺陷是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有深层滑坡排水技术的不足，提供一种用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井，让可抽芯式水平砂井结构与挡墙墙面泄水孔相连，形成完整的排水系统，以加快深层滑坡排水速率，最大程度降低地下水对滑坡稳定性的影响。同时，针对排水孔孔壁垮塌、泥沙涌入等因素造成的堵塞现象，采用可抽芯，可更换的排水结构，降低维护难度及成本，延长排水工程的使用寿命，使排水工程达到永久工程的要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

即用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井，具有砂井主体，所述砂井主体具有斜坡，在斜坡前缘设置挡墙，在所述斜坡内，沿挡墙由下至上用潜孔锤跟管钻进开设有钻孔，所述钻孔内套置有可抽芯式水平砂井结构，所述可抽芯式水平砂井结构至少由PVC管、土工布袋、主筋、双环状箍筋、砂、排水管和井盖组成；所述土工布袋具有两层，所述两层土工布袋之间的空腔内延纵向至少按200mm间距布设有同轴心线的双环状箍筋，所述相邻双环状箍筋之间通过三条纵向主筋固定串联，所述三条主筋分别位于双环状箍筋的圆周120度、240度和360度上，所述双环状箍筋的内环与土工布用扎丝固定，所述两层土工布之间的间隙内装填有所述砂，所述排水管一端穿过井盖暴露在外，所述排水管另一端套置在土工布袋中并位于双环状箍筋的轴心线上，所述土工布袋套置在 PVC管内，所述PVC管壁上开设有泄水孔，所述土工布袋外壁通过泄水孔与 PVC管外壁相连通，所述井盖将钻孔封闭并与挡墙的墙面齐平。

所述可抽芯式水平砂井结构可以由套管；PVC管；泄水孔；土工布袋；直螺纹套筒；主筋；双环状箍筋；砂；排水管；井盖；套筒刷组成。

套管的作用是采用潜孔锤跟管钻进工艺钻孔时保护孔壁；

PVC管四周开孔(泄水孔)使砂井周围地下水能顺利流入砂井中，同时作为水平砂井护壁装置，确保能顺利置换排水芯体；泄水孔通孔直径10～20mm；

排水芯体由土工布袋；直螺纹套筒；主筋；双环状箍筋；砂；排水管；井盖组成。

土工布应有良好的透水性及隔离性，当水由细料土层流入粗料土层时，利用涤纶短纤针刺土工布良好的透气性和透水性，使水流通过，而有效地截流土颗粒，细沙、小石料等，以避免排水芯体被堵塞。同时土工布具有一定的强度，使得排水芯体达到设计使用年限后能顺利从套管中抽出。

主筋及双环状箍筋形成钢筋笼，作为排水芯体的骨架结构，单体长度约 1.5m～2m，用直螺纹套筒连接，形成整体，确保排水芯体的刚度，能安装至设计位置，并能顺利更换。

砂以中粗砂为宜，其间隙不易被粘土堵塞，砂的粒度应确保砂井的渗透性，砂应尽量洁净，不含草根等杂物，含泥量小于3％。

井盖的作用为防护水平砂井结构，避免被堵，且方便排水芯体达到设计使用年限后，顺利更换。

套筒刷采用塑料板制作而成，安装于单节芯体连接处，其外围有半圆型颗粒，主要作用为抽出芯体时清理井内从泄水孔涌入的泥沙，方便芯体的更换。

本发明的施工步骤为以上所述的可抽芯式水平砂井的使用步骤：

S1、搭设架管，建立临时保护措施；

S2、使用金刚石钻头切削墙体成孔，然后潜孔锤跟管钻进；开孔角度为 8～15°；

S3、在PVC管上按照一定的间距(100mm～500mm)交叉分布泄水孔；泄水孔的通孔直径10～20mm。如后续不需要拔出套管，套管上就要如PVC管一样开设泄水孔；

S4、清理套管孔底渣土，将PVC管下至孔底；此时可以拔出套管，滑面埋深较深、地层破碎、十分复杂的地层也可以不拔出套管；

S5、将土工布袋、主筋、双环状箍筋、直螺纹套筒及砂，组装为排水芯体；

S6、如未拔出套管，需清理套管内渣土，将排水芯体安装至设计孔深；如拔出套管，直接将排水芯体插入PVC管内安装至设计孔深；

S7、将排水导管插入井盖预留孔，安装井盖；

S8、若排水芯体达到设计使用年限时，拧开井盖，抽出芯体。抽出芯体时，来回拖动整个结构，利用套筒刷清理井内从泄水孔涌入的泥沙。抽出芯体的外力设备可为卷扬机。

S9、检查芯体情况，若只是土工布上堵塞严重，则清洗后即可使用；若是砂中含泥、粉沙太多，则置换中砂及土工布；若部分单节排水芯体结构受损或是腐蚀严重则单节更换；若超过30％以上单节排水芯体受损，则更换整个排水芯体。

S10、重复S5～S7，更换排水芯体。

本发明的设计方法为：

水平排水砂井设计孔深至少应超过滑面2m，设计孔径及水平夹角主要由排水能力、工艺决定。

强降雨控制时，坡体影响范围内来水量：Q_r＝β*r*A

单根管内来水量：q_r＝Q_r/N

带孔光滑排水管排水能力：q_e＝198.2*R^0.714*i^0.527

则合理间距应使得K＝q_e/q_r

式中：β-坡体入渗系数，可取0.5～0.8；r-雨强(mm/d)；A-滑坡汇水面积(m²)；N-水平排水砂井数量；R-水力半径(m)；i-水平砂井坡降；K-安全系数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)提供了一种用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井结构，可加快涉水滑坡挡墙的排水速率，降低地下水位滞后效应，最大程度降低地下水滑坡稳定性的影响。

(2)本发明采用可抽芯式结构，在排水芯体达到设计使用年限时或者发生堵塞时可更换，从而实现永久排水的功能，且维护成本较低。

(3)本发明还提供了用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井结构施工方法，施工快捷、方便、成本较低，能够满足深层滑坡排水需求。

与前述现有同类产品相比，本发明的用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井及施工方法，能让可抽芯式水平砂井结构与挡墙墙面泄水孔相连，形成完整的排水系统，以加快深层滑坡排水速率，最大程度降低地下水滑坡稳定性的影响。

本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例中所述的可抽芯式水平砂井工程布置剖面图。

图2是实施例中所述的可抽芯式水平砂井工程布置立面图。

图3是实施例中所述的可抽芯式水平砂井结构示意图。

图4是图3所述的可抽芯式水平砂井A-A’剖面放大图。

附图中的数字标记分别是：

1-可抽芯式水平砂井结构；3-排水沟；4-滑面；5-水位线；6-套管；7-PVC 管；8-泄水孔；9-土工布袋；10-直螺纹套筒；11-主筋；12-双环状箍筋；13-砂； 14-排水管；15-井盖；16-挡墙；17-墙面；18-排水沟；19-伸缩缝；20-套筒刷；

具体实施方式

如图1～4所示，本实施例中用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井，具有砂井主体，其特征是所述砂井主体具有斜坡，在斜坡前缘设置挡墙16，在所述斜坡内，沿挡墙由下至上用潜孔锤跟管钻进开设有钻孔，所述钻孔内套置有可抽芯式水平砂井结构1，所述可抽芯式水平砂井结构1至少由PVC管7、土工布袋9、主筋11、双环状箍筋12、砂13、排水管14和井盖15组成；所述土工布袋具有两层，所述两层土工布袋之间的空腔内延纵向至少按200mm间距布设有同轴心线的双环状箍筋，所述相邻双环状箍筋之间通过三条纵向主筋固定串联，所述三条主筋分别位于双环状箍筋的圆周120度、240度和360度上，所述双环状箍筋的内环与土工布用扎丝固定，所述两层土工布之间的间隙内装填有所述砂，所述排水管一端穿过井盖暴露在外，所述排水管另一端套置在土工布袋中并位于双环状箍筋的轴心线上，所述土工布袋套置在PVC管内，所述PVC 管壁上开设有泄水孔8，所述土工布袋外壁通过泄水孔与PVC管外壁相连通，所述井盖将钻孔封闭并与挡墙的墙面齐平。

本实施例中所述砂井主体标记有排水沟3、滑面4、水位线5、墙面17、排水沟18、伸缩缝19。

本实施例中所述PVC管7外壁一直套置有套管6，所述套管壁上也开设有泄水孔。

本实施例中所述主筋11通过直螺纹套筒10进行加长连接。

本实施例中在单节芯体连接处还安装有套筒刷20，所述套筒刷20采用塑料板制作而成。

本实施例中用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井的设计是按照某滑坡坡向70～90°，坡度35°，横向宽400m，纵向长1000m，相对高差约240m，滑面埋深20m～25m，斜坡坡面和坡脚地带为第四系崩坡积(Q4col+dl)，厚度6～ 25m，主要以粘性土为主。汇水区面积约为2000m*400m。根据区内降雨资料，设计雨强按100mm/d计。则：

A、由于滑面埋深20m～25m，拟设计水平砂井的角度为10°，深度为30m，孔径为168mm，砂井内径为80mm。水平砂井间距为5m；

B、带孔光滑排水管排水能力：q_e＝198.2*R^0.714*i^0.527＝1396m³/d；坡体影响范围内来水量：Q_r＝β*r*A，单根管内来水量：q_r＝Q_r/N＝800m³/d，则 K＝q_e/q_r＝2.42，满足要求。

C、在此基础上设置芯体结构的主筋为6根φ12主力筋，双环状箍筋为φ 8mm@200mm。砂选择中粗砂，土工合成材料选择防堵性、透水性较好的涤纶短纤针刺土工布。

本实施例中用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井的施工方法，按照以下步骤进行：

S1、搭设架管，建立临时保护措施；

S2、使用金刚石钻头切削墙体成孔，然后潜孔锤跟管钻进；开孔角度为 10°；

S3、在PVC管上按照间距100mm交叉分布泄水孔；泄水孔的通孔直径 10～20mm。如后续不需要拔出套管，套管上就要如PVC管一样开设泄水孔；

S4、清理套管孔底渣土，将PVC管下至孔底；此时可以拔出套管，滑面埋深较深、地层破碎、十分复杂的地层也可以不拔出套管；

S5、将土工布袋、主筋、双环状箍筋、直螺纹套筒及砂，组装为排水芯体；

S6、如未拔出套管，需清理套管内渣土，将排水芯体安装至设计孔深；如拔出套管，直接将排水芯体插入PVC管内安装至设计孔深；

S7、将排水导管插入井盖预留孔，安装井盖；

S8、若排水芯体达到设计使用年限时，拧开井盖，抽出芯体；抽出芯体时，来回拖动整个结构，利用套筒刷清理井内从泄水孔涌入的泥沙；

S9、检查芯体情况，若只是土工布上堵塞严重，则清洗后即可使用；若是砂中含泥、粉沙太多，则置换中砂及土工布；若部分单节排水芯体结构受损或是腐蚀严重则单节更换；若超过30％以上单节排水芯体受损，则更换整个排水芯体；

S10、重复S5～S7，更换排水芯体。

本实施例中所述PVC管外壁一直套置有套管，所述套管壁上也开设有泄水孔。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井，具有砂井主体，其特征是所述砂井主体具有斜坡，在斜坡前缘设置挡墙，在所述斜坡内，沿挡墙由下至上用潜孔锤跟管钻进开设有钻孔，所述钻孔内套置有可抽芯式水平砂井结构，所述可抽芯式水平砂井结构至少由PVC管、土工布袋、主筋、双环状箍筋、砂、排水管和井盖组成；所述土工布袋具有两层，所述两层土工布袋之间的空腔内延纵向至少按200mm间距布设有同轴心线的双环状箍筋，所述相邻双环状箍筋之间通过三条纵向主筋固定串联，所述三条主筋分别位于双环状箍筋的圆周120度、240度和360度上，所述双环状箍筋的内环与土工布用扎丝固定，所述两层土工布之间的间隙内装填有所述砂，所述排水管一端穿过井盖暴露在外，所述排水管另一端套置在土工布袋中并位于双环状箍筋的轴心线上，所述土工布袋套置在PVC管内，所述PVC管壁上开设有泄水孔，所述土工布袋外壁通过泄水孔与PVC管外壁相连通，所述井盖将钻孔封闭并与挡墙的墙面齐平。

2.一种用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井的施工方法，其特征是按照以下步骤进行：

S1、搭设架管，建立临时保护措施；

S2、使用金刚石钻头切削墙体成孔，然后潜孔锤跟管钻进；开孔角度为8～15°；

S3、在PVC管上按照100mm～500mm的间距交叉分布泄水孔；泄水孔直径10～20mm；套管的作用是采用潜孔锤跟管钻进工艺钻孔时保护孔壁；PVC管四周开泄水孔，使砂井周围地下水能顺利流入砂井中，同时作为水平砂井护壁装置，确保能顺利置换排水芯体；

S4、清理套管孔底渣土，将PVC管下至孔底并拔出套管；

S5、将土工布袋、主筋、双环状箍筋、直螺纹套筒及砂，组装为排水芯体；

土工布应有良好的透水性及隔离性，当水由细料土层流入粗料土层时，利用涤纶短纤针刺土工布良好的透气性和透水性，使水流通过，而有效地截流土颗粒，细沙、小石料等，以避免排水芯体被堵塞；同时土工布具有一定的强度，使得排水芯体达到设计使用年限后能顺利从套管中抽出；

主筋及双环状箍筋形成钢筋笼，作为排水芯体的骨架结构，单体长度约1.5m～2m，用直螺纹套筒连接，形成整体，确保排水芯体的刚度，能安装至设计位置，并能顺利更换；

砂以中粗砂为宜，其间隙不易被粘土堵塞，砂的粒度应确保砂井的渗透性，砂应尽量洁净，不含草根等杂物，含泥量小于3％；

S6、将排水芯体安装至设计孔深；

S7、将排水导管插入井盖预留孔，安装井盖；井盖的作用为防护水平砂井结构，避免被堵，且方便排水芯体达到设计使用年限后，顺利更换；

S8、若排水芯体达到设计使用年限时，拧开井盖，抽出芯体；抽出芯体时，来回拖动整个结构，利用套筒刷清理井内从泄水孔涌入的泥沙；

S9、检查芯体情况，若只是土工布上堵塞严重，则清洗后即可使用；若是砂中含泥、粉沙太多，则置换中砂及土工布；若部分单节排水芯体结构受损或是腐蚀严重则单节更换；若超过30％以上单节排水芯体受损，则更换整个排水芯体；

S10、重复S5～S7，更换排水芯体。

3.如权利要求2所述的用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井的施工方法，其特征是在步骤S3中所述套管壁上也开设有泄水孔，在所述步骤S4中清理套管孔底渣土，将PVC管下至孔底；在所述步骤S6中清理套管内渣土，将排水芯体安装至设计孔深。

4.如权利要求2或3所述的用于深层滑坡排水的可抽芯式水平砂井的施工方法，其特征是在所述步骤中参数的设计方法为：

拟定孔深(由滑面定)、孔径及水平夹角(由工艺及地形定)，主要设计参数为合理水平间距；

强降雨控制时，坡体影响范围内来水量：Q_r＝β*r*A；

单根管内来水量：q_r＝Q_r/N；

带孔光滑排水管排水能力：q_e＝198.2*R^0.714*i^0.527；

则合理间距应使得K＝q_e/q_r；

式中：β-坡体入渗系数，可取0.5～0.8；r-雨强(mm/d)；A-滑坡汇水面积(m²)；N-水平排水砂井数量；R-水力半径(m)；i-水平砂井坡降；K-安全系数。