CN109854202A - 一种双管挤压式分层止水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双管挤压式分层止水器，包括顶端与卷扬机相连接的内管以及套设在内管外部且顶端与油压机头相连接的外管，外管由上而下依次上设置有用于将位于试验含水层顶部的含水层进行隔离的上部止水机构以及用于将位于试验含水层底部的含水层进行隔离的下部止水机构，上部止水机构和下部止水机构之间设置有用于使得试验含水层内的水进入内管的进水通道，内管贯穿上部止水机构和下部止水机构并与进水通道相连通，内管的底端设置有用于对内管底端进行封堵的底部隔板。本发明不受孔深、水压限制，在水文地质钻孔钻好后，能够满足任意深度含水层的止水隔离，无需另外增加充气设备，不存在漏气漏水现象。

Description

一种双管挤压式分层止水器

技术领域

本发明涉及水文地质勘探技术领域，特别是一种双管挤压式分层止水器。

背景技术

水文地质勘察亦称“水文地质勘测”。指为查明一个地区的水文地质条件而进行的水文地质调查研究工作。旨在掌握地下水和地表水的成因、分布及其运动规律。为合理开采利用水资源，正确进行基础、打桩工程的设计和施工提供依据。包括地下、地上水文勘察两个方面。地下水文勘察主要是调查研究地下水在全年不同时期的水位变化、流动方向、化学成分等情况，查明地下水的埋藏条件和侵蚀性，判定地下水在建筑物施工和使用阶段可能产生的变化及影响，并提出防治建议。

水文地质勘探工作中，抽水试验是求取水文地质参数、研究地下水补径排关系的重要手段，可以为富水性划分和地下水资源量计算提供基础参数。随着国内水文地质勘探精度的不断提高，一个水文地质钻孔中常常涉及潜水、承压水两个或多个含水层，需要进行分层抽水、分层观测。分层进行水文地质试验包括钻孔各含水层压水试验、抽水试验、弥散试验、水位观测、取水样等。将试验含水层与其它含水层隔离开需要用到止水器。

传统的分层抽水装置需要先钻好多级变径、扩孔，在不同含水层之间形成潜水和承压水的分水槽，即台阶孔，再通过橡胶圈将分水槽堵住，实现止水目的。但是该装置无法对水文地质钻孔不同深度的水进行抽取，仅能够抽取分水槽上下附近的水，导致适用范围很有限，且止水操作也十分不便。

现有市场上的止水装置多为充气式，止水性能可靠性差，造价高，还需要另外增加充气设备，应用条件严格，钻孔破碎易造成充气球漏气，并且只能在浅孔中使用，水压超过100m，气泵压力要求大，充气球膨胀困难。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种双管挤压式分层止水器，以解决传统的分层抽水装置仅能够抽取分水槽上下附近的水而适用范围很有限以及充气式止水装置容易发生漏气现象的问题，以满足任意深度含水层的止水隔离，不受孔深、水压限制，以增大抽水的便捷性和可靠性，降低研制成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种双管挤压式分层止水器，包括顶端与卷扬机相连接的内管以及套设在内管外部且顶端与油压机头相连接的外管，外管由上而下依次上设置有用于将位于试验含水层顶部的含水层进行隔离的上部止水机构以及用于将位于试验含水层底部的含水层进行隔离的下部止水机构，上部止水机构和下部止水机构之间设置有用于使得试验含水层内的水进入内管的进水通道，内管贯穿上部止水机构和下部止水机构并与进水通道相连通，内管的底端设置有用于对内管底端进行封堵的底部隔板。

进一步优化技术方案，所述外管包括设置在上部止水机构上方的顶部外管以及设置在上部止水机构与下部止水机构之间并同心套设在内管外部且与顶部外管内径相同的外进水管。

进一步优化技术方案，所述上部止水机构包括与顶部外管底端相连接的第一活动压板、设置在第一活动压板下方且底端与外进水管固定连接的第二活动压板以及设置在第一活动压板和第二活动压板之间用于在油压机头压力作用下发生变形以达到封堵目的的顶部变形封堵结构，第一活动压板、顶部变形封堵结构和第二活动压板上均开设有用于使得内管穿过的通孔a。

进一步优化技术方案，所述顶部变形封堵结构为第一封堵橡胶球。

进一步优化技术方案，所述顶部变形封堵结构为束节式白纱布袋装干粘土a。

进一步优化技术方案，所述下部止水机构包括固定设置于外进水管底端的第三活动压板以及设置在第三活动压板与底部隔板之间用于在油压机头压力作用下发生变形以达到封堵目的的底部变形封堵结构，第三活动压板和底部变形封堵结构上均开设有用于使得内管穿过的通孔b。

进一步优化技术方案，所述底部变形封堵结构为第二封堵橡胶球。

进一步优化技术方案，所述底部变形封堵结构为束节式白纱布袋装干粘土b。

进一步优化技术方案，套设在外进水管内部的内管外壁上设置有两个用于限制第二活动压板下移位置以防止底部变形封堵结构过渡挤压的限位块。

进一步优化技术方案，所述进水通道包括线性开设在外进水管的外壁上多个用于使得试验含水层内的水进入内管和外管之间的进水孔a，套设在外进水管内部的内管外壁上线性开设有多个与进水孔a相对应、用于使得试验含水层内的水进入内管的进水孔b。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明不受孔深、水压限制，在水文地质钻孔钻好后，能够满足任意深度含水层的止水隔离，无需另外增加充气设备，不存在漏气漏水现象，采用在内管顶端连接卷扬机，外管顶端连接油压机头，在外管上设置上部止水机构和下部止水机构，上部止水机构和下部止水机构之间设置有进水通道，并在内管底部固定设置底部隔板的方式，使得内管由卷扬机向上拉动的同时，由油压机头下压外管，即可实现上部止水机构和下部止水机构的对水文地质钻孔的有效密封，将目的含水层和其它含水层隔离开来，且密封效果好，抽水更为便捷，可靠性高，造价低，因此可通过进水通道进入试验水层内的水来进行相关的水文地质试验。

本发明采用双管，通过孔口施压，将第一封堵橡胶球和第二封堵橡胶球压扁，封闭目的含水层，地下水通过进水通道进入到内管，可以进行各种水文试验。

本发明顶部变形封堵结构采用第一封堵橡胶球，底部变形封堵结构采用第二封堵橡胶球，橡胶球韧性高强度大，不受孔壁情况限制，不易破损，且橡胶球能够实现对孔径不同的水文地质钻孔进行封堵，仅需对其形变量进行控制即可。

本发明第二封堵橡胶球设置在底部隔板与第三活动压板之间，底部隔板与内管相固定，通过底部隔板与第三活动压板之间的相对运动即可实现对第二封堵橡胶球的压扁和弹升，来进行对水文地质钻孔底部的止水密封。

本发明上部止水机构和下部止水机构之间的外进水管，在能够保证水流进入内管的同时，起到了下压和上拉第三活动压板的作用。

本发明上部止水机构在套设在外进水管内部的内管外壁上设置有两个限位块，限位块能够限制第二活动压板下移位置，防止了底部变形封堵结构过渡挤压，同时能够起到封闭目的层地下水的作用。

本发明为了适合于砂、卵砾石等松散含水层的分层止水，将顶部变形封堵结构设置为束节式白纱布袋装干粘土a，将底部变形封堵结构设置为束节式白纱布袋装干粘土b，从而大大地扩大了本装置的适用范围。弹力皮筋束节式白纱布袋装干粘土，既可防止在运动过程中干粘土粉的随意偏移，也可在浸水后不影响粘土白纱布袋的正常开涨和止水密封性能。

当水文地质钻孔的孔径发生改变时，在本装置能够插入到水文地质钻孔的情况下，仅需改变第一封堵橡胶球和第二封堵橡胶球的压缩变形量，即可同样实现对试验水层与其它水层的隔离。当本装置无法插入到水文地质钻孔内时，可以通过改变第一封堵橡胶球、第二封堵橡胶球、底部隔板、第三活动压板、第二活动压板和第一活动压板的大小来实现对试验水层与其它水层的隔离，本装置可以实现孔径63~320mm钻孔的含水层止水。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明所述上部止水机构与外管和内管的连接结构示意图；

图3为本发明所述下部止水机构与外管和内管的连接结构示意图。

其中：1、内管；2、外管，21、顶部外管；3、外进水管，31、进水孔a；4、进水孔b；5、上部止水机构，51、第一活动压板，52、第二活动压板，53、第一封堵橡胶球；6、下部止水机构，61、第三活动压板，62、第二封堵橡胶球；7、限位块；8、底部隔板。

具体实施方式

下面将结合具体发明对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

一种双管挤压式分层止水器，结合图1至图3所示，包括内管1、外管2、上部止水机构5、下部止水机构6、进水通道和底部隔板8。

内管1的顶端与卷扬机相连接，卷扬机对内管1进行向上拉起定位。内管1的内径为28mm，内管1可由多个一定长度的分节管依次连接而成，分节管通过丝扣连接。在实际进行抽水作业时内管1的中部连接设置有水泵，水泵用于使得试验含水层内的水抽入到内管中。

外管2套设在内管1外部，外管2内壁与内管之间的间距为9mm，且顶端与油压机头相连接，油压机头可对外管2进行挤压，进而来挤压上部止水机构5和下部止水机构6，从而达到封堵水文地质钻孔的效果。外管2可由多个一定长度的分节管依次连接而成，分节管通过丝扣连接。

外管2包括顶部外管21以及外进水管3。顶部外管21设置在上部止水机构5上方，顶部外管21的顶端与油压机头相连接。外进水管3设置在上部止水机构5与下部止水机构6之间，并同心套设在内管1外部，且与顶部外管21内径相同。

上部止水机构5和下部止水机构6由上而下依次上设置在外管2上，上部止水机构5用于将位于试验含水层顶部的含水层进行隔离，下部止水机构6用于将位于试验含水层底部的含水层进行隔离。内管1贯穿上部止水机构5和下部止水机构6并与进水通道相连通。

上部止水机构5包括第一活动压板51、顶部变形封堵结构以及第二活动压板52。第一活动压板51与顶部外管21底端相连接。顶部变形封堵结构设置在第一活动压板51与第二活动压板52之间，用于在油压机头压力作用下发生变形以达到封堵目的。第二活动压板52设置在第一活动压板51下方，底端与外进水管3固定连接。第一活动压板51、顶部变形封堵结构和第二活动压板52上均开设有通孔a，通孔a用于使得内管1穿过。第一活动压板51和第二活动压板52的直径可根据孔径的大小而定，第一活动压板51和第二活动压板52的厚度为3mm。

本实施例中的顶部变形封堵结构为第一封堵橡胶球53，本实施例中第一封堵橡胶球53的直径为90mm，第一封堵橡胶球53可根据孔径的实际大小而定，由于第一封堵橡胶球53活动设置在第一活动压板51与第二活动压板52之间，从而使得第一封堵橡胶球53便于进行更换。橡胶球韧性高强度大，不受孔壁情况限制，不易破损，且橡胶球能够实现对孔径不同的水文地质钻孔进行封堵，仅需对其形变量进行控制即可。

下部止水机构6包括第三活动压板61以及底部变形封堵结构。第三活动压板61固定设置于外进水管3底端。底部变形封堵结构设置在第三活动压板61与底部隔板8之间，用于在油压机头压力作用下发生变形以达到封堵目的。第三活动压板61和底部变形封堵结构上均开设有通孔b，通孔b用于使得内管1穿过。第一活动压板51和第二活动压板52的直径可根据孔径的大小而定，第三活动压板61和底部隔板8的厚度为3mm。

本实施例中的底部变形封堵结构为第二封堵橡胶球62本实施例中第二封堵橡胶球62的直径为90mm，第二封堵橡胶球62可根据孔径的实际大小而定，由于第二封堵橡胶球62活动设置在第三活动压板61与底部隔板8之间，从而使得第二封堵橡胶球62便于进行更换。橡胶球韧性高强度大，不受孔壁情况限制，不易破损，且橡胶球能够实现对孔径不同的水文地质钻孔进行封堵，仅需对其形变量进行控制即可。

为了限制第二活动压板52下移位置，以防止底部变形封堵结构过渡挤压，本实施在套设在外进水管3内部的内管1外壁上设置有两个限位块7，限位块7同时能够起到封闭目的层地下水的作用。

进水通道设置在上部止水机构5和下部止水机构6之间，用于使得试验含水层内的水进入内管1。进水通道包括进水孔a31和进水孔b4。进水孔a31线性开设在外进水管3的外壁上，设置有多个，用于使得试验含水层内的水进入到内管1与外管2之间。进水孔b4套设在外进水管3内部的内管1外壁上，线性开设有多个，与进水孔a31相对应设置，用于使得试验含水层内的水进入内管1。

底部隔板8设置在内管1的底端，与内管1的底端相固定，用于对内管1底端进行封堵，防止进入内管1的水从底部流出及与其他含水层混合。同时底部隔板8与第二封堵橡胶球62相接触，第三活动压板61、外进水管3和第二活动压板52一体固定设置，第一活动压板51和顶部外管21一体固定设置，又由于底部隔板8与内管1固定设置，从而使得油压机头下压作业时，底部隔板8与第二封堵橡胶球62之间产生相对运动，进而使得第二封堵橡胶球62发生压缩变形，达到封堵水文地质钻孔底部的目的；同时在油压机头下压作业时，第一封堵橡胶球53也会因此与内管1之间产生相对运动而发生压缩变形，达到封堵水文地质钻孔顶部的目的。

本实施例在实际进行试验水层与其它水层隔离作业时，首先将本装置放入到水文地质钻孔的试验水层深度处，在孔口施压，通过卷扬机上拉内管1，并通过油压机头对外管进行固定。卷扬机在上拉内管1的过程中，底部隔板8向上移动，对第二封堵橡胶球62产生挤压，同时使得第二活动压板52和第一活动压板51对第一封堵橡胶球53产生挤压，进而使得第一封堵橡胶球53和第二封堵橡胶球62发生压缩变形，达到封堵水文地质钻孔顶部和底部的目的。最后，试验水层内的水通过进水孔a31和进水孔b4进入到内管，水泵对内管1内的水进行抽取。

或者通过卷扬机上拉内管1，并通过油压机头下压外管，同样也能够实现第一封堵橡胶球53和第二封堵橡胶球62对水文地质钻孔顶部和底部进行封堵。

当水文地质钻孔的孔径发生改变时，在本装置能够插入到水文地质钻孔的情况下，仅需改变第一封堵橡胶球53和第二封堵橡胶球62的压缩变形量，即可同样实现对试验水层与其它水层的隔离。当本装置无法插入到水文地质钻孔内时，可以通过改变第一封堵橡胶球53、第二封堵橡胶球62、底部隔板8、第三活动压板61、第二活动压板52和第一活动压板51的大小来实现对试验水层与其它水层的隔离，本装置可以实现孔径63~320mm钻孔的含水层止水。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，与实施例1的不同之处在于将顶部变形封堵结构设置为白纱布袋装干粘土a，将底部变形封堵结构设置为白纱布袋装干粘土b，束节式白纱布袋装干粘土a和束节式白纱布袋装干粘土b具体为弹力皮筋束节式白纱布袋装干粘土。束节式白纱布袋装干粘土a和束节式白纱布袋装干粘土b的设置，使得本装置更适合于砂、卵砾石等松散含水层的分层止水，从而加大本装置的适用范围。

Claims (10)

1.一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：包括顶端与卷扬机相连接的内管（1）以及套设在内管（1）外部且顶端与油压机头相连接的外管（2），外管（2）由上而下依次上设置有用于将位于试验含水层顶部的含水层进行隔离的上部止水机构（5）以及用于将位于试验含水层底部的含水层进行隔离的下部止水机构（6），上部止水机构（5）和下部止水机构（6）之间设置有用于使得试验含水层内的水进入内管（1）的进水通道，内管（1）贯穿上部止水机构（5）和下部止水机构（6）并与进水通道相连通，内管（1）的底端设置有用于对内管（1）底端进行封堵的底部隔板（8）。

2.根据权利要求1所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：所述外管（2）包括设置在上部止水机构（5）上方的顶部外管（21）以及设置在上部止水机构（5）与下部止水机构（6）之间并同心套设在内管（1）外部且与顶部外管（21）内径相同的外进水管（3）。

3.根据权利要求2所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：所述上部止水机构（5）包括与顶部外管（21）底端相连接的第一活动压板（51）、设置在第一活动压板（51）下方且底端与外进水管（3）固定连接的第二活动压板（52）以及设置在第一活动压板（51）和第二活动压板（52）之间用于在油压机头压力作用下发生变形以达到封堵目的的顶部变形封堵结构，第一活动压板（51）、顶部变形封堵结构和第二活动压板（52）上均开设有用于使得内管（1）穿过的通孔a。

4.根据权利要求3所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：所述顶部变形封堵结构为第一封堵橡胶球（53）。

5.根据权利要求3所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：所述顶部变形封堵结构为束节式白纱布袋装干粘土a。

6.根据权利要求3所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：所述下部止水机构（6）包括固定设置于外进水管（3）底端的第三活动压板（61）以及设置在第三活动压板（61）与底部隔板（8）之间用于在油压机头压力作用下发生变形以达到封堵目的的底部变形封堵结构，第三活动压板（61）和底部变形封堵结构上均开设有用于使得内管（1）穿过的通孔b。

7.根据权利要求6所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：所述底部变形封堵结构为第二封堵橡胶球（62）。

8.根据权利要求6所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：所述底部变形封堵结构为束节式白纱布袋装干粘土b。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：套设在外进水管（3）内部的内管（1）外壁上设置有两个用于限制第二活动压板（52）下移位置以防止底部变形封堵结构过渡挤压的限位块（7）。

10.根据权利要求2所述的一种双管挤压式分层止水器，其特征在于：所述进水通道包括线性开设在外进水管（3）的外壁上多个用于使得试验含水层内的水进入内管（1）和外管（2）之间的进水孔a（31），套设在外进水管（3）内部的内管（1）外壁上线性开设有多个与进水孔a（31）相对应、用于使得试验含水层内的水进入内管（1）的进水孔b（4）。