CN110258453A - 一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管及应用方法，所述减压井管包括井管和击入设备，所述井管包括击入头、管体、滤膜和管口盖板，所述击入设备包括钢连杆、激振器和液压系统。所述井管首段管体与击入头固定连接，钢连杆伸入管体内与击入头连接，形成首节井管，后续管体和钢连杆通过螺纹与相邻井管相连；安装时激振器通过钢连杆将激振力传递给击入头进而将井管带入土层至预定深度，取出钢连杆后减压井管即开始工作。本发明将传力机构与排水管体通过击入头有机结合在一起，使管体不用承受激振力，井管及击入设备运输轻便，同时整个工艺非常简单，适用深度大、抢险速度快、效率高，安装完成后即开始工作、稳定性好。

Description

一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管及应用方法

技术领域

本发明涉及水利工程堤坝防渗技术领域，具体是一种用于抢险的轻型减压井管及应用方法。

背景技术

我国江河沿岸很多堤坝下的覆盖层为上部弱透水层，下部强透水层的二元或多元土结构。在汛期到来时，强透水层内的水头升高，较高的水头差容易导致管涌险情，如不及时抢护，任其发展，就将把堤坝工程地基下的砂层淘空，导致堤坝工程骤然塌陷，造成决堤溃坝，危害生命和财产安全。

当汛期堤坝发生管涌险情需要抢险时，有以下几个特点：

(1)通常事发突然，需要快速完成施工；需要抢险方法工艺简单，施工速度快；

(2)江河堤坝分布广，险情发生不可预测，部分堤坝抢险施工空间有限，交通不便，很难使用大型设备，需要用于抢险的物资和设备轻便，依靠人力即可完成；

(3)采取的抢险方法能及时发挥作用，以便及时阻止灾害的进一步发展。

目前，管涌险情发生时一般采用减压围井或反滤围井进行抢险。减压围井需要在险情处使用土袋抢筑围井，壅高井内水位，减小水头差，降低渗透压力，制止渗透破坏，以稳定管涌险情；反滤围井是在减压围井基础上，在井内填筑反滤料，防止地基下的砂层被掏空。但是采用减压围井或反滤围井只能针对单个管涌进行抢险，整个地层中的水压力并未得到有效释放，当围井内水位过高时，围井附近可能会再次发生翻沙鼓水，形成新的管涌，导致现有围井倒塌，造成更大险情，危害生命财产安全。

此外，减压管井技术被广泛用于堤坝管涌险情的预防。其原理是在非汛期低水位时钻孔建造减压井，连通下部强透水层和地表，在汛期高水位时通过反滤排水降低堤坝内覆盖层中的承压水头和渗透压力，从而防止管涌的发生。如赵坚等发明的一种内撑管片式减压井管(专利号：ZL200610039163.6)，陈春光等发明的一种新型减压井管(专利号：ZL200820201872.4)，它们的区别集中在组成构造上，主要施工工艺都需要在非汛期钻孔后进行安装。对于汛期发生管涌险情的堤坝，若采用建造传统减压井管进行抢险，钻孔施工会直接连通下部强透水层和地表，导致强透水层内的水和砂通过钻孔涌出，人为造成管涌险情。这导致传统的减压井管无法用于管涌抢险。

发明内容

本发明针对已有围井抢险和传统减压井管的不足，提供了一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管及应用方法，将滤膜包裹并粘连在开孔管体管壁上，利用激振设备、钢连杆将激振力传递给击入头进而将轻型减压井管带入土层至预定深度，取出钢连杆即可进行排水工作，达到减压目的。本发明将传力机构与排水管体通过击入头有机结合在一起，使管体不用承受激振力，井管及击入设备运输轻便，同时整个工艺非常简单，适用深度大、抢险速度快、效率高，安装完成后即开始工作、稳定性好。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管，包括井管和击入设备，井管包括击入头、管体、滤膜和管口盖板，击入设备包括钢连杆、激振器和液压系统，所述井管首段管体与击入头固定连接，钢连杆伸入管体内与击入头连接，形成首节井管，后续管体和钢连杆通过螺纹与相邻井管相连；安装时激振器通过钢连杆将激振力传递给击入头进而将井管带入土层至预定深度，取出钢连杆即开始工作。

进一步的，所述击入头分为管外和管内两部分，管外部分呈倒圆锥形，夹角为30°-45°；管内部分整体为圆柱体，直径小于减压管内径，内部开有连接槽并设有螺纹，用于与钢连杆连接，可实现正拧紧固，反拧脱开。

进一步的，所述钢连杆圆形带十字翼板截面，首段前端设有一字板和螺纹，用于插入击入头的连接槽内并旋入，与击入头紧密连接，在激振力作用下两者不会发生脱离；其他段钢连杆首尾均有钢连杆螺纹，与相邻钢连杆连接；单节长度为0.5-3m。

进一步的，所述管体为塑料多孔花管，外径100-500mm，单节长度为0.5-3m，开孔形式为圆孔和长条孔，根据需要在管体上均匀分布或梅花形分布。

进一步的，所述滤膜用于反滤粉砂，将粉砂挡在管外，使水能顺利流入管体中；滤膜根据反滤需要包裹在管体内壁或外壁，形成单层或双层膜，并与管体粘连在一起。

一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管应用方法，采用上述压井管进行，所述方法包括如下步骤：

步骤一、在发生管涌险情处附近选择合适地点，铺设管口盖板，固定击入设备，将首节井管与钢连杆连接紧固后，安装在击入设备上，开启激振器产生激振力，通过钢连杆,与击入头将首节井管击入土层中；

步骤二、当首节井管击入预定深度后，暂停击入，连接第二节管体和钢连杆，重新启动击入设备继续将第二节井管击入土层中，重复以上步骤直至达到预定击入深度；

步骤三、施工完成，根据需要连接引水管或抽水装置。

本发明提出的用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管及应用方法，较以往的抢险方法有以下方面的进步和优势：

(1)本发明通过滤膜对粉砂层中的承压水进行反滤，利用激振设备将管体击入后即可开始排水减压，无需钻孔，施工过程只需击入和接续管体和连接杆，工艺非常简单，施工速度快、效率高，满足汛期管涌抢险的要求，不会人为造成险情；

(2)本发明充分利用减压井管的优点，能有效降低井管周边土层内的承压水头，避免新管涌险情的发生；

(3)本发明利用激振力将管体击入砂层，比起压入式和锤入式效率更高，击入速度更快；传力路径为激振器—钢连杆—击入头，管体在击入头带动下被动击入，管体不承受激振力作用，本发明采用塑料管，方便运输且成本低，击入设备可以重复利用；

(4)塑料管体与钢连杆的单节长度为0.5-3m，可作为抢险物资方便储存，在交通不便的堤坝抢险可由人工搬运，无需大型机械；抢险时可根据现场实际情况对管体进行拼接，击入深度可根据需要进行调节。

(5)本发明轻便，击入后即可工作，深度适用范围广，还可用于基坑等需迅速排水释放压力的地方。

附图说明

图1是本发明用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管击入状态的系统示意图；

图2是本发明用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管的俯视图；

图3(a)是本发明用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管中首节井管的剖面图，图3(b)是后续井管(无击入头)的剖面图；

图4(a)是图3(a)中I-I剖面图，图4(b)是图3(a)中II-II剖面图。

图中：1—井管；2—击入设备；3—击入头；4—管体；5—滤膜；6—管口盖板；7—钢连杆；8—激振器；9—液压系统；10—连接槽；11—管端螺纹；12—钢连杆螺纹。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参考图1，本发明实施例提供一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管，包括井管1和击入设备2，其中井管1包括击入头3、管体4、滤膜5、管口盖板6，击入设备2包括钢连杆7、激振器8和液压系统9。

请进一步参考图2至图4，井管1由多段组成，首段管体4与击入头3固定连接，钢连杆7伸入首段管体4内与击入头3连接，形成首节井管。后续管体4和钢连杆7上分别设有管端螺纹11和钢连杆螺纹12，通过螺纹与相邻井管相连。

击入头3分为管外和管内两部分，管外部分呈倒圆锥形，夹角为30°-45°，管内部分整体为圆柱体，直径小于减压管内径，内部开有连接槽10并设有螺纹，如图4(a)所示，用于与钢连杆7连接，可实现正拧紧固，反拧脱开。

钢连杆7为圆形带十字翼板截面，如图4(b)所示，首段前端设有一字板和螺纹，可插入击入头3的连接槽10内并旋入，与击入头3紧密连接，在激振器8作用下两者不会发生脱离；其他段钢连杆7首尾均有钢连杆螺纹12，与相邻钢连杆7连接；单节长度为0.5-3m。

管体4为塑料多孔花管，外径100-500mm，单节长度0.5-3m，开孔形式为圆孔和长条孔，根据需要在管体上均匀分布或梅花形分布。

滤膜5包裹在管体内壁或外壁，形成单层或双层膜，并与管体粘连在一起，用于反滤，阻挡粉砂进入管体2内，能使水通过。

管口盖板6为方形钢盖板，中间开圆洞，减压井管从盖板中间洞口处击入土体，用于加固表层土体，提供工作面，并防止土体发生破坏。

激振器8和液压系统9能提供激振力，作用在钢连杆7上，传递给击入头3，使管体能顺利进入砂层中。

本发明提供一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管应用方法，包括如下步骤：

步骤一、在发生管涌险情处附近选择合适地点，铺设管口盖板6，固定击入设备，将首节井管1与钢连杆7连接紧固后，安装在击入设备2上，开启激振器8产生激振力，通过钢连杆7与击入头3将首段井管1击入土层中；

步骤二、当首节井管1击入预定深度后，暂停击入，连接第二节管体4和钢连杆7，重新启动击入设备2继续将第二节井管1击入土层中，重复以上步骤直至达到预定击入深度；

步骤三、施工完成，根据需要连接引水管或抽水装置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管，包括井管(1)和击入设备(2)，所述井管(1)包括击入头(3)、管体(4)、滤膜(5)和管口盖板(6)，所述击入设备(2)包括钢连杆(7)、激振器(8)和液压系统(9)，其特征在于：所述井管(1)的首段管体(4)与击入头(3)固定连接，钢连杆(7)伸入管体(4)内与击入头(3)连接，形成首节井管，后续管体(4)和钢连杆(7)通过螺纹与相邻井管相连；安装时激振器(8)通过钢连杆(7)将激振力传递给击入头(3)进而将井管(1)带入土层至预定深度，取出钢连杆(7)即开始工作。

2.如权利要求1所述的用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管，其特征在于：所述击入头(3)分为管外和管内两部分，管外部分呈倒圆锥形，夹角为30°-45°；管内部分整体为圆柱体，直径小于减压管内径，内部开有连接槽(10)并设有螺纹，用于与钢连杆(7)连接，可实现正拧紧固，反拧脱开。

3.如权利要求2所述的用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管，其特征在于：所述钢连杆(7)为圆形带十字翼板截面，首段前端设有一字板和螺纹，用于插入击入头(3)的连接槽(10)内并旋入，与击入头(3)紧密连接，在激振力作用下两者不会发生脱离；其他段钢连杆(7)首尾均有钢连杆螺纹(11)，与相邻钢连杆(7)连接；单节长度为0.5-3m。

4.如权利要求1所述的用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管，其特征在于：所述管体(2)为塑料多孔花管，外径100-500mm，单节长度为0.5-3m，开孔形式为圆孔和长条孔，根据需要在管体上均匀分布或梅花形分布。

5.如权利要求1所述的用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管，其特征在于：所述滤膜(5)用于反滤粉砂，将粉砂挡在管外，使水能顺利流入管体(4)中；滤膜(5)根据反滤需要包裹在管体(4)内壁或外壁，形成单层或双层膜，并与管体(4)粘连在一起。

6.一种用于汛期管涌抢险的击入式轻型减压井管应用方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项所述减压井管进行，所述方法包括如下步骤：

步骤一、在发生管涌险情处附近选择合适地点，铺设管口盖板(6)，固定击入设备，将首节井管(1)与钢连杆(7)连接紧固后，安装在击入设备(2)上，开启激振器(8)产生激振力，通过钢连杆(7)与击入头(3)将首节井管(1)击入土层中；

步骤二、当首节井管(1)击入预定深度后，暂停击入，连接第二节管体(4)和钢连杆(7)，重新启动击入设备(2)继续将第二节井管(1)击入土层中，重复以上步骤直至达到预定击入深度；

步骤三、施工完成，根据需要连接引水管或抽水装置。