CN111254962B - 一种承压水快速降水结构及降水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种承压水快速降水结构，包括井管、充气管、出水管；井管内设置一逆止阀，逆止阀打开方向为向上；井管外位于逆止阀上方固定至少一密封袋，注浆管伸入密封袋内；出水管自上而下伸入井管内，其下端位于逆止阀上方；充气管一端伸入井管内，另一端与压力气源连接。本发明可不采用潜水泵，缩减单井直径，降低单井成本，提高施工柔性可调节性，提高施工可靠性，简化施工工序；形成高强度密封止水结构；采用过滤器外包透水结构的过滤段结构型式，可于地面预制完成，成孔后直接下放井结构注浆密封后即完成井施工，无需填滤料、填粘土球等工序，施工便捷高效；采用气动循环出水，无需设置潜水泵，降水井造价经济且运营节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种承压水快速降水结构，属于承压水降水井技术领域。
背景技术
随着我国城市化进程的不断发展，地下空间的开发范围不断扩大，基坑的深度也随之增加。对基坑的有效降水是确保基坑施工安全、施工工期等的前提条件。对于承压水降水来说，施工过程中既要防止由于降水不足造成的坑内突涌，还要避免由于降水过度造成的土体沉降。
目前常规承压水降水井一般采用潜水泵放入井内进行抽水，因此井的直径通常需要大于200mm，钻孔的直径一般大于500mm，井管材料通常采用不锈钢管。常规的承压水降水井结构存在以下不足之处：1)井内需设置潜水泵，单井成本较高、占用场地范围较大，因此降水井布置数量受到限制，一旦降水井出现堵塞或施工过程中降水井遭到破坏，而后期基坑开挖后无法增加降水井，会对工程施工安全和施工进度造成非常大的影响；2)承压水降水井深度一般较大，一般是采用潜水泵进行抽水，但是一旦在井下的潜水泵出现故障，更换潜水泵的过程中，承压水水头可能快速上升，产生突涌风险，直接威胁到基坑安全；3)成井时需要经过钻孔、清孔、下井管、焊接、投砾、投粘土球、洗井等工序，成井时间长、工序复杂；4)密封止水的效果有待提高；5)滤料填充、填土等工序复杂，施工效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种承压水快速降水结构，可不采用潜水泵，缩减单井直径，降低单井成本，提高施工柔性可调节性，提高施工可靠性，简化施工工序；提高密封止水性能；并且使过滤段可在地面施工完成，提高施工效率。
本发明采取以下技术方案：
一种承压水快速降水结构，包括井管1、充气管10、出水管9；井管1内设置一逆止阀8，逆止阀8打开方向为向上；井管1外位于逆止阀8上方固定至少一密封袋3，注浆管伸入所述密封袋3内；出水管9自上而下伸入井管1内，其下端位于逆止阀8上方；充气管10一端伸入井管1内，另一端与压力气源连接。
优选的，井管内位于逆止阀8下方设有过滤器6，所述过滤器6上端与井管1连接，其对应部位的外壁套设透水结构5。
进一步的，所述透水结构5采用塑料盲沟、透水布、袋装砂砾料中的一种或几种。
进一步的，所述井管1下端连接沉淀管7。
进一步的，所述井管1位于密封袋3上方的部位与降水井孔壁之间为回填材料4。
将进一步的，还包括出气管11，出气管11伸入井管内，出气管11与充气管10上均设有气管阀门12。
进一步的，所述压力气源由气泵13提供。
进一步的，所述井管分为两段，两段之间不固定连接或弱连接，两段的分割部位位于密封袋3对应的密封止水段井管的上方，降水结束后，上段井管结构可加压拔出，回收井管材料。
一种上述任意一项所述的承压水快速降水结构的降水方法，包括以下步骤：
S1、钻进成孔；
S2、完成承压水降水井不同管段拼装；
S3、将井结构分段放置入钻孔内，通过注浆管向密封袋内注浆，使其与孔壁完全贴合，形成密封段；
S4、下放出水管，安装上端井管盖板，在井管盖板上布设出气管、充气管并进行密封处理；
S5、待注浆密封袋固化完成后，首先通过充气管对井管进行充气，井管内地下水在气压作用下从出水管排出，待出水量显著减小后停止充气；打开出气管，快速释放井管内气压，逆止阀以下的承压水快速向封闭井管内补充地下水；
S6、重复步骤S5，进行充气和放气循环，直至井管内承压水头降至逆止阀以下。
优选的，还包括：S7、降水结束后，将止水密封段上部井管结构加压拔出，回收井管材料。
优选的，步骤S2中，包括密封段密封袋与井管的固定、井管段与过滤段的连接、过滤段与沉淀管的连接、过滤段过滤器与透水结构的贴合、以及逆止阀安装。
优选的，步骤S3中，待达到注浆压力及注浆量后维持15min并封闭注浆管，并对密封袋上部进行回填。
本发明的有益效果在于：
1)可不采用潜水泵，缩减单井直径，降低单井成本，提高施工柔性可调节性，提高施工可靠性，简化施工工序；
2)不同于常规降水井填粘土球止水，本发明井结构设置了注浆密封袋密封段，形成高强度密封止水结构，因此止水更加可靠；
3)采用缠丝过滤器外缠塑料盲沟的过滤段结构型式，可于地面预制完成，成孔后直接下放井结构注浆密封后即完成井施工，因此无需填滤料、填粘土球等工序，施工便捷高效；
4)采用气动循环出水，无需设置潜水泵，降水井造价经济且运营节能；
5)密封袋密封段与上部井管采用弱连接形式，降水施工结束后可将上部井管结构加压拔出，因此可回收井管材料，同时减少地下障碍物遗留。
附图说明
图1是本发明承压水快速降水结构的井内剖面图。
图中，1、井管；2、井管盖板；3、密封袋；4、回填粘土；5、塑料盲沟；6、缠丝过滤器；7、沉淀管；8、逆止阀；9、出水管；10、充气管；11、出气管；12、气管阀门；13、气泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1，本实施例涉及一种承压水快速降水井结构，主要包含井管1、止水密封段(密封袋3的部位)、过滤段(缠丝过滤器6的部位)、沉淀管段(沉淀管7的部位)。
井管1，采用金属或塑料材料管材，通过焊接或可靠机械连接与井结构其他部位连接；
井管盖板：井管口在地面端采用带开孔的盖板进行密封，保证气密性；井管盖板2上预制3个开孔，与井管1采用螺纹密封连接；
密封段：密封袋3采用高强抗拉材料，套入井管1后，上下两端采用抱箍固定；采用井管1外包密封袋3的方式，密封袋3上下两端固定形成封闭空间，通过上部注浆管往密封袋3内高压注浆形成扩大体挤压周围土体，浆液固化后实现井壁止水密封；需要说明的是，在附图1中，并未展示注浆管，实际注浆管可以采用多种方式进行布置，例如，可以在地面与密封袋一同绑扎固定好，或者自井管1伸入，穿过井管1侧壁的开孔再伸入密封袋3中，因此这并不影响本实施例方案的实施。
过滤段：主体采用缠丝过滤器结构保证过滤段强度，外包塑料盲沟5结构以保证渗透性；塑料盲沟5外包土工布，并套入缠丝过滤器6。
沉淀管段：位于整个井结构的底部的沉淀管7，用于沉淀进入井中的杂质；
出水管9：位于井管内部，深度至接近逆止阀位置，从井管盖板的开孔穿出至地面，用于排出井管内地下水；出水管9、充气管10和出气管11穿过井管盖板2上的开孔，并采用焊接或胶粘方式密封连接；出水管9底部与逆止阀8距离0.1m～0.5m；充气管10和出气管11上安装气管阀门12，充气管10连接气泵13；
充气管10：从井管盖板开孔伸入井管，接气泵向封闭井管内充气；
出气管11：从井管盖板开孔伸入井管，用于充气后，释放井管内气压；出气管可与充气管共用，也可单独设出气管；
逆止阀8，位于井管内，深度在承压水设计降深水位以下；逆止阀流向向上，当井管内充气时，阀门关闭，与井管盖板以及逆止阀以上的井管部分形成封闭空间，封闭井管内地下水在气压作用下从出水管流出；当井管内放气时，封闭空间气压降低，逆止阀门打开，逆止阀以下的井管内承压水由于具有承压性，承压水流向逆止阀以上的井管内。逆止阀8采用弹簧式或活塞式单向阀，安装在井管1上。
气泵13：用于向井管内充气。
具体施工过程如下：
1)钻孔至指定深度；
2)井管1上安装逆止阀8，固定密封袋3，并连接缠丝过滤器6和沉淀管7；缠丝过滤器6外套塑料盲沟5；
3)下放整个井管装置至钻孔底部；
4)通过注浆管向密封袋3内注浆，使其膨胀挤压周围土体；同时井管盖板2上密封连接出水管9和充气管10、出气管11，并通过螺纹连接与井管1密封连接。
5)密封袋3的注浆体养护一定时间后，打开充气管10上的气管阀门12，关闭出气管11上的气管阀门12，充气管10连接气泵13，向井管1内充气，充气压力0.1MPa～1MPa，逆止阀8以上的井管1内地下水在气压作用下从出水管9排出；
6)出水管9出水减慢或不出水时，关闭充气管10上的气管阀门12，打开出气管11上的气管阀门12，释放井管1内气压，承压水向逆止阀8以上的井管1内补充；
7)循环进行步骤5)6)，将承压水快速排出，从而降低承压水水头。
8)降水结束后，将密封袋3上部井管结构加压拔出，回收井管材料。
Claims (11)
1.一种承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于，包括以下步骤：
承压水快速降水结构包括井管(1)、充气管(10)、出水管(9)；井管(1)内设置一逆止阀(8)，逆止阀(8)打开方向为向上；井管(1)外位于逆止阀(8)上方固定至少一密封袋(3)，注浆管伸入所述密封袋(3)内；出水管(9)自上而下伸入井管(1)内，其下端位于逆止阀(8)上方；充气管(10)一端伸入井管(1)内，另一端与压力气源连接；
包括以下步骤：
S1、钻进成孔；
S2、完成承压水降水井不同管段拼装；
S3、将井结构分段放置入钻孔内，通过注浆管向密封袋内注浆，使其与孔壁完全贴合，形成密封段；
S4、下放出水管，安装上端井管盖板，在井管盖板上布设出气管、充气管并进行密封处理；
S5、待注浆密封袋固化完成后，首先通过充气管对井管进行充气，井管内地下水在气压作用下从出水管排出，待出水量显著减小后停止充气；打开出气管，快速释放井管内气压，逆止阀以下的承压水快速向封闭井管内补充地下水；
S6、重复步骤S5，进行充气和放气循环，直至井管内承压水头降至逆止阀以下。
2.如权利要求1所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：井管内位于逆止阀(8)下方设有过滤器(6)，所述过滤器(6)上端与井管(1)连接，其对应部位的外壁套设透水结构(5)。
3.如权利要求2所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：所述透水结构(5)采用塑料盲沟、透水布、袋装砂砾料中的一种或几种。
4.如权利要求1或2所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：所述井管(1)下端连接沉淀管(7)。
5.如权利要求1或2所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：所述井管(1)位于密封袋(3)上方的部位与降水井孔壁之间为回填材料(4)。
6.如权利要求1或2所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：还包括出气管(11)，出气管(11)伸入井管内，出气管(11)与充气管(10)上均设有气管阀门(12)。
7.如权利要求1或2所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：所述压力气源由气泵(13)提供。
8.如权利要求1或2所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：所述井管分为两段，两段之间不固定连接或弱连接，两段的分割部位位于密封袋(3)对应的密封止水段井管的上方，降水结束后，上段井管结构可加压拔出，回收井管材料。
9.如权利要求1所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：还包括：S7、降水结束后，将止水密封段上部井管结构加压拔出，回收井管材料。
10.如权利要求1所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：步骤S2中，包括密封段密封袋与井管的固定、井管段与过滤段的连接、过滤段与沉淀管的连接、过滤段过滤器与透水结构的贴合、以及逆止阀安装。
11.如权利要求1所述的承压水快速降水结构的降水方法，其特征在于：步骤S3中，待达到注浆压力及注浆量后维持15min并封闭注浆管，并对密封袋上部进行回填。
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Address after: No. 38, Shuifeng Road, Yangpu District, Shanghai 202150 Patentee after: Shanghai Survey, Design and Research Institute (Group) Co.,Ltd. Address before: No. 38, Shuifeng Road, Yangpu District, Shanghai 202150 Patentee before: SGIDI ENGINEERING CONSULTING (Group) Co.,Ltd. |
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