CN111549808B - 用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井及方法 - Google Patents
用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及井点降水装置，尤其涉及一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井及方法，该滤水管降水井包括钻孔和降水井，其中：钻孔底部具有钻孔扩底；降水井设置于钻孔内，具有井管和连接井管下部的伸缩天线式树根状滤水管，伸缩天线式树根状滤水管位于钻孔扩底处，由主体滤管和连接于主体滤管上的多个可伸缩滤水管组成，可伸缩滤水管的一端与主体滤管相连通，另一端可沿主体滤管径向方向伸缩。与现有技术相比，本发明通过在工程上已开始使用的钻孔扩底内布置伸缩天线式树根状新型滤水管降水井，以提高滤管进水断面面积，改善进水方式，优化滤管进水效果，以助于地下水从降水井中排出。
Description
技术领域
本发明属于地质工程、岩土工程、地下工程技术领域，涉及井点降水装置，尤其是涉及一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状新型滤水管降水井及方法。
背景技术
在地下水位比较高的施工环境中，井点降水是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施，能疏干基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，消除流砂，减少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，提供比较干的施工条件，还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。目前降水井多采用与抽水井管尺寸相同的直筒型滤水管抽水，抽水量受到周围土层性质、井管尺寸、滤水管进水断面面积、抽水泵功率等因素影响，导致抽水速率低下。
中国专利CN104975610A公开了一种扩大端降压井、深基坑结构及其施工方法，由于增大了降水井底部的直径，使得单井的蓄水能力增加，从而在基坑涌水量不变的前提下，能减少降压井的数量，或减小降压井的深度，节约降水成本。但是该专利采用增大滤水管直径的方式，对进水能力提升较为有限，而且该专利为了提高降水井抽水能力，采用扩大端滤水管的最大直径接近钻孔直径，在吊装过程中可能存在问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井及方法。本发明通过在工程上已开始使用的钻孔扩底内布置伸缩天线式树根状新型滤水管降水井，以提高滤管进水断面面积，改善进水方式，优化滤管进水效果，以助于地下水从降水井中排出。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井，包括：
钻孔，底部具有钻孔扩底，
降水井，设置于钻孔内，具有井管和连接井管下部的伸缩天线式树根状滤水管，所述的伸缩天线式树根状滤水管位于钻孔扩底处，由主体滤管和连接于主体滤管上的多个可伸缩滤水管组成，所述的可伸缩滤水管的一端与主体滤管相连通，另一端可沿主体滤管径向方向伸缩。
作为本发明优选的技术方案，所述的可伸缩滤水管为可伸缩桥式滤水管，由不同管径尺寸的桥式滤水管嵌套而成，最外层的桥式滤水管与主体滤管相连通。
作为本发明优选的技术方案，不同管径尺寸的桥式滤水管之间采用柔性材料连接。
作为本发明优选的技术方案，不同管径尺寸的桥式滤水管长度相同。
作为本发明优选的技术方案，所述的可伸缩滤水管在伸缩传动机构的带动下实现伸缩，所述的伸缩传动机构由两个分别设置于可伸缩滤水管上下两侧的可伸缩刚性支撑杆件组成，两个可伸缩刚性支撑杆件的一端均连接于主体滤管上，另一端均连接于最内层的桥式滤水管上。伸缩传动机构的主要功能为支撑、牵引可伸缩滤水管。
作为本发明优选的技术方案，所述的可伸缩刚性支撑杆件为气缸或液压缸。
作为本发明优选的技术方案，多个可伸缩滤水管沿主体滤管长度方向分为多组，每组可伸缩滤水管由绕主体滤管周向布置的若干可伸缩滤水管构成。
作为本发明优选的技术方案，
所述的主体滤管为圆孔式滤水管；
所述的井管和主体滤管包裹有滤网，可伸缩滤水管包裹有可伸缩式滤网；
所述的井管外分层设有回填砂和回填粘土；
所述的主体滤管底部设有抽水泵。
本发明第二方面提供一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水方法，采用所述的滤水管降水井，包括以下步骤：
(1)按照设计方案，钻孔至设计深度，再采用扩底钻头扩底，形成钻孔扩底；
(2)根据钻孔扩底尺寸标记可伸缩滤水管的伸展长度；
(3)将井管和主体滤管包裹滤网，将可伸缩滤水管包裹可伸缩式滤网，吊放伸缩天线式树根状滤水管及井管；
(4)下方至钻孔扩底深度后，将可伸缩滤水管伸展成型；
(5)按照普通降水井的方法在主体滤管上部焊接井管；
(6)分层回填砂和粘土，洗井后将抽水泵吊放入主体滤管底部；
(7)进行抽水，地下水同时从主体滤管和可伸缩滤水管进入降水井，实现降水。
作为本发明优选的技术方案，步骤中，使用普通钻头钻进至设计深度，提钻将钻头替换为扩底钻头，根据钻孔扩底尺寸标记扩底钻头需要张开的角度，吊放扩底钻头进行扩底，形成钻孔扩底。
目前降水井多采用与抽水井管尺寸相同的直筒型滤水管抽水，抽水量受到周围土层性质、井管尺寸、滤水管进水断面面积、抽水泵功率等因素影响，本发明主要是从滤水管进水断面面积这一方面进行改进加大抽水量。钻孔扩底技术目前已经比较成熟，在桩基础施工领域采用钻孔扩底灌注桩能有效提高桩基承载力，更好地适应地下复杂的地层条件。在降水井施工时采用钻孔扩底能够起到扩大井管直径的效果，改善抽水速率，在钻孔扩底的钻孔中配合使用伸缩天线式树根状新型滤水管能够加大滤管进水断面面积，优化滤管进水效果。本发明能够在降水井直径较小时，显著提高降水井抽水量，加速排除土中水分，能够为基坑降水施工领域提供一种新的降水技术方法。
与现有技术相比，本发明能够应用在钻孔扩底技术已经成熟推广，将钻孔扩底技术应用在降水井施工时，抽水井滤管直径只能和钻孔一致不能扩大的情况(这种情况会致使利用钻孔扩底后增大的抽水面积不能被充分的利用)。该方法通过改进降水井滤水管进水形式加大滤管进水断面面积，弥补已有方法不足，而且结构简单，能够为基坑降水施工领域提供一种新的降水技术方法。
附图说明
图1为本发明用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井的可伸缩滤水管收缩状态的示意图。
图2为本发明用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井的可伸缩滤水管伸展状态的示意图。
图3为本发明的伸缩天线式树根状滤水管的结构示意图。
图中，1为钻孔扩底，2为降水井，3为井管，4为伸缩天线式树根状滤水管，5为主体滤管，6为可伸缩滤水管，7为可伸缩刚性支撑杆件，8为主体滤管管壁开口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井，如如1～2所示，包括钻孔和降水井2，其中：钻孔底部具有钻孔扩底1；降水井2设置于钻孔内，具有井管3和连接井管3下部的伸缩天线式树根状滤水管4，伸缩天线式树根状滤水管4位于钻孔扩底1处，由主体滤管5和连接于主体滤管5上的多个可伸缩滤水管6组成，可伸缩滤水管6的一端与主体滤管5相连通，另一端可沿主体滤管5径向方向伸缩。
本实施例中，孔扩底技术采用目前已经比较成熟的技术，即使用普通钻头钻进至设计深度，提钻将钻头替换为扩底钻头，根据扩底设计尺寸标记钻头需要张开的角度，吊放扩底钻头扩底，形成钻孔扩底1。降水井采用工程上已开始使用的降压井2，具体井管3尺寸与长度视现场实际承压水头及降水量等因素综合考虑，以实际施工设计方案为准，井口应高于地面以上0.50m，以防止地表污水渗入井内。本实施例中优选井管3和主体滤管5外包裹滤网缠铁丝固定，可伸缩滤水管6包裹可伸缩式滤网。井管3外分层设有回填砂和回填粘土。主体滤管5的底部设有抽水泵。
本实施例中，主体滤管5为普通圆孔式滤水管，可伸缩滤水管6采用可伸缩桥式滤水管，由不同管径尺寸的桥式滤水管嵌套而成，最外层的桥式滤水管与主体滤管5相连通。进一步优选不同管径尺寸的桥式滤水管长度相同。不同管径尺寸的桥式滤水管之间采用柔性材料连接，以确保可伸缩滤水管伸展开后处于密封状态。制作伸缩天线式树根状滤水管4时，先将主体滤管5在需要安装可伸缩滤水管6的位置开孔，确保主体滤管5与可伸缩滤水管6之间的水力连接，然后将最外层的桥式滤水管焊接在主体滤管5上，其他不同尺寸较小管径的桥式滤水管嵌套在焊接好的最外层桥式滤水管内。本实施例中，可伸缩滤水管6在伸缩传动机构的带动下实现伸缩，伸缩传动机构由两个分别设置于可伸缩滤水管6上下两侧的可伸缩刚性支撑杆件7组成，两个可伸缩刚性支撑杆件7的一端均连接于主体滤管5上，另一端均连接于最内层的桥式滤水管上。可伸缩刚性支撑杆件7为气缸或液压缸。结构简单，动作可靠。
本实施例中，多个可伸缩滤水管6沿主体滤管5长度方向分为多组，每组可伸缩滤水管6由绕主体滤管5周向布置的若干可伸缩滤水管6构成。如图3所示，一般情况下可在主体滤管5同一深度位置开四个孔，布置四个可伸缩滤水管6构成一组，视场地实际情况及井管3尺寸可适当增加或减少组数。伸缩传动机构主体为机械控制可伸缩刚性支撑杆件7，主要功能为支撑、牵引可伸缩滤水管，控制可伸缩滤管的伸展与收缩。当主体滤管5设计长度较长时，可适当增加可伸缩滤水管6的组数，在主体滤管5深度上每间隔一段距离布设一组可伸缩滤水管6，所有可伸缩滤水管6同步伸展收缩。
一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水方法，采用上述滤水管降水井，该方法包括以下步骤：
(1)按照设计方案，钻孔至设计深度，再采用扩底钻头扩底，形成钻孔扩底1；
(2)根据钻孔扩底1尺寸标记可伸缩滤水管6的伸展长度；
(3)将井管3和主体滤管5包裹滤网，将可伸缩滤水管6包裹可伸缩式滤网，吊放伸缩天线式树根状滤水管4及井管3；
(4)下方至钻孔扩底1深度后，将可伸缩滤水管6伸展成型(优选下放至扩孔深度后可伸缩滤水管6在可伸缩刚性支撑杆件7的牵引下向四周伸展开特定长度后固定成型)；
(5)按照普通降水井的方法在主体滤管5上部焊接井管3；
(6)分层回填砂和粘土，洗井后将抽水泵吊放入主体滤管5底部；
(7)进行抽水，地下水同时从主体滤管5和可伸缩滤水管6进入降水井2，实现降水。
本发明在降水井施工时采用钻孔扩底能够起到扩大井管直径的效果，改善抽水速率，在钻孔扩底的钻孔中配合使用伸缩天线式树根状新型滤水管能够加大滤管进水断面面积，优化滤管进水效果。本发明在降水井直径较小时，显著提高降水井抽水量，加速排除土中水分，单井出水量理论计算：
q为单井流量，单位为m3；rs滤管半径，单位为mm；l过滤器进水部位长度，单位为m；K含水层渗透系数。在rs、K不变的情况下，伸缩天线式树根状新型滤水管相当于滤管进水部位长度增加，出水量成三次方比例增大。总之，本发明伸缩天线式树根状滤水管可以将总直径控制在较小范围内，方便井管的吊装，滤水管安装到位后伸缩天线式支滤管伸张开来，大幅度提高降水井进水能力。能够为基坑降水施工领域提供一种新的降水技术方法。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井，其特征在于，包括：
钻孔，底部具有钻孔扩底(1)，
降水井(2)，设置于钻孔内，具有井管(3)和连接井管(3)下部的伸缩天线式树根状滤水管(4)，所述的伸缩天线式树根状滤水管(4)位于钻孔扩底(1)处，由主体滤管(5)和连接于主体滤管(5)上的多个可伸缩滤水管(6)组成，所述的可伸缩滤水管(6)的一端与主体滤管(5)相连通，另一端可沿主体滤管(5)径向方向伸缩；
所述的可伸缩滤水管(6)为可伸缩桥式滤水管，由不同管径尺寸的桥式滤水管嵌套而成，最外层的桥式滤水管与主体滤管(5)相连通；
所述的可伸缩滤水管(6)在伸缩传动机构的带动下实现伸缩，所述的伸缩传动机构由两个分别设置于可伸缩滤水管(6)上下两侧的可伸缩刚性支撑杆件(7)组成，两个可伸缩刚性支撑杆件(7)的一端均连接于主体滤管(5)上，另一端均连接于最内层的桥式滤水管上；
用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水方法，包括以下步骤：
(1)按照设计方案，钻孔至设计深度，再采用扩底钻头扩底，形成钻孔扩底(1)；
(2)根据钻孔扩底(1)尺寸标记可伸缩滤水管(6)的伸展长度；
(3)将井管(3)和主体滤管(5)包裹滤网，将可伸缩滤水管(6)包裹可伸缩式滤网，吊放伸缩天线式树根状滤水管(4)及井管(3)；
(4)下方至钻孔扩底(1)深度后，将可伸缩滤水管(6)伸展成型；
(5)按照普通降水井的方法在主体滤管(5)上部焊接井管(3)；
(6)分层回填砂和粘土，洗井后将抽水泵吊放入主体滤管(5)底部；
(7)进行抽水，地下水同时从主体滤管(5)和可伸缩滤水管(6)进入降水井(2)，实现降水。
2.根据权利要求1所述的用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井，其特征在于，不同管径尺寸的桥式滤水管之间采用柔性材料连接。
3.根据权利要求1所述的用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井，其特征在于，不同管径尺寸的桥式滤水管长度相同。
4.根据权利要求1所述的用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井，其特征在于，所述的可伸缩刚性支撑杆件(7)为气缸或液压缸。
5.根据权利要求1所述的用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井，其特征在于，多个可伸缩滤水管(6)沿主体滤管(5)长度方向分为多组，每组可伸缩滤水管(6)由绕主体滤管(5)周向布置的若干可伸缩滤水管(6)构成。
6.根据权利要求1所述的用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水井，其特征在于，
所述的主体滤管(5)为圆孔式滤水管；
所述的井管(3)和主体滤管(5)包裹有滤网，可伸缩滤水管(6)包裹有可伸缩式滤网；
所述的井管(3)外分层设有回填砂和回填粘土；
所述的主体滤管(5)底部设有抽水泵。
7.一种用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水方法，其特征在于，采用如权利要求1～6任一所述的滤水管降水井，包括以下步骤：
(1)按照设计方案，钻孔至设计深度，再采用扩底钻头扩底，形成钻孔扩底(1)；
(2)根据钻孔扩底(1)尺寸标记可伸缩滤水管(6)的伸展长度；
(3)将井管(3)和主体滤管(5)包裹滤网，将可伸缩滤水管(6)包裹可伸缩式滤网，吊放伸缩天线式树根状滤水管(4)及井管(3)；
(4)下方至钻孔扩底(1)深度后，将可伸缩滤水管(6)伸展成型；
(5)按照普通降水井的方法在主体滤管(5)上部焊接井管(3)；
(6)分层回填砂和粘土，洗井后将抽水泵吊放入主体滤管(5)底部；
(7)进行抽水，地下水同时从主体滤管(5)和可伸缩滤水管(6)进入降水井(2)，实现降水。
8.根据权利要求7所述的用于钻孔扩底的伸缩天线式树根状滤水管降水方法，其特征在于，步骤(1)中，使用普通钻头钻进至设计深度，提钻将钻头替换为扩底钻头，根据钻孔扩底(1)尺寸标记扩底钻头需要张开的角度，吊放扩底钻头进行扩底，形成钻孔扩底(1)。
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