CN111622249A - 狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法，其装置包括外钻杆、内钻杆、钻杆转接头、内钻杆拔取器、排水转接头、排水软管和蓄水抽水器，施工方法包括通过钻杆转接头钻杆与手持式钻机，操作手持式钻机在基坑坑壁上渗水点处，将外钻杆和内钻杆逐段钻进坑壁；然后将内钻杆抽出排出土体后再裹上土工布插入外钻杆中，并通过排水转接头将钻杆与排水软管的一端连接，将排水软管的另一端与安装在基坑未受渗水影响护壁的一侧的蓄水抽水器的水箱连接。本发明解决了在地下水较丰富、且空间狭窄的基坑的坑壁上钻排水孔存在的技术难题，并解决了基坑排水受基坑几何尺寸与机具功率、扬程等限制，坑底积水抽排难度大等技术问题。

Description

狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下水较丰富地区结构工程中窄小基坑施工设备技术领域，特别涉及一种狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法。

背景技术

地下水较丰富地区结构工程中窄小基坑(如抗滑桩、小型排水平硐、竖井/检查井等)的开挖受各方面限制时常采用人工挖坑壁排水孔。人工挖孔基坑受地下水与岩土性质分布差异影响，坑壁土层或岩层易在基坑开挖过程中出现渗水、涌水等情况，从而导致护壁成型困难、坑壁岩土体垮塌、无法成孔等问题。如基坑截面尺寸较小(1.0×1.5m或1.5×2.0m)或渗水点深度大时，极易形成坑壁岩土体垮塌对开挖人员安全形成巨大威胁。

在实际工程施工中，针对上述问题普遍采用以下3种方法进行处理：

1、地下水出水点水量较小，采用早强或水下混凝土对护壁进行浇筑，并对基坑底部积水集中抽排。

该方法的不足：1)护壁受土压力与水压力共同作用，护壁压力增大，易出现裂纹；2)受渗水点的影响，凝期增长，护壁混凝土质量差；3)对于渗水量较大的出水点，混凝土在成形前浆液被水流冲失，造成混凝土无法成形；4)坑底集中抽排会造成坑底一定时间积水，桩身混凝土浇筑后积水易在桩底形成浮浆层，影响桩身质量。

2、在出水点周围土体采用高压注浆进行固化并对出水点进行堵塞。

该方法的不足：1)堵塞效果不易控制，土层中地下水从其他土层孔隙较大处继续渗流，岩层中地下水从裂隙发育区继续渗流。2)土层中注浆易发生溢流，不易与土体胶结成团；岩层中注浆压力不易控制，渗流裂隙无法堵塞。

3、采用钻孔后埋设排水管进行排水，对排入坑底的水集中抽排。

该方法的不足：1)排水孔钻孔周边土体受渗流影响处于饱和状态，钻探难度大且成孔困难，极易出现垮孔；2)现有钻孔设备在平面尺寸较小(1.0×1.5m或1.5×2.0m)的基坑中无法作业。3)坑底集中抽排会造成坑底一定时间积水，桩身混凝土浇筑后积水易在桩底形成浮浆层，影响桩身质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法，以解决在地下水较丰富、且空间狭窄的基坑的坑壁上钻进形成排水孔，普通常规钻探机具无法在较小基坑中作业，受渗水影响岩土体内排水孔成孔困难，地下水渗水较大区域钻孔孔内土体无法清除，坑内排水后易在坑底形成积水，受基坑几何尺寸与机具功率、扬程等限制，坑底积水抽排难度大等技术问题。

本发明狭窄基坑地下水微型抽排装置，其包括中空的外钻杆、中空的内钻杆、钻杆转接头、内钻杆拔取器、排水转接头、排水软管和蓄水抽水器；

所述外钻杆由若干节管段组成，相邻管段之间通过螺纹连接；外钻杆的前端设置有钻头，外钻杆的后端设置有螺纹接口；

所述内钻杆设置在外钻杆内，内钻杆也由若干节管段组成，相邻管段之间也通过螺纹连接；内钻杆的前端设置有管靴，内钻杆的后端设置有螺纹接口；

所述外钻杆及内钻杆的管壁上设置有若干泄水孔；

所述钻杆转接头的一端设置有用于与外钻杆的端部连接的第一外螺纹和用于与内钻杆的端部连接的第二外螺纹，钻杆转接头的另一端设置有用于与钻机连接的第三外螺纹；

所述内钻杆拔取器的一端设置有用于与内钻杆的端部连接的第一外螺纹和用于与钻机连接的第二外螺纹；

所述排水转接头的一端设置有与用于与外钻杆的端部连接的第一外螺纹和用于与内钻杆的端部连接的第二外螺纹，排水转接头的另一端设置有用于与排水软管连接的第三外螺纹，排水转接头的中部设置有排水通孔；

所述蓄水抽水器包括水箱和设置在水箱内的潜水泵，水箱上设置有用于连接排水软管的螺纹接口。

进一步，所述钻杆转接头上还设置有注水孔，注水孔的进水端上设置有进水阀。

进一步，所述的狭窄基坑地下水微型抽排装置还包括用于包裹在内钻杆外表面上的土工布。

进一步，所述水箱内设置有滤网，所述滤网将水箱的内腔分为上下两段，滤网上设置有对水泵进行定位的定位卡，水泵的进水口设置在滤网下方。

进一步，所述蓄水抽水器还包括设置在水箱内的水位控制器。

进一步，所述蓄水抽水器还包括设置在水箱外侧面的挂架。

本发明狭窄基坑地下水微型抽排装置的施工方法，其包括以下步骤：

1)将带钻头的一节外钻杆管段和带管靴的一节内钻杆管段与钻杆转接头连接，并将钻杆转接头与手持式钻机连接，操作手持式钻机在基坑坑壁上渗水点处钻进，钻进至设定深度后拆下钻杆转接头，换上内钻杆拔取器将内钻杆抽出，然后排出内钻杆中的土体，再将该节内钻杆管段插入坑壁上的外钻杆管段中；

2)将一节外钻杆管段和一节内钻杆管段分别与坑壁中的外钻杆管段和内钻杆管段连接，再将外钻杆和内钻杆通过钻杆转接头与手持式钻机连接，操作手持式钻机钻进至设定深度后拆下钻杆转接头，换上内钻杆拔取器将内钻杆抽出，然后排出内钻杆中的土体；

3)将土工布包裹在内钻杆的外表面上，然后将内钻杆插入坑壁上的外钻杆中；

4)将排水转接头与坑壁上的外钻杆和内钻杆连接；

5)将蓄水抽水器安装在基坑未受渗水影响护壁的一侧；

6)将排水软管的两端分别与排水转接头和水箱上的螺纹接口连接。

本发明的有益效果：

1、本发明狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法，其外钻杆和内钻杆由若干节管段可拆分式连接组成，钻孔过程中，钻杆能逐段钻进基坑坑壁，因此适于在空间狭窄的基坑内作业，解决了普通常规钻探机具无法在狭窄基坑中作业的问题。

2、本发明狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法，在受渗水影响排水孔成型困难的土层内钻进时，由于采用内钻杆和外钻杆组合钻进，钻进一段后能通过内钻杆拔取器将内钻杆拔出，拔出内钻杆后由于有外钻杆的支撑，使得已钻好的孔段不会垮塌，并且内钻杆拔出后也便于排除其内的土体。因此本发明解决了在地下水较丰富的基坑坑壁上钻排水孔成孔困难及钻孔孔内土体无法清除的技术问题。

3、本发明狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法，其将坑壁排出的水引入蓄水抽水器的水箱中，并通过水泵将水箱中的水抽出，避免了坑底积水问题，进而解决了桩身混凝土浇筑后积水影响桩身质量的问题。

4、本发明狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法，其蓄水抽水器可根据基坑开挖深度在坑壁高度方向上设置若干个，采用接力抽排的方式，从而能解决受基坑几何尺寸与机具功率、扬程等限制造成的坑底积水抽排难度大的问题。

5、本发明狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法，装置具有轻便、高效、施工简单、安全可靠、成本低廉、可接续使用等优点。装置及施工方法对渗水点附近岩土体扰动小、不宜引起坑壁变形，可应用于公路和铁路的挖填方边坡、基坑边坡以及各类地质灾害的抗滑桩等结构的桩基坑排水。

附图说明

图1为内钻杆和外钻杆与钻杆转接头的连接示意图；

图2为第一节内钻杆和第一节外钻杆的组合示意图；

图3为第二节内钻杆和第二节外钻杆的组合示意图；

图4为钻杆转接头的结构示意图；

图5为内钻杆拔取器的结构示意图；

图6为排水转接头的结构示意图；

图7为排水软管的结构示意图；

图8土工布包裹在内钻杆外的示意图；

图9为土工布与内钻杆的径向截面示意图；

图10为在渗水土层中钻入第一节钻杆的示意图；

图11为在渗水土层中钻入第二节钻杆的示意图；

图12为钻杆通过排水转接头与排水软管连接的示意图；

图13为狭窄基坑地下水微型抽排装置组装结构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图所示，本实施例中狭窄基坑地下水微型抽排装置包括中空的外钻杆1、中空的内钻杆2、钻杆转接头3、内钻杆拔取器4、排水转接头5、排水软管6和蓄水抽水器7。

所述外钻杆由若干节管段组成，相邻管段之间通过螺纹连接；外钻杆的前端设置有钻头8，外钻杆的后端设置有螺纹接口。

所述内钻杆设置在外钻杆内，内钻杆也由若干节管段组成，相邻管段之间也通过螺纹连接；内钻杆的前端设置有管靴9，内钻杆的后端设置有螺纹接口。

所述外钻杆及内钻杆的管壁上设置有若干泄水孔10。

所述钻杆转接头3的一端设置有用于与外钻杆的端部连接的第一外螺纹301和用于与内钻杆的端部连接的第二外螺纹302，钻杆转接头的另一端设置有用于与钻机连接的第三外螺纹303。

所述内钻杆拔取器4的一端设置有用于与内钻杆的端部连接的第一外螺纹和用于与钻机连接的第二外螺纹。

所述排水转接头5的一端设置有与用于与外钻杆的端部连接的第一外螺纹和用于与内钻杆的端部连接的第二外螺纹，排水转接头的另一端设置有用于与排水软管连接的第三外螺纹，排水转接头的中部设置有排水通孔11。

所述蓄水抽水器7包括水箱71和设置在水箱内的潜水泵72，水箱上设置有用于连接排水软管的螺纹接口73。

作为对上述实施例的改进，所述钻杆转接头3上还设置有注水孔304，注水孔的进水端上设置有进水阀305。通过进水阀和注水孔能向钻杆内注入一定量的水，在钻进过程中，旋转的钻杆能将水带到钻杆外壁上，水能起到润滑作用从而减小钻杆钻进过程中的阻力，提高钻进效率。

作为对上述实施例的改进，所述的狭窄基坑地下水微型抽排装置还包括用于包裹在内钻杆外表面上的土工布12。土工布12能起到防止内钻杆上泄水孔10堵塞的作用，且土工布对渗水中的泥沙进行过滤，使得排出的水干净，能避免排水中含有大量泥沙而损害水泵的问题。

作为对上述实施例的改进，所述蓄水抽水器7的水箱内设置有滤网74，所述滤网将水箱的内腔分为上下两段，滤网上设置有对水泵进行定位的定位卡75，水泵的进水口设置在滤网下方。设置滤网对进入水箱的水进行过滤，能对水泵起到保护作用。

作为对上述实施例的改进，所述蓄水抽水器还包括设置在水箱内的水位控制器76。水位控制器的种类较多，可根据需要选择，通过水位控制器控制水泵工作，达到自动将水箱内的水抽出的目的。

作为对上述实施例的改进，所述蓄水抽水器7还包括设置在水箱外侧面的挂架77，采用挂架将水箱安装固定在基坑未受渗水影响的护壁上，安装简单方便。

本实施例中狭窄基坑地下水微型抽排装置的施工方法包括以下步骤：

1)将带钻头的一节外钻杆管段和带管靴的一节内钻杆管段与钻杆转接头连接，并将钻杆转接头与手持式钻机连接，操作手持式钻机在基坑坑壁上渗水点处钻进，钻进时钻杆可倾斜一定角度以利于成孔后水的排出；钻进至设定深度后拆下钻杆转接头，换上内钻杆拔取器将内钻杆抽出，然后排出内钻杆中的土体，再将该节内钻杆管段插入坑壁上的外钻杆管段中。在土层结构的坑壁进行钻进时，外管主要用于稳固钻孔孔壁，防止钻孔塌孔；内管主要用于取出钻孔内的土体，并在钻孔结束后包裹上土工布起到滤水的作用，防止泄水孔排水过程中因水流中夹杂泥土堵塞泄水孔。

2)将一节外钻杆管段和一节内钻杆管段分别与坑壁中的外钻杆管段和内钻杆管段连接，再将外钻杆和内钻杆通过钻杆转接头与手持式钻机连接，操作手持式钻机钻进至设定深度后拆下钻杆转接头，换上内钻杆拔取器将内钻杆抽出，然后排出内钻杆中的土体。钻进前通过进水阀和注水孔能向钻杆内注入一定量的水，在钻进过程中，旋转的钻杆能将水带到钻杆外壁上，水能起到润滑作用以减小钻杆钻进过程中的阻力，提高钻进效率。在具体实施中，根据排水孔设计深度选择需要钻进坑壁内的外钻杆及内钻杆的管段节数。

3)将土工布包裹在内钻杆的外表面上，然后将内钻杆插入坑壁上的外钻杆中；土工布能起到过滤作用，当土层的颗粒较细小时，土层颗粒有堵塞内钻杆上泄水孔的可能，在内钻杆上包裹土工布能避免泄水孔被堵塞的问题，同时减小排水中的泥沙。当然对于土层颗粒较大时，也可以不用包裹土工布。

4)将排水转接头与坑壁上的外钻杆和内钻杆连接。

5)将蓄水抽水器通过挂架安装在基坑未受渗水影响护壁的一侧。当然在不同实施例中，蓄水抽水器还可采用其它方式固定在基坑未受渗水影响护壁的一侧。

6)将排水软管的两端螺纹接头分别与排水转接头和水箱上的螺纹接口连接。坑壁排出的水经排水软管进入水箱，再通过水泵将水箱中的水抽至基坑外。

上述施工方法中钻排水孔是在渗水土层中进行，若是在渗水岩层中钻排水孔，由于岩层不存在钻孔垮塌的问题，因此在钻进过程中可只用外钻杆，而不需要用内钻杆，每钻进一段后可直接将外钻杆拔出以清除钻杆内的碎岩体，而不必担心拔出外钻杆后已钻好的孔段被垮塌物堵塞的问题。

本实施例中狭窄基坑地下水微型抽排装置及其施工方法，装置具有轻便、高效、施工简单、安全可靠、成本低廉、可接续使用等优点。装置及施工方法对渗水点附近岩土体扰动小、不宜引起坑壁变形，可应用于公路和铁路的挖填方边坡、基坑边坡以及各类地质灾害的抗滑桩等结构的桩基坑排水。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种狭窄基坑地下水微型抽排装置，其特征在于：包括中空的外钻杆、中空的内钻杆、钻杆转接头、内钻杆拔取器、排水转接头、排水软管和蓄水抽水器；

所述外钻杆由若干节管段组成，相邻管段之间通过螺纹连接；外钻杆的前端设置有钻头，外钻杆的后端设置有螺纹接口；

所述内钻杆设置在外钻杆内，内钻杆杆也由若干节管段组成，相邻管段之间也通过螺纹连接；内钻杆的前端设置有管靴，内钻杆的后端设置有螺纹接口；

所述外钻杆及内钻杆的管壁上设置有若干泄水孔；

所述钻杆转接头的一端设置有用于与外钻杆的端部连接的第一外螺纹和用于与内钻杆的端部连接的第二外螺纹，钻杆转接头的另一端设置有用于与钻机连接的第三外螺纹；

所述内钻杆拔取器的一端设置有用于与内钻杆的端部连接的第一外螺纹和用于与钻机连接的第二外螺纹；

所述排水转接头的一端设置有与用于与外钻杆的端部连接的第一外螺纹和用于与内钻杆的端部连接的第二外螺纹，排水转接头的另一端设置有用于与排水软管连接的第三外螺纹，排水转接头的中部设置有排水通孔；

所述蓄水抽水器包括水箱和设置在水箱内的潜水泵，水箱上设置有用于连接排水软管的螺纹接口。

2.根据权利要求1所述的狭窄基坑地下水微型抽排装置，其特征在于：所述钻杆转接头上还设置有注水孔，注水孔的进水端上设置有进水阀。

3.根据权利要求1所述的狭窄基坑地下水微型抽排装置，其特征在于：还包括用于包裹在内钻杆外表面上的土工布。

4.根据权利要求1所述的狭窄基坑地下水微型抽排装置，其特征在于：所述水箱内设置有滤网，所述滤网将水箱的内腔分为上下两段，滤网上设置有对水泵进行定位的定位卡，水泵的进水口设置在滤网下方。

5.根据权利要求1所述的狭窄基坑地下水微型抽排装置，其特征在于：所述蓄水抽水器还包括设置在水箱内的水位控制器。

6.根据权利要求1所述的狭窄基坑地下水微型抽排装置，其特征在于：所述蓄水抽水器还包括设置在水箱外侧面的挂架。

7.一种狭窄基坑地下水微型抽排装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将带钻头的一节外钻杆管段和带管靴的一节内钻杆管段与钻杆转接头连接，并将钻杆转接头与手持式钻机连接，操作手持式钻机在基坑坑壁上渗水点处钻进，钻进至设定深度后拆下钻杆转接头，换上内钻杆拔取器将内钻杆抽出，然后排出内钻杆中的土体，再将该节内钻杆管段插入坑壁上的外钻杆管段中；

2)将一节外钻杆管段和一节内钻杆管段分别与坑壁中的外钻杆管段和内钻杆管段连接，再将外钻杆和内钻杆通过钻杆转接头与手持式钻机连接，操作手持式钻机钻进至设定深度后拆下钻杆转接头，换上内钻杆拔取器将内钻杆抽出，然后排出内钻杆中的土体；

3)将土工布包裹在内钻杆的外表面上，然后将内钻杆插入坑壁上的外钻杆中；

4)将排水转接头与坑壁上的外钻杆和内钻杆连接；

5)将蓄水抽水器安装在基坑未受渗水影响护壁的一侧；

6)将排水软管的两端分别与排水转接头和水箱上的螺纹接口连接。

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