CN113375986B - 一种气囊式土壤气监测井结构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种气囊式土壤气监测井结构及其使用方法，属于土壤气监测的技术领域，其包括导气管和土壤气探头，导气管端部与土壤气探头连通，监测井内放置有进气管，进气管长度方向沿监测井深度方向设置，进气管上连通有气囊，气囊设置有多个，相邻气囊沿进气管长度方向间隔分布，土壤气探头位于相邻气囊之间，导气管贯穿土壤气探头上方所有气囊；导气管和土壤气探头配套设置有多个，相邻土壤气探头位于不同深度，本申请具有通过气囊代替传统滤料，达到施工质量易于把控，同时节省填料的效果。

Description

一种气囊式土壤气监测井结构及其使用方法

技术领域

本申请涉及土壤气监测的技术领域，尤其是涉及一种气囊式土壤气监测井结构及其使用方法。

背景技术

近几年来国内外专家在评估地下环境中VOCs呼吸吸入风险时，已不大推荐采用基于其在土壤或地下水中的浓度为基础进行人体健康风险评估，而更倾向于基于土壤气中VOCs实测浓度进行评定，土壤气监测井的建设也应运而生。

传统土壤气监测井的结构参照图1，采用的是在监测井成孔后，在相应深度下入有滤料9或膨润土材料，来对各个深度气体进行阻隔，即在需要监测的深度填充滤料9，由下至上依次填充有干膨润土8和膨润土泥浆81，而后再覆盖一层干膨润土8，如此反复，将需要探测的不同深度隔断开来。将土壤气探头11深入到不同深度的滤料9处，通过导气管1汲取气体，达到监测采取指定深度土中气体的目的。

针对上述中的相关技术，因属于隐蔽工程，发明人认为存在有地下填料的密实度和深度的施工质量难以保证，同时填料量无法把控，也存在资源浪费的缺陷。

发明内容

为了达到施工质量易于把控，同时节省填料的效果，本申请提供一种气囊式土壤气监测井结构及其使用方法。

第一方面，本申请提供一种气囊式土壤气监测井结构，采用如下技术方案：

一种气囊式土壤气监测井结构，包括导气管和土壤气探头，导气管端部与土壤气探头连通，监测井内放置有进气管，进气管长度方向沿监测井深度方向设置，进气管上连通有气囊，气囊设置有多个，相邻气囊沿进气管长度方向间隔分布，土壤气探头位于相邻气囊之间，导气管贯穿土壤气探头上方所有气囊；导气管和土壤气探头配套设置有多个，相邻土壤气探头位于不同深度。

通过采用上述技术方案，向进气管内通气，使气囊膨胀，气囊代替传统滤料或膨润土才监测井内形成隔断，通过导气管和土壤气探头向外抽气，完成土壤气的监测，气囊设置有多个且设置位置和膨胀后的厚度均可控制，对应导气管和土壤气探头也设置有多个，根据实际监测需要将土壤气探头放置在不同深度，通过气囊代替传统滤料，达到施工质量易于把控，同时节省填料的效果。

可选的，所述进气管和气囊之间设置有连接组件，连接组件包括锁扣、第一卡环和第二卡环，第一卡环和第二卡环均为圆弧状，且弧形凹面相对设置，第一卡环和第二卡环相互靠近的端部相互铰接，第一卡环和第二卡环围成的圆环环套在进气管周向外壁上，锁扣设置在第一卡环和第二卡环远离其自身铰接轴一端；气囊上连通有连接通道，进气管上开设有进气孔，连接通道位于进气管贯穿气囊处，连接通道远离气囊一端紧箍于连接组件和进气管外壁之间，进气孔位于气囊内。

通过采用上述技术方案，连接通道的设置为进气管贯穿气囊提供了贯穿路径，进气管贯穿连接通道后，第一卡环和第二卡环将连接通道夹持在导气管外壁上，并通过锁扣进一步锁紧，完成气囊和导气管的拼装连接，实现根据监测位置的不同，在进气管不同位置固定气囊的效果；进气孔的设置为气囊内部后续送气使气囊膨胀提供条件；连接组件的设置使气囊和进气管之间形成快捷拼装的连接方式，操作便利。

可选的，所述进气管上开设有环形槽，环形槽沿进气管外壁开设一周，连接组件位于环形槽内，环形槽开设有多个，相邻环形槽沿进气管长度方向间隔开设。

通过采用上述技术方案，环形槽的设置对连接组件将连接通道与进气管外壁固定处形成阶梯状，使连接通道与进气管外壁之间的缝隙路径发生转折，增加连接通道与进气管外壁之间的密封性。

可选的，所述进气管上设置有连接部，连接部包括连接管和封闭筒，连接管外径小于进气管，连接管内径与进气管内径相同，封闭筒环套在连接管外壁上且与连接管螺纹连接，进气孔位于连接管开设有螺纹处；沿导气管长度方向，封闭筒长度小于进气孔到连接管端部的距离。

通过采用上述技术方案，连接管的设置为进气孔提供了开设位置，同时配合封闭筒完成进气孔的开启和封闭，通过转动封闭筒即可完成对进气孔的开启和封堵，操作简单便利，可根据实际要监测的位置关闭对应进气孔。

可选的，所述封闭筒外径与送气管外径相同。

通过采用上述技术方案，封闭筒外径与送气管外径设置成相同的大小，从而保证送气管整体外壁的平整度，减少凸起的产生，为气囊穿套在送气管外壁上提供了便利。

可选的，当所述导气管设置一根时，导气管位于监测井中心位置处；当导气管设置多根时，所有导气管位于相邻监测井中心位置处。

通过采用上述技术方案，导气管位置的限定使导气管端部连接的土壤气探头位置位于监测井中心处或靠近监测井中心处，当对土壤气进行监测时，导气管不断抽取空气，相邻气囊之间的监测井内壁若出现坍塌，土壤气探头位于远离监测井内壁处，减少对土壤气探头的影响，保证土壤气监测的正常进行。

可选的，所述连接通道上设置有束口环，束口环环套固定在连接通道外壁上，束口环位于连接通道靠近气囊一端。

通过采用上述技术方案，在对气囊充气时，气囊逐渐膨胀，最终完全膨胀，达到气囊周边紧贴监测井内壁的效果，气囊膨胀在连接通道处同样产生膨胀，束口环的存在对连接通道的膨胀起到限制作用，减少连接通道和送气管外壁之间的缝隙，保证气囊内的密封性。

可选的，所述连接组件与连接通道之间设置有密封垫，密封垫固定在连接组件上。

通过采用上述技术方案，密封垫与连接通道紧密接触，增加了与连接通道的接触密实度，提升了对气囊内部的密封效果。

可选的，所述气囊采用橡胶材料制成的气囊。

通过采用上述技术方案，橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，所以具有形变能力，充气膨胀能充分贴合监测井内壁，且不易破损。

第二方面，本申请提供一种气囊式土壤气监测井结构的使用方法，采用如下技术方案：

一种气囊式土壤气监测井结构及其使用方法，包括以下步骤：

S1、监测井钻孔完毕；

S2、根据监测井深度以及要监测的土壤气区域选择送气管长度和气囊数量，并将气囊安装在送气管上；

S3、根据监测点数量，将对应的导气管贯穿对应气囊，并将土壤气探头与导气管固定连通；

S4、将组装完毕的送气管、气囊、导气管和土壤气探头送入监测井内，向送气管内送气直至气囊膨胀与监测井内壁紧密抵接；

S5、导气管开始抽气，进行土壤气的监测。

通过采用上述技术方案，气囊和送气管为装配式，可根据要监测的土壤深度以及要监测的点位，来安装气囊，操作便捷；通过气囊代替传统滤料，达到施工质量易于把控，同时节省填料的效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.气囊的设置代替传统滤料，达到施工质量易于把控，同时节省填料的效果；

2.连接组件的设置使气囊和进气管之间形成快捷拼装的连接方式，操作便利，应对不同监测点位和深度；

3.束口环的设置对连接通道的膨胀起到限制作用，减少连接通道和送气管外壁之间的缝隙，保证气囊内的密封性。

附图说明

图1是传统土壤气监测井的结构示意图；

图2是本申请实施例的整体结构示意图；

图3是为显示连接组件处部分结构示意图；

图4是部分进气管竖向剖视图。

附图标记说明：1、导气管；11、土壤气探头；2、进气管；21、环形槽；3、气囊；31、连接通道；4、连接组件；41、锁扣；42、第一卡环；43、第二卡环；5、连接部；51、连接管；511、进气孔；52、封闭筒；6、束口环；7、密封垫；8、干膨润土；81、膨润土泥浆；9、滤料。

具体实施方式

以下结合附图2-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种气囊3式土壤气监测井结构及其使用方法。

参照图2，监测井内插有进气管2，进气管2上环套有气囊3，气囊3与进气管2连通，气囊3设置有多个，相邻气囊3沿进气管2长度间隔设置，监测井内插有导气管1和土壤气探头11，导气管1贯穿对应气囊3深入到监测井内指定位置处，土壤气探头11与导气管1深入监测井一端连通；气囊3代替填料将监测井分隔成多段，通过导气管1和土壤气探头11进行抽气从而完成土壤气的监测，达到气囊3代替传统滤料9，使施工质量易于把控，同时节省填料的效果。

参照图2，气囊3在进气管2上的位置根据实际监测需要进行位置确定。进气管2上开设有环形槽21，环形槽21沿进气管2周向外壁开设一周，环形槽21开设有多个，环形槽21位于靠近气囊3与进气管2相交处，即进气管2贯穿一个气囊3对应有两个环形槽21。进气管2上设置有连接组件4，连接组件4用于连接气囊3和进气管2。

参照图2和图3，连接组件4设置有多个，连接组件4设置数量以及位置对应环形槽21数量和位置设置。连接组件4包括第一卡环42、第二卡环43和锁扣41，第一卡环42和第二卡环43均为弧形状，且弧形凹面相对设置。第一卡环42和第二卡环43相互靠近的端部相互铰接，铰接轴平行于进气管2且竖直设置，锁扣41位于第一卡环42和第二卡环43远离铰接轴一端；气囊3上设置有连接通道31，气囊3和连接通道31均采用橡胶材质制成，进气管2贯穿气囊3处即为连接通道31与气囊3连通处，进气管2贯穿气囊3后，连接通道31包裹在进气管2外壁上。第一卡环42和第二卡环43将连接通道31夹持在进气管2外壁上，且夹持在环形槽21内，通过锁扣41完成最终夹持，从而保证气囊3内的密封性。其中第一卡环42和第二卡环43弧形内壁上均固定有密封垫7，加强对气囊3内部密封性的同时，减少第一卡环42和第二卡环43对连接通道31的磨损。

参照图3，连接通道31上设置有束口环6，束口环6位于连接通道31靠近气囊3一端，束口环6的设置在气囊3充气后，避免连接通道31过度膨胀，达到提升连接组件4对连接通道31的夹持效果，减少连接通道31和进气管2外壁之间缝隙的效果。

参照图2和图3，进气管2上设置有连接部5，连接部5包括连接管51和封闭筒52，连接管51与进气管2连通组成一根通长的管道，连接管51内径与进气管2内径相同，连接管51外径小于进气管2外径，封闭筒52环套在连接管51上，封闭筒52的外径与进气管2外径相同，封闭筒52与连接管51螺纹连接，连接管51上开设有进气孔511。当进气管2呈竖直状态时，封闭筒52将进气孔511封堵，向下转动封闭筒52直至将进气孔511漏出，且封闭筒52依旧存在有与连接管51螺纹连接的部分。连接部5设置有多个，且设置数量和位置对应气囊3数量和位置，连接部5位于气囊3内部。

参照图2，规定一个导气管1和一个土壤气探头11为一组，在本实施例中设置有多组。导气管1贯穿气囊3处的连接方式与进气管2贯穿气囊3处的连接密封方式相同。导气管1和土壤气探头11的组合也可只设置一组，当这种组合只有一组时，导气管1位于气囊3中心位置处；当这种组合设置有多组时，导气管1均位于靠近气囊3中心处，导气管1位置的设置为了将土壤气探头11远离监测井内壁，减少在土壤气监测时，监测井内壁坍塌，掉落的土块碎石损坏土壤气探头11。

本申请实施例还公开一种气囊3式土壤气监测井结构的使用方法。

包括以下步骤：

S1、监测井钻孔完毕；

S2、根据监测井深度以及要监测的土壤气区域选择送气管长度和气囊3数量，转动密封筒在气囊3即将安装的位置打开进气孔511，将气囊3穿套安装在送气管上，并通过连接组件4将连接通道31固定在环形槽21内；

S3、根据土壤气探头11使用的数量选用对应气囊3，需要导气管1贯穿的气囊3，应选择有对应数量的连接通道31的气囊3，将导气管1贯穿气囊3，同样通过连接组件4将连接通道31固定夹持在导气管1外壁上，土壤气探头11位于相邻气囊3之间；

S4、将组装完毕的送气管、气囊3、导气管1和土壤气探头11送入监测井内，向送气管内送气直至气囊3膨胀与监测井内壁紧密抵接；

S5、导气管1开始抽气，进行土壤气的监测。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种气囊式土壤气监测井结构，包括导气管(1)和土壤气探头(11)，导气管(1)端部与土壤气探头(11)连通，其特征在于：监测井内放置有进气管(2)，进气管(2)长度方向沿监测井深度方向设置，进气管(2)上连通有气囊(3)，气囊(3)设置有多个，相邻气囊(3)沿进气管(2)长度方向间隔分布，土壤气探头(11)位于相邻气囊(3)之间，导气管(1)贯穿土壤气探头(11)上方所有气囊(3)；导气管(1)和土壤气探头(11)配套设置有多个，相邻土壤气探头(11)位于不同深度；所述进气管(2)和气囊(3)之间设置有连接组件(4)，连接组件(4)包括锁扣(41)、第一卡环(42)和第二卡环(43)，第一卡环(42)和第二卡环(43)均为圆弧状，且弧形凹面相对设置，第一卡环(42)和第二卡环(43)相互靠近的端部相互铰接，第一卡环(42)和第二卡环(43)围成的圆环环套在进气管(2)周向外壁上，锁扣(41)设置在第一卡环(42)和第二卡环(43)远离其自身铰接轴一端；气囊(3)上连通有连接通道(31)，进气管(2)上开设有进气孔(511)，连接通道(31)位于进气管(2)贯穿气囊(3)处，连接通道(31)远离气囊(3)一端紧箍于连接组件(4)和进气管(2)外壁之间，进气孔(511)位于气囊(3)内；所述进气管(2)上设置有连接部(5)，连接部(5)包括连接管(51)和封闭筒(52)，连接管(51)外径小于进气管(2)，连接管(51)内径与进气管(2)内径相同，封闭筒(52)环套在连接管(51)外壁上且与连接管(51)螺纹连接，进气孔(511)位于连接管(51)开设有螺纹处；沿导气管(1)长度方向，封闭筒(52)长度小于进气孔(511)到连接管(51)端部的距离；所述连接通道(31)上设置有束口环(6)，束口环(6)环套固定在连接通道(31)外壁上，束口环(6)位于连接通道(31)靠近气囊(3)一端。

2.根据权利要求1所述的一种气囊式土壤气监测井结构，其特征在于：所述进气管(2)上开设有环形槽(21)，环形槽(21)沿进气管(2)外壁开设一周，连接组件(4)位于环形槽(21)内，环形槽(21)开设有多个，相邻环形槽(21)沿进气管(2)长度方向间隔开设。

3.根据权利要求1所述的一种气囊式土壤气监测井结构，其特征在于：所述封闭筒(52)外径与送气管外径相同。

4.根据权利要求1所述的一种气囊式土壤气监测井结构，其特征在于：当所述导气管(1)设置一根时，导气管(1)位于监测井中心位置处；当导气管(1)设置多根时，所有导气管(1)位于相邻监测井中心位置处。

5.根据权利要求1所述的一种气囊式土壤气监测井结构，其特征在于：所述连接组件(4)与连接通道(31)之间设置有密封垫(7)，密封垫(7)固定在连接组件(4)上。

6.根据权利要求1所述的一种气囊式土壤气监测井结构，其特征在于：所述气囊(3)采用橡胶材料制成的气囊(3)。

7.应用如权利要求1所述的一种气囊式土壤气监测井结构的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、监测井钻孔完毕；

S2、根据监测井深度以及要监测的土壤气区域选择进气管(2)长度和气囊(3)数量，并将气囊(3)安装在进气管(2)上；

S3、根据监测点数量，将对应的导气管(1)贯穿对应气囊(3)，并将土壤气探头(11)与导气管(1)固定连通；

S4、将组装完毕的进气管(2)、气囊(3)、导气管(1)和土壤气探头(11)送入监测井内，向进气管(2)内送气直至气囊(3)膨胀与监测井内壁紧密抵接；

S5、导气管(1)开始抽气，进行土壤气的监测。