CN113957917A - 一种太极式内隔壁一孔多通道混合井 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合井，具体涉及一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，包括第一降水井系统、第二降水井和分层降水系统；第一降水井系统包括第一降水井和太极式内隔壁，太极式内隔壁将第一降水井分隔为侧壁开孔的第一降水井开孔侧，和与第二降水井连接的第一降水井连接侧；第二降水井设于第一降水井系统下方，第二降水井上部与第一降水井连接侧相连通；分层降水系统包括至少两个抽水泵，分别置于第一降水井开孔侧底部和第二降水井底部，通过两个抽水泵将两个降水井中的水分别抽出，实现分层止水，分层降水，使不同含水层达到不同降深的要求。与现有技术相比，本发明能够实现分层止水，分层降水，使不同含水层达到不同降深的要求。

Description

一种太极式内隔壁一孔多通道混合井

技术领域

本发明涉及一种混合井，具体涉及一种太极式内隔壁一孔多通道混合井。

背景技术

地下水对地下工程存在不利影响，在众多建设项目中，需要进行基坑降水的工况时有发生。在基坑降水中，经常会遇到被多个隔水层分隔，分别有不同降深要求的多层含水层，该工况下常规的解决方法是分层打设降水井，实现分层降水。

目前已有的解决方案中，一是在两个含水层中分别打设不同深度的降水井，但该方法需打设两个钻孔，造价较高；二是直接采用常规混合井，但该方法只能实现有相同降深要求的工况，且该方法因连通含水层，易导致超降和环境问题；三是在单孔中直接下入两根井管，但该方法在施工中存在较大困难，且后期运行中容易出现安全问题。以上降水方案无法有效地满足多层含水层达到不同降深的要求，特别是在开挖面狭小，基坑内无法容纳更多降水井管时，上述方案难以实施，因此亟待发展新的降水装备和技术解决相关问题。

中国专利CN111827327A公开了一种软土地基分层降水施工结构以及施工方法，包括井管、内套管、驱动组件、封闭管、潜水深井泵、降水管和开关阀，还包括一种软土地基分层降水施工方法，其步骤为：1)、成孔；2)、把内套管安装在井管的深井部；3)、下管；4)、把潜水深井泵放入井管的深井部；5)、把封闭管和驱动组件一起放入深井部；6)、通过驱动组件驱动封闭管做外扩运动；7)、基坑开挖前，开启潜水深井泵进行降水；8)、进行基坑开挖，基坑开挖到需要降压的深度后，通过驱动组件放松封闭管，通过潜水深井泵进行降水；9)、通过驱动组件间歇驱动封闭管挤压内套管；10)、基坑开挖完毕，结束降水。该专利单次只能抽取某一含水层内的水，且需要反复控制驱动组件放松或挤压内套管，流程复杂。

发明内容

如果可以设计一种带内隔壁的一孔一管多通道混合井，井管之间设置卡槽式连接器，用于连接上下井管，用膨胀止水带在井管之间止水，内隔壁一侧是置于井下隔水层部分的未开孔井壁管，另一侧是置于井下含水层部分的半开孔滤管，开孔侧全壁贴砾，通过井口定位器将沉淀管在钻孔合适位置下入，通过井管连接器连接第一降水井和第二降水井，运行时，两通道井管可各下一个抽水泵、回流器、水位计，运用PLC控制器对水位降深值进行控制，实现分层降水。这样可以使得被多个隔水层分隔，有不同降深要求的多层含水层达到各自降深要求，对实现稳定降水也有重要意义。因此设计一套可以实现该目的的装置是非常必要的。

本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，实现了多个含水层的分层止水，分层降水，使不同含水层达到不同降深的要求。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，包括第一降水井系统、第二降水井和分层降水系统；

所述的第一降水井系统包括第一降水井和太极式内隔壁，所述的太极式内隔壁由厚度为1-5mm的钢板制成，将第一降水井分隔为两部分，一部分为侧壁开孔的第一降水井开孔侧，另一部分为与第二降水井连接的第一降水井连接侧；

所述的第二降水井设置于第一降水井系统下方，所述的第二降水井上部与第一降水井连接侧相连通；

所述的分层降水系统包括至少两个抽水泵，分别置于第一降水井开孔侧底部和第二降水井底部，通过两个抽水泵将两个降水井中的水分别抽出，实现分层止水，分层降水，使不同含水层达到不同降深的要求。

优选地，所述的第一降水井包括第一过滤管、第一井壁管和卡槽式连接器，所述的第一过滤管设置于第一井壁管下方；所述的第一过滤管通过卡槽式连接器与第一井壁管固定，并实现止水；所述的第一过滤管在第一降水井开孔侧的侧壁上开孔；所述的抽水泵设置于第一过滤管底部。

优选地，所述的卡槽式连接器的卡槽内设置有膨胀止水带，用于辅助第一过滤管和第一井壁管连接处的止水。膨胀止水带是防治漏水、浸水最为理想的新型材料，当这种橡胶浸入水中时，亲水基因会和水反应生成氢键，自行膨胀，将空隙填充，对已往采用其他方法无法解决的施工部位，都能广泛地应用，将膨胀止水带放入卡槽式连接器凹陷的卡槽内可有效阻止两个含水层通过井管接缝处的位置连通。

优选地，所述的第一降水井在卡槽式连接器处的外侧壁上还设置有插销，所述的插销对称设置，用于辅助第一过滤管和第一井壁管连接处的固定，实现进一步固定第一降水井的作用。

优选地，所述的第一降水井系统还包括井口定位器，所述的井口定位器为铁质的半圆圈，通过铁条与第一降水井侧壁和太极式内隔壁连接，用于将第二降水井在钻孔位置处下入，以此实现一孔两通道，否则第二个抽水泵将难以或无法下入。

优选地，所述的第一降水井开孔侧外壁上设有外贴砾，所述的外贴砾为用合成树脂将石英砂粘到外壁上构成，即用合成树脂将石英砂粘到钢制衬管上制成贴砾井管，其中石英砂粒径范围0.5mm-1.2mm，利用大直径单面进水弥补不能全断面进水的不足。

优选地，所述的第一降水井和第二降水井之间设有井管连接器，所述的第二降水井通过井管连接器与第一降水井相连通，用于下放抽水泵。

优选地，所述的第二降水井包括第二井壁管、第二过滤管和沉淀管，所述的第二井壁管、第二过滤管和沉淀管依次连接；所述的第二井壁管上部与第一降水井连接；所述的第二过滤管侧壁上开孔；所述的抽水泵设置于沉淀管底部。实际施工中根据需要确定第二过滤管和沉淀管的数量。

优选地，所述的第二降水井的外侧壁上还焊接有防井管倾斜装置，用于垂直下放第二降水井。

优选地，所述的分层降水系统还包括内水管、回流器、水位计和PLC控制器(可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller，简称PLC控制器)，所述的内水管一端与抽水泵连接，另一端与回流器连接；所述的回流器的旁路回流口伸入第一降水井内；所述的水位计分别设置于第一过滤管和第二过滤管的内侧壁上；所述的PLC控制器分别与抽水泵、回流器和水位计电连接。PLC控制器可以将控制指令随时加载到内储存并执行，因此可将目标水位降深值输入程序后，通过水位计测得井内水位降深值，根据水位变化通过PLC控制器对回流器和抽水泵进行控制，使水位持续稳定下降。

本发明的工作原理为：

施工时，开设可放入混合井的大直径孔，按偏心轴线，利用井口定位器确定下放第一降水井和第二降水井的井管位置。根据实际情况，在下部承压水含水层中依次放入沉淀管、第二过滤管和第二井壁管，下放过程中利用两侧防井管倾斜装置垂直下放第二降水井。通过井管连接器连接第二降水井与第一降水井，下放第一过滤管和第一井壁管。第一过滤管和第一井壁管通过卡槽式连接器连接并在凹陷处设置膨胀止水带实现止水，通过插销指示定位和拉紧到地面，进一步固定混合井。在第一降水井开孔侧全壁分层填砾、粘土球和粘土块，形成外贴砾。向第一过滤管和沉淀管中分别下放抽水泵并通过内水管与回流器相连，回流器的旁路回流口伸入第一降水井内，用于防止超降。在第一过滤管和第二过滤管的内侧壁上均设有水位计，用于观测内部水位。PLC控制器与抽水泵、水位计和回流器通过电路连接，可以随时加载控制指令至内储存并执行以控制水位。

运行时，含水层内的地下水分别通过第一过滤管和第二过滤管侧壁上的开孔进入第一降水井和第二降水井内，抽水泵将第一降水井和第二降水井内的水通过内水管抽出，水位计实时测定井内水位，并反馈给PLC控制器，当水位计检测到第一降水井或第二降水井内水位过低时，PLC控制器自动打开回流器的旁路回流口，使过量抽出的水回流，防止超降现象的发生，并实现分层止水，分层降水，使不同含水层达到不同降深的要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过第一降水井、第二降水井和分层降水系统的设立，能够实现多个含水层的降水，并且可以针对不同含水层实现不同降深要求，更加符合实际情况，对分层降水有重大意义。

2、通过设立太极式内隔壁，太极式内隔壁将降水井一分为二，避免降深要求不同的两含水层互通；同时开孔一侧可以完成浅部含水层降水，另一侧与下层井管连接完成深部含水层降水，可以保证在只打设一口井的情况下完成达到两个含水层的不同降深。与两根井管的分层降水方法相比可节约材料，加快施工进度，提高施工效率，并且仅需开设一个大直径孔，相较于传统的混合井降水方法更加节省施工材料和施工空间，更适用于开挖面狭小的工程；第一过滤管采用大直径井管，使其进水断面面积和第二过滤管基本一致。

3、通过分层降水系统的设置，可以同时对不同含水层内的水仅需抽取，大幅节省施工时间；并且按照不同的降深要求可以实现分别抽取，可以适应更多情况的施工；通过回流器、PLC控制器和水位计的配合，可以在发生超降时及时发现并开启回流，保证内部水位处于设定值。

附图说明

图1为本发明的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井的结构示意图；

图2为本发明的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井的俯视示意图；

图3为实施例1的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井的工作流程示意图；

图中：1-太极式内隔壁；2-第一过滤管；3-第一井壁管；4-井口定位器；5-抽水泵；6-外贴砾；7-井管连接器；8-卡槽式连接器；9-膨胀止水带；10-插销；11-第二井壁管；12-第二过滤管；13-沉淀管；14-PLC控制器；15-回流器；16-内水管；17-防井管倾斜装置；18-水位计。

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

一种太极式内隔壁1一孔多通道混合井，如图1所示，包括第一降水井系统、第二降水井和分层降水系统；

第一降水井系统包括第一降水井和太极式内隔壁1，太极式内隔壁1由厚度约为3mm左右的钢板制成，将第一降水井分隔为两部分，一部分为侧壁开孔的第一降水井开孔侧，另一部分为与第二降水井连接的第一降水井连接侧；

第二降水井设置于第一降水井系统下方，第二降水井上部与第一降水井连接侧相连通；

分层降水系统包括至少两个抽水泵5，分别置于第一降水井开孔侧底部和第二降水井底部，通过两个抽水泵5将两个降水井中的水分别抽出，实现分层止水，分层降水，使不同含水层达到不同降深的要求。

更具体地，本实施例中：

第一降水井的直径为600mm，其由上至下依次为第一井壁管3、卡槽式连接器8和第一过滤管2，第一井壁管3和第一过滤管2通过卡槽式连接器8实现固定连接，并起到止水的作用。如图1和图2所示，第一过滤管2在第一降水井开孔侧的侧壁上开孔，可以使含水层内的水进入第一降水井内；在第一过滤管2底部设置抽水泵5，用于将水从第一降水井内通过抽水泵5以及与抽水泵5连接的内水管16中抽出。在卡槽式连接器8的卡槽内还设置了膨胀止水带9，可以用于辅助第一过滤管2和第一井壁管3连接处的止水。膨胀止水带9是防治漏水、浸水最为理想的新型材料，当这种橡胶浸入水中时，亲水基因会和水反应生成氢键，自行膨胀，将空隙填充，对已往采用其他方法无法解决的施工部位，都能广泛地应用，将膨胀止水带9放入卡槽式连接器8凹陷的卡槽内可有效阻止两个含水层通过井管接缝处的位置连通。

在第一降水井开孔侧外壁上设有外贴砾6，外贴砾6为用合成树脂将石英砂粘到外壁上构成，即用合成树脂将石英砂粘到钢制衬管上制成贴砾井管，其中石英砂粒径范围0.5mm-1.2mm，利用大直径单面进水弥补不能全断面进水的不足。第一井壁管3和第一过滤管2的连接处，即卡槽式连接器8处的外侧壁上还设置了插销10，该插销10对称设置，用于辅助第一过滤管2和第一井壁管3连接处的固定，实现进一步固定第一降水井的作用，本实施例中，对称设置有一对插销10，用于进一步固定第一降水井。

在第一降水井的井口设置了井口定位器4，井口定位器4为铁质的半圆圈，通过铁条与第一降水井侧壁和太极式内隔壁1连接，用于将第二降水井在钻孔位置处下入，以此实现一孔两通道，否则第二个抽水泵5将难以或无法下入。第一降水井和第二降水井之间设有井管连接器7，第二降水井通过井管连接器7与第一降水井相连通，用于下放抽水泵5。

本实施例中，第二降水井的直径为273mm，其由上至下依次为第二井壁管11、第二过滤管12和沉淀管13，第二井壁管11的上部与第一降水井的底部(第一降水井连接侧的底部)通过井管连接器7连接；第二过滤管12侧壁上沿周向开孔，可以使含水层内的水进入第二降水井内；抽水泵5设置于沉淀管13底部，用于将水从第二降水井内通过抽水泵5以及与抽水泵5连接的内水管16中抽出。实际施工中根据需要确定第二过滤管12和沉淀管13的数量，在本实施例中，设置一个第二降水井，即一个第二过滤管12和一个沉淀管13。在第二降水井的外侧壁上还焊接有防井管倾斜装置17，用于垂直下放第二降水井，本实施例中，防井管倾斜装置17设置有两个，对称的设置于第二降水井的外侧壁上。

本实施例中，分层降水系统除设置于第一过滤管2底部和沉淀管13底部的抽水泵5还包括内水管16、回流器15、水位计18和PLC控制器14(可编程逻辑控制器，ProgrammableLogic Controller，简称PLC控制器14)，内水管16一端与抽水泵5连接，另一端与回流器15连接；回流器15的旁路回流口伸入第一降水井内；水位计18分别设置于第一过滤管2和第二过滤管12的内侧壁上；PLC控制器14分别与抽水泵5、回流器15和水位计18电连接。PLC控制器14可以将控制指令随时加载到内储存并执行，因此可将目标水位降深值输入程序后，通过水位计18测得井内水位降深值，根据水位变化通过PLC控制器14对回流器15和抽水泵5进行控制，使水位持续稳定下降；抽水泵5具备一进一出的抽水嘴、排气水嘴各一个，并且在进口(抽水嘴)处能够持续形成真空或负压，排气水嘴处形成微正压，用于抽出含水层内承压水达到水位降深的目的；回流器15用于防止超降，当水位降深值过大时，PLC控制器14自动打开回流器15的旁路回流口，使水进行回流，以此来保证达到目标水位降深值，并实现不同含水层的分层降水。

如图3所示，本发明的工作原理为：

施工时，开设可放入混合井的大直径孔，按偏心轴线，利用井口定位器4确定下放第一降水井和第二降水井的井管位置。根据实际情况，在下部承压水含水层中依次放入沉淀管13、第二过滤管12和第二井壁管11，下放过程中利用两侧防井管倾斜装置17垂直下放第二降水井。通过井管连接器7连接第二降水井与第一降水井，下放第一过滤管2和第一井壁管3。第一过滤管2和第一井壁管3通过卡槽式连接器8连接并在凹陷处设置膨胀止水带9实现止水，通过插销10指示定位和拉紧到地面，进一步固定混合井。在第一降水井开孔侧全壁分层填砾、粘土球和粘土块，形成外贴砾6。向第一过滤管2和沉淀管13中分别下放抽水泵5并通过内水管16与回流器15相连，回流器15的旁路回流口伸入第一降水井内，用于防止超降。在第一过滤管2和第二过滤管12的内侧壁上均设有水位计18，用于观测内部水位。PLC控制器14与抽水泵5、水位计18和回流器15通过电路连接，可以随时加载控制指令至内储存并执行以控制水位。

运行时，含水层内的地下水分别通过第一过滤管2和第二过滤管12侧壁上的开孔进入第一降水井和第二降水井内，抽水泵5将第一降水井和第二降水井内的水通过内水管16抽出，水位计18实时测定井内水位，并反馈给PLC控制器14，当水位计18检测到第一降水井或第二降水井内水位过低时，PLC控制器14自动打开回流器15的旁路回流口，使过量抽出的水回流，防止超降现象的发生，并实现分层止水，分层降水，使不同含水层达到不同降深的要求。

观测含水层降深时，因第一降水井内采用太极式内隔壁1分隔，与两根井管分开设置的方法相比更节约材料；第一过滤管2的直径增加一倍，周长也增加一倍，因而其进水断面面积和第二过滤管12基本一致。

上述的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 (10)

1.一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，包括第一降水井系统、第二降水井和分层降水系统；

所述的第一降水井系统包括第一降水井和太极式内隔壁(1)，所述的太极式内隔壁(1)由厚度为1-5mm的钢板制成，将第一降水井分隔为两部分，一部分为侧壁开孔的第一降水井开孔侧，另一部分为与第二降水井连接的第一降水井连接侧；

所述的第二降水井设置于第一降水井系统下方，所述的第二降水井上部与第一降水井连接侧相连通；

所述的分层降水系统包括至少两个抽水泵(5)，分别置于第一降水井开孔侧底部和第二降水井底部，通过两个抽水泵(5)将两个降水井中的水分别抽出，实现分层止水，分层降水，使不同含水层达到不同降深的要求。

2.根据权利要求1所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的第一降水井包括第一过滤管(2)、第一井壁管(3)和卡槽式连接器(8)，所述的第一过滤管(2)设置于第一井壁管(3)下方；所述的第一过滤管(2)通过卡槽式连接器(8)与第一井壁管(3)固定；所述的第一过滤管(2)在第一降水井开孔侧的侧壁上开孔；所述的抽水泵(5)设置于第一过滤管(2)底部。

3.根据权利要求2所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的卡槽式连接器(8)的卡槽内设置有膨胀止水带(9)，用于辅助第一过滤管(2)和第一井壁管(3)连接处的止水。

4.根据权利要求2所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的第一降水井在卡槽式连接器(8)处的外侧壁上还设置有插销(10)，所述的插销(10)对称设置，用于辅助第一过滤管(2)和第一井壁管(3)连接处的固定。

5.根据权利要求1所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的第一降水井系统还包括井口定位器(4)，所述的井口定位器(4)为铁质的半圆圈，通过铁条与第一降水井侧壁和太极式内隔壁(1)连接，用于将第二降水井在钻孔位置处下入。

6.根据权利要求1所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的第一降水井开孔侧外壁上设有外贴砾(6)，所述的外贴砾(6)为用合成树脂将石英砂粘到外壁上构成，其中石英砂粒径范围0.5mm-1.2mm。

7.根据权利要求1所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的第一降水井和第二降水井之间设有井管连接器(7)，所述的第二降水井通过井管连接器(7)与第一降水井相连通。

8.根据权利要求1所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的第二降水井包括第二井壁管(11)、第二过滤管(12)和沉淀管(13)，所述的第二井壁管(11)、第二过滤管(12)和沉淀管(13)依次连接；所述的第二井壁管(11)上部与第一降水井连接；所述的第二过滤管(12)侧壁上开孔；所述的抽水泵(5)设置于沉淀管(13)底部。

9.根据权利要求8所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的第二降水井的外侧壁上还焊接有防井管倾斜装置(17)，用于垂直下放第二降水井。

10.根据权利要求1所述的一种太极式内隔壁一孔多通道混合井，其特征在于，所述的分层降水系统还包括内水管(16)、回流器(15)、水位计(18)和PLC控制器(14)，所述的内水管(16)一端与抽水泵(5)连接，另一端与回流器(15)连接；所述的回流器(15)的旁路回流口伸入第一降水井内；所述的水位计(18)分别设置于第一过滤管(2)和第二过滤管(12)的内侧壁上；所述的PLC控制器(14)分别与抽水泵(5)、回流器(15)和水位计(18)电连接。

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