CN115852896A - 一种新型反滤围井及其快速构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型反滤围井。它包括多边形围井框架、多边形围井外壁和反滤料；多边形围井框架布置在管涌出水口外周；多边形围井外壁布置在多边形围井框架上；反滤料布置在多边形围井框架围成的区域内、且位于多边形围井外壁内侧；多边形围井框架包括竖向支撑立柱、横向连接杆和连接件；多根竖向支撑立柱间隔固定在管涌出水口外周，横向连接杆通过连接件连接在多根竖向支撑立柱之间；多边形围井外壁包括多层网状过滤层；网状过滤层布置在竖向支撑立柱和横向连接杆上。本发明具有安装简单，能快速装配，可扩展，能有效排泄水压力的优点。本发明还公开了新型反滤围井的快速构筑方法。

Description

一种新型反滤围井及其快速构筑方法

技术领域

本发明涉及抢险救灾领域，更具体地说它是一种新型反滤围井。本发明还公开了一种新型反滤围井的快速构筑方法。更具体地说它是一种江湖堤防防汛抢险中管涌处置措施中新型反滤围井的快速构筑方法。

背景技术

汛期，管涌是土质类堤坝最常见的险情，如处置不及时或不当，就会导致堤(坝)身骤然下挫，甚至酿成决堤、溃坝灾害。抢护管涌险情的原则应是制止涌水带沙，而留有渗水出路。这样既可使沙层不再被破坏，又可以降低附近渗水压力，使险情得以控制和稳定。管涌抢护方法主要包括反滤围井、反滤层压盖等，其中反滤围井是管涌险情抢护的一种常用且被证明有效的方法。

反滤围井主要由围井和滤层两部分组成，传统的围井是采用土袋排垒而成，即在管涌口处用编织袋或麻袋装土抢筑围井，井内同步铺填反滤料，从而制止涌水带沙，以防险情进一步扩大。该方法存在黏土填料缺失、装袋搬运费时费力、成本高效率低等不足，且仅适用于发生在地面的单个管涌、管涌数目虽多但比较集中以及水深较浅时的水下管涌等情况。

近年来，装配式、冲水式围井大力发展，这类形式围井相对传统围井适用范围更广。但一方面零部件较多，安装过程较为复杂；且其构建材料通常需要专门定制，安装过程涉及专门工具，需专门培训。另一方面，其反滤作用通常仅考虑垂直方向透水，所采用的围井周边结构通常是不透水材料，如挡水围板、不透水帷幕等，这些构件需额外设置排水管或孔洞结构，导致渗水过水面积有限，无法有效排泄水压力。

因此，开发一种安装简单、施工速度快、有效排泄水压力的新型反滤围井及其构筑方法很有必要。

发明内容

本发明的第一目的是为了提供一种新型反滤围井，材料来源广，结构简易、安装简单，能快速装配，易储备、可扩展，能有效排泄水压力，从而更高效地处治管涌或管涌群灾害。

本发明的第二目的是为了提供一种新型反滤围井的快速构筑方法，安装简单、施工速度快、能有效排泄水压力，从而更高效地处治管涌或管涌群灾害。

为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：一种新型反滤围井，其特征在于：为一种多边形反滤围井；

所述新型反滤围井包括多边形围井框架、多边形围井外壁和反滤料；

多边形围井框架布置在管涌出水口外周；

多边形围井外壁布置在多边形围井框架上；多边形围井外壁设置呈上端开口的槽型结构，用于从上端依次装填反滤料，且反滤料位于多边形围井外壁的底部内侧面上，能有效排泄水压力的同时保护反滤料，防止反滤料被水流带走；

反滤料布置在多边形围井框架围成的区域内、且位于多边形围井外壁内侧；

多边形围井框架包括竖向支撑立柱、横向连接杆和连接件；多根竖向支撑立柱间隔固定在管涌出水口外周，横向连接杆通过连接件连接在多根竖向支撑立柱之间；

多边形围井外壁包括多层网状过滤层；多层网状过滤层均布置在竖向支撑立柱和横向连接杆上。

在上述技术方案中，多边形围井框架还包括斜向支撑杆；斜向支撑杆通过连接件连接在多根竖向支撑立柱之间、且位于多根横向连接杆之间。

为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：新型反滤围井的快速构筑方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1：构建多边形围井框架；

多边形围井框架以管涌出水口为中心布置，并根据管涌口直径和出水量的大小，采用相应的多边形框架；

多边形围井框架系由竖向支撑立柱与横向连接杆绑扎搭接而成；

将多边形围井框架的竖向支撑立柱夯入地下固定好后，在相邻两根竖向支撑立柱之间绑扎多根横向连接杆，形成多面体结构，同时在多面体结构的对角位置再绑扎斜向支撑杆以形成几何不变体系；

步骤2：构建多边形围井外壁；

将多边形围井外壁安装在多边形围井框架上、形成多边形围井；

步骤3：装填反滤料，控制管涌；

在多边形围井中间采用由细到粗的顺序铺填不同级配的反滤料、形成多边形反滤围井，控制管涌，有效排泄水压力；

对管涌口不大、涌水量较小的情况(对于管涌口径，一般目测管涌口径15～20cm以下可视为涌口较小；由于流量测量较为繁琐，故涌水量根据经验作为辅助判断)，采用由细到粗的顺序铺填反滤料，即先装细料，再填过渡料，最后填粗料；

当管涌口和涌水量较大时，可先填较大的块石或碎石，以在铺设反滤料之前消杀水势、控制管涌、保护反滤料，有效排泄水压力，避免较细颗粒的反滤料被水流带走；

步骤4：多边形围井维护与扩展；

观察围井出水情况、围井底部及周边出水情况，判断管涌险情是否得到控制；

当涌水量明显减小且水由浑变清，说明险情得到控制，跳转至步骤5；

反之，当反滤围井滤层表面继续涌砂或反滤料下沉，继续添加反滤料，增加反滤料厚度；当管涌险情扩大或周边新的管涌时，根据情况在原反滤围井基础上进行扩展，增加布置多边形反滤围井，包围管涌险情扩大区域或周边新的管涌区域或在已有的多边形反滤围井外层一圈抢筑内径更大多边形的透水反滤围井、包围管涌险情扩大区域或周边新的管涌区域，适用于单个管涌和管涌群的处理；

步骤5：退水后，围井拆除；

洪水退去后，多边形围井拆除回收，并在后续的洪涝灾害中重复利用。

在上述技术方案中，步骤1中的竖向支撑立柱、横向连接杆、斜向支撑杆均选用脚手架钢管。

在上述技术方案中，竖向支撑立柱、横向连接杆、斜向支撑杆之间的连接件采用脚手架连接件，竖向支撑立柱、横向连接杆、斜向支撑杆之间通过脚手架连接件绑扎。

在上述技术方案中，多边形围井外壁包括多层网状过滤层；多层网状过滤层由外至内依次布置，位于内层的网状过滤层的网孔孔径小于位于外层的网状过滤层的网孔孔径。

在上述技术方案中，多边形围井外壁至少包括两层网状过滤层；位于内层的网状过滤层选用不锈钢钢丝网，位于外层的网状过滤层选用石笼网或格宾钢丝网，网状过滤层与竖向支撑立柱、横向连接杆之间采用绑扎钢丝绑扎。

在上述技术方案中，在步骤3中，不同级配反滤料选用粗砂、砾砂(小碎石)、卵砂(卵石)。

与已有围井构筑方法相比，本发明提供的装配式围井构筑方法具有以下优点：

各构件体积与重量小；能就地取材；组装方便，施工简单；能够适应堤防背水坡倾斜坡面的使用，应用范围广泛，同时可以适用于单个管涌和管涌群的处理。

附图说明

图1为本发明反滤围井构筑流程示意图；

图2为本发明实施例中的矩形钢管围井框架示意图；

图3为本发明实施例中的石笼网绞边细部结构图；

图4为本发明实施例中的反滤层铺设示意图；

图5为本发明实施例中用于单个管涌的反滤围井示意图；

图6为本发明实施例中的矩形反滤围井扩展示意图；

图7为本发明实施例中的六边形反滤围井框架示意图。

在图5中，N1表示水面线；N2表示渗水流向；N3表示沙层；N4表示表土层；N5表示管涌出水口。

在图6中的(a)图中，M1表示第一扩展区；M2表示第二扩展区。

图6中的(a)图表示矩形反滤围井扩展后的俯视图；图6中的(b)图表示矩形反滤围井扩展后的侧视图。

图中：1-竖向支撑立柱，2-横向连接杆，3-石笼网，4-不锈钢丝网，5-斜向支撑杆，6-绑扎钢丝，7-卵砂，8-砾砂，9-粗砂，10-连接件。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

本发明基于常见的工程材料提供了一种新型的装配式反滤围井，该反滤围井兼具有安装简单、施工速度快，材料简易、可就地取材，易储备、可扩展等特点，此外，该围井特别考虑了横向渗水，采用的多边形框架结构及围井外壁均为镂空结构，能同时进行横向和纵向渗水，可最大程度排泄水压力。

实施例

现以本发明试用于某堤防下游单个管涌处治理为例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其它管涌处置同样具有指导作用。

本实施例采用本发明方法对某堤防下游单个管涌处构筑多边形反滤围井，包括以下步骤：

步骤1：构建多边形围井框架；

步骤1所述框架为以管涌出水口为中心，并根据管涌口直径和出水的大小，采用相应的多边形框架。如若出水口较小，可采用直径较小的矩形框架；如若出水口较大，可采用直径更大的六边形或八边形乃至更多边形框架。由于本实施例中的某堤防下游单个管涌出水口尺寸较小，因此，本实施例中构筑的多边形反滤围井为矩形(如图2所示)；

参见图2，将四根钢管(即竖向支撑立柱1)夯入地下固定好后，在两个相邻钢管底部与地面接触位置、一定高度处分别绑扎4根水平方向的横向钢管(即横向连接杆2)，形成六面体结构，为进一步增加框架构件的稳定性，可在4个侧面的对角位置再绑扎4根斜向支撑杆5以形成几何不变体系，作为优选，绑扎材料可采用脚手架连接件。

步骤2：构建多边形围井外壁；

步骤2所述围井外壁为采用多层过滤材料组成的反滤围网，所述多层过滤材料至少两层，且内层网孔较小，而外层网孔较大。为防止细砂流出，内网孔径应小于一般细砂粒径，围井外壁可采用不锈钢丝网4作为内层，石笼网3作为外层，将石笼网3、不锈钢丝网4依次沿步骤1所述钢管框架(即多边形围井框架)环绕一周，并采用绑扎钢丝6固定在钢管框架(即多边形围井框架)上(以石笼网3为例，反滤围网绞边细部结构如图3所示)最终，可形成由内向侧依次为不锈钢丝网、石笼网、钢管框架的围井结构；本发明首次将石笼网应用于反滤围井的构筑中，增加了侧向排水能力，能有效排泄水压力；

由于围井外壁为反滤围网，相比于不透水围板、帷幕等结构，其疏通渗水能力更强，降低渗透压力效果更为明显。可以在保护渗流出口的同时，疏导管涌口水流排出，以消杀水势，减小周边土体扬压力。

步骤3：装填反滤料；

步骤3所述装填反滤料为从围井中间采用由细到粗的顺序铺填不同级配反滤料。对管涌口不大、涌水量较小的情况，采用由细到粗的顺序铺填反滤料，即先装细料，再填过渡料，最后填粗料，每级滤料的厚度为20～30cm；对管涌口直径和涌水量较大的情况，可先填较大的块石或碎石，以消杀水势，再按前述方法铺填反滤料，以免较细颗粒的反滤料被水流带走。反滤料铺设过程中应对反滤围网进行压边，防止细砂从空隙中流失。如图4所示，图4为粗砂、砾砂和卵砂组成的围井反滤层示意图。反滤料一般采用堤防砂石防汛备料，此外，为增加围井构筑速度，反滤料的颗粒组成亦可事先选定和储备。

步骤4：围井维护及扩展；

以单个管涌处治为例，图5为反滤围井装配完成后运行示意图。步骤4中观察围井出水情况，围井底部及周边出水情况，当涌水量明显减小且水由浑变清，说明险情得到控制，反之，当反滤围井滤层表面继续涌砂或反滤料下沉，可继续添加反滤料，增加其厚度。当管涌险情扩大亦或周边新的管涌时，视情况可在原反滤围井基础上进行扩展，增加布置多边形反滤围井，包围管涌险情扩大区域或周边新的管涌区域(如图6所示)或在已有的多边形反滤围井外层一圈抢筑内径更大多边形的透水反滤围井、包围管涌险情扩大区域或周边新的管涌区域(如图7所示)。本发明材料易得，结构简易、安装简单，能快速装配，易储备，且扩展性强，以适用于各种情况的管涌；

步骤5：围井拆除回收；

洪水退去后，上述所提方法抢筑的围井可以拆除。步骤5所述围井拆除顺序与组装时不同，作为优选，可先拆除反滤围网(即网状过滤层)的绑扎钢丝，再拆除多边形框架的固定连接件，将钢管立柱(即竖向支撑立柱1)拔出，随后将反滤围网(即网状过滤层)从反滤层中抽出，即实现整体的拆除。拆除后的各个配件，可在后续的洪涝灾害中重复利用。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (8)

1.一种新型反滤围井，其特征在于：为一种多边形反滤围井；

所述新型反滤围井包括多边形围井框架、多边形围井外壁和反滤料；

多边形围井框架布置在管涌出水口外周；

多边形围井外壁布置在多边形围井框架上；

反滤料布置在多边形围井框架围成的区域内、且位于多边形围井外壁内；

多边形围井框架包括竖向支撑立柱(1)、横向连接杆(2)和连接件(10)；多根竖向支撑立柱(1)间隔固定在管涌出水口外周，横向连接杆(2)通过连接件(10)连接在多根竖向支撑立柱(1)之间；

多边形围井外壁包括多层网状过滤层；多层网状过滤层均布置在竖向支撑立柱和横向连接杆上。

2.根据权利要求1所述的新型反滤围井，其特征在于：多边形围井框架还包括斜向支撑杆(5)；斜向支撑杆(5)通过连接件连接在多根竖向支撑立柱(1)之间、且位于多根横向连接杆(2)之间。

3.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的新型反滤围井的快速构筑方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1：构建多边形围井框架；

多边形围井框架以管涌出水口为中心布置，并根据管涌口直径和出水量的大小，采用相应的多边形框架；

将多边形围井框架的竖向支撑立柱夯入地下固定好后，在相邻两根竖向支撑立柱之间绑扎多根横向连接杆，形成多面体结构，同时在多面体结构的对角位置再绑扎斜向支撑杆以形成几何不变体系；

步骤2：构建多边形围井外壁；

将多边形围井外壁安装在多边形围井框架上、形成多边形围井；

步骤3：装填反滤料，控制管涌；

在多边形围井中间采用由细到粗的顺序铺填不同级配的反滤料、形成多边形反滤围井，控制管涌；

对管涌口不大、涌水量较小的情况，采用由细到粗的顺序铺填反滤料，即先装细料，再填过渡料，最后填粗料；

当管涌口和涌水量较大时，先填较大的块石或碎石，以在铺设反滤料之前消杀水势、控制管涌，保护反滤料；

步骤4：多边形围井维护与扩展；

观察围井出水情况、围井底部及周边出水情况，判断管涌险情是否得到控制；

当涌水量明显减小且水由浑变清，说明险情得到控制，跳转至步骤5；

反之，当反滤围井滤层表面继续涌砂或反滤料下沉，继续添加反滤料，增加反滤料厚度；当管涌险情扩大或周边新的管涌时，根据情况在原反滤围井基础上进行扩展，增加布置多边形反滤围井，包围管涌险情扩大区域或周边新的管涌区域或在已有的多边形反滤围井外层一圈抢筑内径更大多边形的透水反滤围井、包围管涌险情扩大区域或周边新的管涌区域；

步骤5：退水后，围井拆除；

洪水退去后，多边形围井拆除回收，并在后续的洪涝灾害中重复利用。

4.根据权利要求3所述的新型反滤围井的快速构筑方法，其特征在于：步骤1中的竖向支撑立柱、横向连接杆和斜向支撑杆均选用脚手架钢管。

5.根据权利要求4所述的新型反滤围井的快速构筑方法，其特征在于：竖向支撑立柱、横向连接杆、斜向支撑杆之间的连接件(10)选用脚手架连接件。

6.根据权利要求5所述的新型反滤围井的快速构筑方法，其特征在于：多边形围井外壁包括多层网状过滤层；多层网状过滤层由外至内依次布置，位于内层的网状过滤层的网孔孔径小于位于外层的网状过滤层的网孔孔径。

7.根据权利要求6所述的新型反滤围井的快速构筑方法，其特征在于：多边形围井外壁至少包括两层网状过滤层；位于内层的网状过滤层选用不锈钢钢丝网，位于外层的网状过滤层选用石笼网或格宾钢丝网；

网状过滤层与竖向支撑立柱、横向连接杆之间采用绑扎钢丝(6)绑扎。

8.根据权利要求7所述的新型反滤围井的快速构筑方法，其特征在于：在步骤3中，反滤料选用粗砂、砾砂、卵砂。

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