CN205617403U - U型干湿井点降水疏干的结构 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种U型干湿井点降水疏干的结构，该结构包括：于土体上设定位置处开设的钻井孔；装设于所述钻井孔内的U型干湿井点管，所述U型干湿井点管内部形成有U型通路，所述U型干湿井点管的下部开设有与所述U型通路连通的滤水孔；填充于所述钻井孔顶部的密封层，所述密封层密封所述钻井孔；与所述U型通路密封连接的降水真空泵，用于通过所述U型通路对所述土体进行真空负压降水；以及与所述U型通路连接的热风机，用于在所述降水真空泵真空负压降水完成后通过所述U型通路吹入热风以对所述土体进行常压热风疏干。与常规疏干降水相比土体疏干固结质量明显改善，降水疏干时间缩短，节约施工成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑施工领域，特指一种U型干湿井点降水疏干的结构。
背景技术
目前，随着城市化建设步伐的加快，轨道交通建设高速发展，大型深基坑工程日益增多，由于地下水(潜水、承压水)的存在，对基坑开挖和地下建(构)筑物施工往往产生不利影响或构成安全威胁，需要借助疏干降水和减压降水措施来方便坑内作业，尤其保障地下施工过程的安全，因此，深基坑降水已成为基坑工程中必不可少的施工措施之一。
在实际的基坑降水工程中，轻型井点和深井降水技术已得到普遍应用，随着轻型井点和深井降水技术的普遍应用出水量和降水效果越来越被人们所关注，但由于低渗透性软土降水效果受地质土层和土体渗透系数影响降水指标差异很大，对于淤泥质粉土、粘土及低渗透性软土降水效果更差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种U型干湿井点降水疏干的结构，解决现有技术中对于低渗透性软土降水效果差的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本实用新型提供了一种U型干湿井点降水疏干的结构，包括：
于土体上设定位置处开设的钻井孔；
装设于所述钻井孔内的U型干湿井点管，所述U型干湿井点管内部形成有U型通路，所述U型干湿井点管的下部开设有与所述U型通路连通的滤水孔；
填充于所述钻井孔顶部的密封层，所述密封层密封所述钻井孔；
与所述U型通路密封连接的降水真空泵，用于通过所述U型通路对 所述土体进行真空负压降水；以及
与所述U型通路连接的热风机，用于在所述降水真空泵真空负压降水完成后通过所述U型通路吹入热风以对所述土体进行常压热风疏干。
采用U型干湿井点管进行负压真空降水和常压热风疏干，有效达到前期真空降水和后期热风疏干的目的，从根本上降低淤泥质粘土、粉土及低渗透性软土夹层空隙潜水和细颗粒附着水含量，实现土体虹吸疏干固结效果。与常规疏干降水相比土体疏干固结质量明显改善，降水疏干时间缩短，节约施工成本。
本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构的进一步改进在于，还包括填充于所述钻井孔内的过滤层，所述过滤层包覆所述U型干湿井点管，所述过滤层位于所述密封层之下，所述过滤层由砂石形成，所述砂石的数量在300kg至600kg之间。
本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构的进一步改进在于，还包括包覆于所述U型干湿井点管上开设有滤水孔的滤水段的双层过滤网，所述双层过滤网包括位于内层的细滤网和位于外层的粗滤网，所述细滤网采用网眼在30孔/cm2至50孔/cm2之间的耐温黄铜丝布，所述粗滤网采用网眼在3孔/cm2至10孔/cm2之间的耐温黄铜丝布。
本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构的进一步改进在于，所述U型通路具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口均置于所述钻井孔的上方；
在所述U型通路密封连接降水真空泵时，所述第一开口与所述降水真空泵密封连接，所述第二开口封堵严实；
在所述U型通路连接热风机时，所述第二开口与所述热风机连接。
本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构的进一步改进在于，所述密封层由填入所述钻井孔内的粘土形成，所述粘土的含水率在10％至15％之间，所述密封层的厚度大于1000mm，确保真空度控制在55kPa至70kPa之间。
附图说明
图1为本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构中U型干湿井点连接降水真空泵的纵向剖视图。
图2为本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构中U型干湿井点连 接热风机的纵向剖视图。
图3为本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构中U型干湿井点的横向剖视图。
图4为本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构的一应用实例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型提供了一种U型干湿井点降水疏干的结构，适用于淤泥质粘土、粉土及低渗透性软土地区工业与民用建筑基坑护坡疏干降水工程，基坑边坡的外侧设有止水围幕且降水疏干深度在5米至8米之间。普通真空轻型井点对于淤泥质粘土、粉土及低渗透性软土地区只能降低土体夹层潜水和构造空隙水的含量，不能有效降低包裹在软土细颗粒表面的附着水分，所以存在在降水效果差的问题。而本实用新型的U型干湿井点降水疏干的结构及其施工方法，利用U型干湿井点管对土体进行真空负压降水和常压热风疏干，模拟土方开挖工况将淤泥质粘土、粉土及低渗透性软土中的土层颗粒间接暴露在大气之中，实现下部软土被动疏干固结的效果，具有良好的降水效果。下面结合附图对本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构进行说明。
参阅图1，显示了本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构中U型干湿井点连接降水真空泵的纵向剖视图。参阅图2，显示了本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构中U型干湿井点连接热风机的纵向剖视图。下面结合图1和图2，对本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构进行说明。
如图1所示，本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构包括钻井孔、U型干湿井点管31、密封层11、过滤层12、降水真空泵21、以及热风机22。钻井孔开设在土体的设定位置处，根据施工布置要求进行定位放线，采用钻孔施工形成钻井孔，钻井孔用于安装U型干湿井点管31。U型干湿井点管31装设于钻井孔内，U型干湿井点管31的内部形成有U型通路311，在U型干湿井点管31的下部开设有与U型通路311连通的滤水孔312，U型干湿井点管31上开设的滤水孔312所形成的滤水段长度根据需要降水疏干的土层的厚度而定。一般地，将滤水孔312与需要降水疏 干的土层对应设置，比如要对低渗透性的软土层进行降水疏干，在U型干湿井点管31上开设滤水孔312时，滤水孔312所形成的滤水段的长度与该低渗透性的软土层相对应，再将U型干湿井点管31安装于钻井孔内时，滤水孔312对应置于低渗透性的软土层内，便于对低渗透性的软土层进行降水疏干。密封层11填充在钻井孔的顶部，通过密封层11将钻井孔密封，也就是位于密封层11以下的钻井孔和U型干湿井点管31的部分为密封环境。降水真空泵21与U型通路311密封连接，降水真空泵21用于通过U型通路311对土体进行真空负压降水，在真空负压降水完成后，将热风机22与U型通路311连接，热风机22用于通过向U型通路311内吹入热风以对土体进行常压热风疏干。
本实用新型的U型干湿井点降水疏干的结构在土体内设置了U型干湿井点管31，通过U型干湿井点管31的下部开设多个滤水孔312，将滤水孔312所在的土层与U型通路311的开口连通，在通过与U型通路311连接的降水真空泵21对土体进行真空负压降水，在降水完成后，在通过与U型通路311连接的热风机22对土体进行常压热风疏干，实现了对土体前期真空负压降水，后期管内常压热风对流蒸发，土体虹吸疏干固结效果。进行真空负压降水时，通过滤水孔将土层中的潜水和构造空隙水排出地表；进行常压热风疏干时，借助热风机将热风源源不断的吹入U型通路，通过滤水孔虹吸作用将土体湿气引入U型通路中，利用管内对流、蒸发原理将土层中的潜水和构造空隙水排出地表，经过真空负压降水和常压热风疏干，使得本实用新型具有较好的降水效果，且疏干时间短，能够节约施工成本，具有良好的经济效益。
本实用新型的U型干湿井点降水疏干的结构中的过滤层12填充于钻井孔内，过滤层12位于密封层11之下，过滤层12包覆装设于钻井孔内的U型干湿井点管31，过滤层12由1∶1的砂石形成，填入钻井孔内的砂石数量在300kg至600kg之间。U型干湿井点管31降水疏干施工应保证孔井级配砂石填充数量和滤水效果，结合图3所示，一般情况下在U型干湿井点管31安装就位后立即进行对称均匀砂石填充，单个钻井孔内填充1∶1砂石数量不少于300kg至600kg，U型干湿井点管31的中心应置于过滤层12的中心部位，钻井孔的孔壁与U型干湿井点管31的管壁之间距离不得小于150mm。在过滤层12填充完成后，于钻井孔内过滤层12之上填入粘土以形成密封层11，密封层11内的粘土的含水率在10％至 15％之间，密封层的厚度大于1000mm，确保真空度控制在55kPa至70kPa之间。密封层11保证了钻井孔的封堵密闭性和真空度，在施工密封层时，采用无杂质优质粘土分三层夯填，确保每一层粘土均夯实。
本实用新型的U型干湿井点降水疏干的结构中在U型干湿井点管31上开设有滤水孔312的滤水段包覆有双层过滤网，该双层过滤网包括位于内层的细滤网和位于外层的粗滤网，该细滤网采用网眼在30孔/cm2至50孔/cm2之间的耐温黄铜丝布，该粗滤网采用网眼在3孔/cm2至10孔/cm2之间的耐温黄铜丝布，真空度一般不低于55kPa至70kPa。在U型干湿井点管31上开设的滤水孔312于U型干湿井点管31的管壁上呈梅花形分布，滤水孔312的孔径为φ10@30，分布长度不大于U型干湿井点管31高度的1/2，一般控制在2000mm至3000mm之间。
U型通路311具有第一开口3111和第二开口3112，第一开口3111和第二开口3112均置于钻井孔的上方，在U型通路311与降水真空泵21密封连接时，将降水真空泵21与第一开口3111密封连接，将第二开口3112封堵严实。在U型通路311与热风机22连接时，将第二开口3112与热风机22连接，将第一开口3111作为水蒸气排出口。
本实用新型中的U型干湿井点管31采用两根镀锌钢管和四只直角弯头制作而成，将两根镀锌钢管并行设置，每根的底部均连接一个直角弯头，再将连接与镀锌钢管底部的直角弯头连接在一起，就形成了U型结构，然后再于每根镀锌钢管的顶部连接一个直角弯头，就形成了第一开口和第二开口。镀锌钢管和直角弯头之间的连接可以采用焊接或者丝接，焊接或丝接应确保形成的U型通路严密不漏气，镀锌钢管的尺寸为φ100长度6000mm。U型干湿井点管31的底部连通，顶部的第一开口和第二开口对称分开，第一开口和第二开口即可封堵又能敞开，技既能连接降水真空泵又能连接热风机。
钻孔施工形成钻井孔时，控制冲孔直径，采用单枪双头水管冲孔时必须严格控制钻井孔的垂直的、孔径和沉碴厚度其施工误差不得大于100mm，采用原土造浆泥浆比重不得小于1.12，U型干湿井点安装前必须进行二次清孔，清孔后泥浆比重不得大于1.1，沉碴厚度不得大于200mm。结合图3所示，钻井孔的长边尺寸不小于600mm，短边尺寸不小于400mm，高度约在3500mm至5000mm之间。
通过U型干湿井点管31对土体进行真空负压降水，达到10天至15 天时，由于淤泥质粘土、粉土及低渗透性软土渗透系数低，单个U型干湿井点管31的日出水量一般不足0.3m3/d，此时降水真空泵由于缺水真空度不足30kpa，设备属于空转发热阶段，表示真空负压降水完成。此时打开U型干湿井点管31上部封堵的第二开口，将降水真空泵拆除，在第二开口安装热风机，热风机选用大功率高温电吹风机，向U型通路内吹入热风，热风机可以选用2000w，也可以选用80kw。风速控制在8.0m/s至10m/s，进风温度控制在120℃至140℃，出风温度控制在40℃至80℃，出风口的风速控制在3m/s至5m/s，出风湿度保持大于70％，单个U型干湿井点管的排湿量一般控制在0.8m3/d左右。
在实际施工中，U型干湿井点管间距一般控制在3m至3.5m之间，真空负压降水按单个U型干湿井点管计算，每25至30个U型干湿井点管配备降水真空泵1台，常压热风疏干每30个U型干湿井点管配备热风机一台。降水真空泵可以采用射流真空泵。
如图4所示，下面以具体实例对本实用新型U型干湿井点降水疏干的结构的应用进行说明。该实例为建筑物施工项目，占地面积为6.45万平方米，总建筑面积达43万平方米。由4幢30层塔楼(2幢LOFT写字楼、1幢五星级酒店、1幢公寓式办公)和6层商业裙房组成，地下室三层(一层商业、二层车库)，基坑最大边长408m，基坑平均开挖深度12m。
该项目的地质情况：①杂填土(平均厚度1.0米)；②灰黄色粉质粘土(平均厚度1.5米)；③灰色淤泥质粉质粘土(平均厚度2.3米)；③夹，灰色粘质粉土(平均厚度1.6米)；④灰色淤泥质粘土(平均厚度2.3米)、⑤灰色粘土(平均厚度3.5米)；⑥褐黄色粉质粘土(平均厚度2.5m)；⑦灰色砂质粉土(平均厚度3.8米)；⑧灰色粘土夹粉质(平均厚度8.2米)。该项目的技术参数：基坑深度范围内土体①～⑥层土除③夹层K值为4.89E-04外，其余均在4.42～7.86 E-07之间，属微弱渗透性土层，边坡土层平均含水率在45～52％。
该工程基坑围护采用中心岛、边坡留土、钻孔灌注桩钢支撑支护体系，三轴搅拌桩围幕止水，U型干湿井点管降水疏干护坡技术。
该工程的降水疏干方案为：U型干湿井点管降水疏干布置方案采用边坡结构132顶部，沿基坑13四周水平布置，U型干湿井点管31设于土层14内，井点间距3～3.5m，井点深度5.5～6.5m，U型干湿井点管数量324 根。基坑13的支撑支护体系包括有挡土墙131、斜撑钢管133、立柱桩143以及双轴泥土搅拌桩135，基坑的后施工区域，在基坑挖掘完成后，施工有底板15。
该工程的降水疏干施工时间：采用U型干湿井点管降水疏干技术在真空负压降水阶段其降水时间一般控制10～15d，当单井日真空降水量低于0.3m3/d时应采用常压热风疏干工艺，常压热风疏干时间一般控制在30～40d以内，也可根据边坡土体含水量和基坑变形动态检测数据确定时间，当含水量低于25％，变形监测稳定时可停止常压热风疏干施工，遇雨季可适当延长疏干降水时间。
该工程的降水疏干数据监测：U型干湿井点管降水疏干数据动态监测十分重要，在真空负压降水阶段必须对出水量、真空度每天监测4次，根据监测数据绘制时间、指标曲线图并进行数据和技术参数分析，采取相应整改措施。在常压热风疏干阶段必须对送风温度及出风温度、出风湿度每天监测4次，同时对土体含水率每天监测，根据监测数据绘制时间、指标曲线图并及时进行数据参数分析和疏干时间调整。
该工程的降水疏干效果：该工程采用U型干湿井点管降水疏干工艺，通过真空负压降水16d后单井日出水量不足0.3m3/d，边坡土体平均含水率仍保持在38～45％之间；20d后改用常压热风疏干工艺，45d后边坡土体含水率由原来平均42％降低到25％以下，各项技术参数和性能均满足施工规范和基坑围护设计要求。与常规疏干降水相比土体疏干固结质量明显改善，降水疏干时间缩短20～25d，节约施工成本约80多万元。
以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种U型干湿井点降水疏干的结构，其特征在于，包括：
于土体上设定位置处开设的钻井孔；
装设于所述钻井孔内的U型干湿井点管，所述U型干湿井点管内部形成有U型通路，所述U型干湿井点管的下部开设有与所述U型通路连通的滤水孔；
填充于所述钻井孔顶部的密封层，所述密封层密封所述钻井孔；
与所述U型通路密封连接的降水真空泵，用于通过所述U型通路对所述土体进行真空负压降水；以及
与所述U型通路连接的热风机，用于在所述降水真空泵真空负压降水完成后通过所述U型通路吹入热风以对所述土体进行常压热风疏干。
2.如权利要求1所述的U型干湿井点降水疏干的结构，其特征在于，还包括填充于所述钻井孔内的过滤层，所述过滤层包覆所述U型干湿井点管，所述过滤层位于所述密封层之下，所述过滤层由砂石形成，所述砂石的数量在300kg至600kg之间。
3.如权利要求1或2所述的U型干湿井点降水疏干的结构，其特征在于，还包括包覆于所述U型干湿井点管上开设有滤水孔的滤水段的双层过滤网，所述双层过滤网包括位于内层的细滤网和位于外层的粗滤网，所述细滤网采用网眼在30孔/cm2至50孔/cm2之间的耐温黄铜丝布，所述粗滤网采用网眼在3孔/cm2至10孔/cm2之间的耐温黄铜丝布。
4.如权利要求1所述的U型干湿井点降水疏干的结构，其特征在于，所述U型通路具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口均置于所述钻井孔的上方；
在所述U型通路密封连接降水真空泵时，所述第一开口与所述降水真空泵密封连接，所述第二开口封堵严实；
在所述U型通路连接热风机时，所述第二开口与所述热风机连接。
5.如权利要求1所述的U型干湿井点降水疏干的结构，其特征在于，所述密封层由填入所述钻井孔内的粘土形成，所述粘土的含水率在10％至15％之间，所述密封层的厚度大于1000mm，确保真空度控制在55kPa至70kPa之间。
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