CN111173015A - 一种循环充气式潜水疏干降水井结构及降水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种循环充气式潜水疏干降水井结构，包括井管、充气管、抽气管、出水管；井管上部的止水密封段固定至少一密封袋，注浆管伸入所述密封袋内；所述密封袋下方依次为过滤段和沉淀管段；出水管自上而下伸入井管内，其下端位于过滤段；充气管一端伸入井管内，另一端与压力气源连接；抽气管一端伸入井管内，另一端与负压源连接。本发明利用循环充吸气降水的方式能够加速周围土体水分向井管逸出，加快疏干降水速度，降水井造价经济且运营节能；井结构紧凑、施工便捷、效率高；缩减单井直径，降低单井成本，提高施工柔性可调节性，提高施工可靠性，简化施工工序；密封袋注浆密封，密封效果好。

Description

一种循环充气式潜水疏干降水井结构及降水方法
技术领域
本发明涉及一种降水井，尤其涉及一种循环充气式潜水疏干降水井结构，属于承压水降水井技术领域。
背景技术
随着城市化进程的不断发展，各类深基坑工程不断涌现。在这些深基坑工程中，降水作业是提供良好坑内作业环境、保证基坑稳定的重要技术手段。
目前针对潜水层降水，常用降水井结构有管井降水、真空管井降水等，这些降水措施存在以下不足：1)均需利用钻机形成直径较大的孔(外径通常200～700mm)且成井方法所需管井数量多，施工操作过程长，施工成本大；2)对于低渗透性土层，常规潜水降水井在井管与钻孔间隙回填粘土，井管气密性较差，抽真空时真空度较低，井管出水较慢，疏干效率低。3)井内需设置潜水泵，单井成本较高、占用场地范围较大，因此降水井布置数量受到限制，一旦降水井出现堵塞或施工过程中降水井遭到破坏，而后期基坑开挖后无法增加降水井，会对工程施工安全和施工进度造成非常大的影响；4)密封止水的效果有待提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种结构紧凑、循环充吸气一体化的小直径潜水降水井结构，解决单井成本较高、疏干效率低的问题；采用封闭井结构，并往井内充气的方式实现降水井出水，由于省去了潜水泵装置，可采用较常规井更小直径的钻孔和井管，从而节省降水井成本；采用密封袋注浆止水密封，注浆止水密封段采用井管外包密封袋的方式，向密封袋内高压注浆使其膨胀并贴合孔壁，提升密封止水效果；同时，为了增加粘土、淤泥质粉土等低渗透性土层的出水效率，施工时，首先通过充气将井内水从出水管排出，然后再对封闭井管进行抽气，利用气压差加速周围土体中的水流向井管，这种循环式的充吸气方式能够快速实现潜水疏干。
本发明采取以下技术方案：
一种循环充气式潜水疏干降水井结构，包括井管1、充气管7、抽气管8、出水管6；井管1上部的止水密封段固定至少一密封袋3，注浆管伸入所述密封袋3内；所述密封袋3下方依次为过滤段4和沉淀管段；出水管6自上而下伸入井管1内，其下端位于过滤段；充气管7一端伸入井管1内，另一端与压力气源连接；抽气管一端伸入井管1内，另一端与负压源连接。
优选的，出水管6下端位于过滤段底部。
优选的，所述充气管7和抽气管上均设有阀门9。
优选的，所述出水管6位于所述井管的中部，充气管7与抽气管8分别位于出水管6的侧旁。
优选的，所述压力气源为充气泵10，所述负压源为抽气泵11。
优选的，所述降水井内不设置潜水泵。
一种循环充气式潜水疏干降水井结构，包括井管1、气管、出水管6；井管1上部的止水密封段固定至少一密封袋3，注浆管伸入所述密封袋3内；所述密封袋3下方依次为过滤段4和沉淀管段；出水管6自上而下伸入井管1内，其下端位于过滤段；气管一端伸入井管1内，另一端通过换向阀与压力气源和负压源连接，可实现充气和抽气的转换功能。
一种上述循环充气式潜水疏干降水井结构的降水方法，包括以下步骤：S1、钻机成孔，并完成清孔；
S2、完成潜水降水井不同管段以及过滤器拼装，将止水密封段的密封袋3与井管1的固定；
S3、将完整的井结构放入钻孔内；
S4、通过注浆管向密封袋3内注浆，形成止水密封段；待达到注浆压力及注浆量后维持一段时间并封闭注浆管；
S5、下放井管内部出水管6及上端井管盖板，在上端井管盖板上布设气管并与井管进行密封粘接或焊接；
S6、待注浆密封袋内注浆体养护完成后，首先通过充气管向井管内充气，将井内水通过出水管6排出，然后通过抽气管进行抽真空一段时间，井管周围土层潜水通过过滤段4向井管1补充；
S7、重复步骤S6进行充气和抽气循环，完成潜水层疏干降水。
本发明的有益效果在于：
1)利用循环充吸气降水的方式能够加速周围土体水分向井管逸出，加快疏干降水速度，降水井造价经济且运营节能；
2)由于省去了潜水泵装置，可采用较小直径的钻孔和井管，从而节省降水井成本；
3)井结构紧凑、施工便捷、效率高；缩减单井直径，降低单井成本，提高施工柔性可调节性，提高施工可靠性，简化施工工序；
4)井管外采用密封袋注浆密封，能在不同工况下与孔壁有效贴合，相比于传统粘土球密封效果好。
5)具有较强的可实施性、经济性、和适用性。
附图说明
图1是实施例一中循环充气式潜水疏干降水井结构的井内剖面图。
图2是实施例二中循环充气式潜水疏干降水井结构的剖面图。
图中，1、井管；2、井管盖板；3、密封袋；4、过滤段；5、沉淀管；6、出水管；7、充气管；8、抽气管；9、阀门；10、充气泵；11、抽气泵；12、气管；13、换向阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
参见图1，本实施例涉及一种小直径循环充吸式潜水疏干降水井结构，疏干降水井结构紧凑，主要包含井管段、止水密封段(密封袋3的部位)、过滤段4和沉淀管段(沉淀管5的部位)。
井管段：采用金属或塑料管材，通过焊接、胶粘、热熔、或可靠机械连接进行连接；井管1采用金属或塑料材料管材，通过焊接或可靠机械连接与井结构其他部位连接。
井管盖板2：井管口在地面端采用带开孔的盖板进行密封，保证气密性；井管盖板2上预制3个开孔，与井管1采用螺纹密封连接。
止水密封段：采用井管外包密封袋3的方式，密封袋3上下两端固定形成封闭空间，通过上部注浆管往密封袋内高压注浆形成膨胀体挤压周围土体实现止水密封；密封袋3采用高强抗拉材料，套入井管1后，上下两端采用抱箍固定。需要说明的是，在附图1中，并未展示注浆管，实际注浆管可以采用多种方式进行布置，例如，可以在地面与密封袋一同绑扎固定好，或者自井管1伸入，穿过井管1侧壁的开孔再伸入密封袋3中，因此这并不影响本实施例方案的实施。
过滤段4：采用井管过滤器，透水结构；过滤段4采用圆孔过滤器或缠丝过滤器，过滤器与孔壁之间回填砾料；
沉淀管段：位于整个井结构的底部，用于沉淀进入井中的杂质；
出水管6：位于井管内部，长度伸入至沉淀管段，用于排出井管内的地下水；
充气管7：从井管盖板开孔伸入井管，接气泵向封闭井管内充气；
抽气管8：从井管盖板开孔伸入井管，用于将井管内抽真空；抽气管可与充气管共用，也可单独设抽气管；
气泵：包括充气泵10和抽气泵11，分别连接充气管7和抽气管，用于对井管充气和抽气。
出水管6、充气管7和抽气管8位于井管1内部，并穿过井管盖板2上的开孔，并采用焊接或胶粘方式密封连接；出水管6底部位于沉淀管中；充气管7和抽气管8上安装气管阀门12，充气管7连接充气泵10，抽气管8连接抽气泵11。
本实施例的具体实施过程如下：
1、钻机成孔，并完成清孔；
2、井管1与过滤段4的井管过滤器连接，密封袋3套入井管1并在上下两端采用抱箍固定；
3、将完整的井结构放入钻孔内，过滤段4回填砾料；
4、通过注浆管向密封袋3内注浆，使其膨胀并与孔壁完全贴合，形成密封段。待达到注浆压力及注浆量后维持一段时间并封闭注浆管；
5、下放井管内部出水管6及上端井管盖板2，在上端井管盖板2上布设充气管和抽气管，并与井管盖板2进行密封粘接或焊接；
6、待注浆密封袋3内注浆体养护完成后，首先通过充气管7向井管内充气，将井管1内地下水通过出水管6排出，然后通过抽气管8进行抽真空一段时间，井管1周围土层潜水通过过滤段4向井管1内补充；
7、重复步骤6进行充气和抽气循环，完成潜水层疏干降水。
关于注浆管的固定，可以在步骤2中与密封袋3一并固定在井管上，也可以在步骤3中，自井管上端伸入井管中，然后穿过井管的侧壁伸入密封袋中。
实施例二：
本实施例与实施例的不同之处是：
充气管与抽气管合并为同一根气管，气管通过换向阀与压力气源和负压源连通，通过换向阀实现充气和抽气的功能转换。
上述换向阀可以采用三通或四通换向阀。
其余同实施例一。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种循环充气式潜水疏干降水井结构，其特征在于：
包括井管(1)、充气管(7)、抽气管(8)、出水管(6)；
井管(1)上部的止水密封段固定至少一密封袋(3)，注浆管伸入所述密封袋(3)内；所述密封袋(3)下方依次为过滤段(4)和沉淀管段；
出水管(6)自上而下伸入井管(1)内，其下端位于过滤段；
充气管(7)一端伸入井管(1)内，另一端与压力气源连接；
抽气管一端伸入井管(1)内，另一端与负压源连接。
2.如权利要求1所述的循环充气式潜水疏干降水井结构，其特征在于：出水管(6)下端位于过滤段底部。
3.如权利要求1所述的循环充气式潜水疏干降水井结构，其特征在于：所述充气管(7)和抽气管上均设有阀门(9)。
4.如权利要求1所述的循环充气式潜水疏干降水井结构，其特征在于：所述出水管(6)位于所述井管的中部，充气管(7)与抽气管(8)分别位于出水管(6)的侧旁。
5.如权利要求1所述的循环充气式潜水疏干降水井结构，其特征在于：所述压力气源为充气泵(10)，所述负压源为抽气泵(11)。
6.如权利要求1所述的循环充气式潜水疏干降水井结构，其特征在于：所述降水井内不设置潜水泵。
7.一种循环充气式潜水疏干降水井结构，其特征在于：
包括井管(1)、气管、出水管(6)；
井管(1)上部的止水密封段固定至少一密封袋(3)，注浆管伸入所述密封袋(3)内；所述密封袋(3)下方依次为过滤段(4)和沉淀管段；
出水管(6)自上而下伸入井管(1)内，其下端位于过滤段；
气管一端伸入井管(1)内，另一端通过换向阀与压力气源和负压源连接，可实现充气和抽气的转换功能。
8.一种权利要求1-6中任意一项所述的循环充气式潜水疏干降水井结构的降水方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、钻机成孔，并完成清孔；、
S2、完成潜水降水井不同管段以及过滤器拼装，将止水密封段的密封袋(3)与井管(1)的固定；
S3、将完整的井结构放入钻孔内；
S4、通过注浆管向密封袋(3)内注浆，形成止水密封段；待达到注浆压力及注浆量后维持一段时间并封闭注浆管；
S5、下放井管内部出水管(6)及上端井管盖板，在上端井管盖板上布设气管并与井管进行密封粘接或焊接；
S6、待注浆密封袋内注浆体养护完成后，首先通过充气管向井管内充气，将井内水通过出水管(6)排出，然后通过抽气管进行抽真空一段时间，井管周围土层潜水通过过滤段(4)向井管(1)补充；
S7、重复步骤S6进行充气和抽气循环，完成潜水层疏干降水。
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