專利名稱：一種抽水和回灌兩用井管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種降水裝置，尤其涉及一種在一個井管內(nèi)同時進(jìn)行抽水和回灌的地面沉降控制裝置，適用于在深厚含水層或含水層成層分布的地層中進(jìn)行降水并且需要控制地面沉降的情況，可主要應(yīng)用于基坑工程領(lǐng)域，其它如隧道工程領(lǐng)域、地基處理工程領(lǐng)域等。
背景技術(shù)：
隨著建筑工程向“建筑高度高、基礎(chǔ)埋置深”兩個方向發(fā)展，基坑工程等地下工程施工深度日益增大，常涉及到地下深厚含水層或多層含水層，深、大基坑降水工程會抽取大量地下水，造成地面沉降、地下水資源浪費(fèi)等工程問題，所以需要采取合理的工程措施避免不良工程后果發(fā)生，本實(shí)用新型的一種井管內(nèi)同時抽水和回灌的沉降控制方法即是這樣一種工程措施。在深厚含水層內(nèi)進(jìn)行基坑降水時，為了降低基坑涌水量和控制地面沉降，往往將止水帷幕加深，目前施工技術(shù)可使止水帷幕最深達(dá)約55m，當(dāng)止水帷幕不能截斷含水層時則成為懸掛式止水帷幕。在懸掛式止水帷幕內(nèi)降水，滲流場的特征是含水層下部或中部的水流向含水層上部，即基坑底井管內(nèi)降水來自含水層內(nèi)自下而上的供水補(bǔ)給，基坑內(nèi)或基坑附近含水層又獲得基坑外含水層供水補(bǔ)給，形成由外而內(nèi)、由下而上的滲流場滲流路徑。若能在含水層下部或中部設(shè)置回灌井以提供水源補(bǔ)給，即可減少基坑外含水層向基坑內(nèi)的補(bǔ)給，就可以達(dá)到降低坑外地面沉降的目的。管井降水是一種成熟的降水施工技術(shù)，降水井管包括止水段、濾水段和沉淀段三部分。施工時先由鉆機(jī)在井位點(diǎn)鉆井孔，井孔鉆到預(yù)定深度后下井管，在井管和孔壁之間的空隙內(nèi)填濾料、粘土球，洗井之后即可下泵抽水。填濾料、粘土球時，將濾料填到濾水段和沉淀段位置，將粘土球填到止水段位置。管井回灌的施工工藝和管井降水幾乎完全相同，不同之處在于降水井濾水段作用為含水層向井內(nèi)滲水，回灌井濾水段作用為井內(nèi)回灌水向含水層滲水。為了保證回灌水質(zhì)量以防回灌淤堵，需要將從含水層抽出的水在沉淀池內(nèi)經(jīng)沉淀澄清后再作回灌之用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種抽水和回灌兩用井管，該井管能夠降低含水層由基坑外向基坑內(nèi)補(bǔ)給量，減少地面沉降，保護(hù)地下水資源。本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種抽水和回灌兩用井管，包括設(shè)置在同一井孔位上的抽水井和回灌井，所述回灌井的灌水管固定在降水井的井管內(nèi)，所述回灌井的灌水管上端與所述降水井的井管上端平齊。所述回灌井的井管的直徑小于所述降水井的井管的直徑，所述回灌井的灌水管直徑與回灌井的井管直徑相同，所述回灌井的灌水管與所述回灌井的井管相互固接。[0009]所述回灌井的井管的直徑與所述降水井的井管的直徑相同，所述回灌井的灌水管直徑小于所述回灌井的井管直徑，所述回灌井的灌水管的下端延伸至所述回灌井的濾水段上端。所述回灌井的井管的直徑與所述降水井的井管的直徑相同，所述回灌井的灌水管直徑小于所述回灌井的井管直徑，所述回灌井的灌水管的下端延伸至所述回灌井的止水段上端。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:基于深厚含水層中基坑降水的滲流場特點(diǎn)，將降水井管豎向延長至含水層的供水補(bǔ)給位置，在該位置設(shè)置井管回灌濾水段，在降水井內(nèi)設(shè)置回灌通道將抽出去的水經(jīng)沉淀澄清后回灌至回灌濾水段，降低含水層由基坑外向基坑內(nèi)補(bǔ)給量，減少地面沉降。本實(shí)用新型將降水和回灌兩種技術(shù)進(jìn)行整合，改造井管，使一井兩用，同時具有抽水和回灌功能，具有施工簡便、造價低廉、回灌高效、控制沉降效果好的優(yōu)點(diǎn)，極具推廣應(yīng)用價值。

圖1為本實(shí)用新型第一種結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖2為本實(shí)用新型第一種結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖3為圖1的剖面圖；圖4為本實(shí)用新型第二種結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖5為本實(shí)用新型第二種結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖6為圖4的剖面圖；圖7為本實(shí)用新型第三種結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖8為本實(shí)用新型第三種結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖9為圖7的剖面圖； 圖10為本實(shí)用新型應(yīng)用的示意圖。圖中:1、抽水井的止水段，2、抽水井的濾水段，3、抽水井的沉淀段，4、回灌井的止水段，5、回灌井的濾水段，6、回灌井的沉淀段，7、井管，8、灌水管，9、焊接支撐鐵片，10、基坑，11、止水帷幕，12、含水層，13、抽水和回灌兩用井管。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:請參閱圖1 圖10，一種抽水和回灌兩用井管，包括設(shè)置在同一井孔位上的抽水井和回灌井，所述回灌井的灌水管8固定在降水井的井管內(nèi)，所述回灌井的灌水管8上端與所述降水井的井管上端平齊。上述抽水和回灌兩用井管的施工方法，包括以下步驟:一)根據(jù)基坑10的深度、止水帷幕11的深度和含水層12的分布狀況，分析確定在同一井孔位上抽水井的濾水段2的位置和回灌井的濾水段6的位置；二)設(shè)計確定抽水井的止水段1、濾水段2和沉淀段3，設(shè)計確定回灌井的止水段
4、濾水段5和沉淀段6;[0028]三)根據(jù)井管結(jié)構(gòu)，確定井孔鉆孔直徑和深度；四)采用鉆機(jī)鉆井孔到井管管底深度位置；五)在同一井孔位上完成回灌井和降水井的施工，形成抽水和回灌兩用井管13，回灌井的灌水管8通過焊接支撐鐵片9固定在降水井的井管7內(nèi)，回灌井的灌水管8上端與降水井的井管7上端平齊。請參閱圖1 圖3，圖1 圖3示出了上述抽水和回灌兩用井管的第一種結(jié)構(gòu)，所述回灌井的井管的直徑小于所述降水井的井管的直徑，所述回灌井的灌水管8的直徑與回灌井的井管直徑相同，所述回灌井的灌水管8與所述回灌井的井管相互固接。請參閱圖4 圖6，圖4 圖6示出了上述抽水和回灌兩用井管的第二種結(jié)構(gòu)，所述回灌井的井管的直徑與所述降水井的井管的直徑相同，所述回灌井的灌水管8的直徑小于所述回灌井的井管直徑，所述回灌井的灌水管8的下端延伸至所述回灌井的濾水段上端。請參閱圖7 圖9,圖7 圖9不出了上述抽水和回灌兩用井管的第三種結(jié)構(gòu)，所述回灌井的井管的直徑與所述降水井的井管的直徑相同，所述回灌井的灌水管8的直徑小于所述回灌井的井管直徑，所述回灌井的灌水管8的下端延伸至所述回灌井的止水段上端。成井的具體工序為:Ca)在預(yù)制井底上放置井管，緩緩下放，當(dāng)管口與井口相差200mm時，接上節(jié)井管。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，為防止雨水泥砂或異物流入井中，井管高出地面不小于200_，并加蓋臨時保護(hù)。井管濾水段采用無砂砼濾管或帶濾孔的鐵管，井管非濾水管采用無砂砼濾管或不帶濾孔的鐵管。(b)井管下入后立即填入濾料和粘土球。濾料填入濾水段和沉淀段位置，粘土球填入止水段位置。濾料和粘土球沿井孔四周均勻填入，宜保持連續(xù)，將泥漿擠出井孔。填濾料和粘土球時，隨填隨測濾料和粘土球填入高度，當(dāng)填入量與理論計算量不一致時，及時查找原因進(jìn)行補(bǔ)填或換填。(C)填濾料和粘土球后應(yīng)立即進(jìn)行洗井，以免時間過長，護(hù)壁泥皮逐漸老化，難以破壞，影響滲水和灌水效果。沖洗時，采用下泵試抽洗井，用潛水泵反復(fù)進(jìn)行抽洗，直至水清砂凈。此后，進(jìn)行抽水，將抽水的水流放在外置沉淀池內(nèi)。待沉淀池內(nèi)水澄清后，將清水用水泵抽取灌入井管內(nèi)的回灌管。本實(shí)用新型針對深厚含水層內(nèi)基坑降水的滲流場特點(diǎn)，在降水位置布置抽水濾水段，在補(bǔ)水位置設(shè)置回灌濾水段，將降水和回灌在一個井管內(nèi)完成，施工簡便、造價低廉、回灌高效，起到控制地面沉降和地下水資源保護(hù)的目的。本實(shí)用新型的基本原理是:在懸掛式止水帷幕內(nèi)降水，滲流場的特征是含水層下部或中部的水流向含水層上部，即基坑底井管內(nèi)降水來自含水層內(nèi)自下而上的供水補(bǔ)給，基坑內(nèi)或基坑附近含水層又獲得基坑外含水層供水補(bǔ)給，形成由外而內(nèi)、由下而上的滲流場滲流路徑?；谶@樣的滲流場特點(diǎn)，將降水井管豎向延長至含水層的供水補(bǔ)給位置，在該位置設(shè)置井管回灌濾水段，即在降水位置布置抽水濾水段，在補(bǔ)水位置設(shè)置回灌濾水段。在降水井內(nèi)設(shè)置回灌通道將抽出去的水經(jīng)沉淀澄清后回灌至回灌濾水段，將降水和回灌在一個井管內(nèi)完成，降低含水層由基坑外向基坑內(nèi)補(bǔ)給量，減少地面沉降。本實(shí)用新型基于基坑降水的滲流場特征，整合現(xiàn)有成熟的降水井技術(shù)和回灌井技術(shù)，通過在降水井內(nèi)設(shè)置回灌通道使二井合一，既可減少地面沉降又可保護(hù)地下水資源，同時該技術(shù)具有施工簡便、造價低廉、回灌高效的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例1:請參見圖10，某地鐵車站基坑工程呈矩形長160m，寬22.lm，采取明挖法施工，支護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻和內(nèi)支撐，基坑挖深25.63m。地下連續(xù)墻兼作止水帷幕，墻厚lm，墻深45m。承壓含水層頂板埋深為30m，含水層厚達(dá)21m。基坑降水井濾水段進(jìn)入承壓含水層，止水帷幕未截斷承壓含水層，采用常規(guī)降水方法會導(dǎo)致承壓含水層大量抽水和地面沉降難以控制。采用本實(shí)用新型方法使地面沉降得到有效控制。根據(jù)計算分析,確定井管抽水部分長35m,其中從管口向下Olm為止水段、134m為抽水濾水段、34 35m為沉淀段；確定灌水部分長20m,從管口向下3543m為止水段、4354m為回灌濾水段、5455m為沉淀段。抽水井管直徑與灌水管直徑都為273mm，長度為55m。灌水通道管直徑為100mm,長度為35m,灌水通道管焊附在井管壁上。井管鉆孔直徑為600mm。鉆孔深為55m?；觾?nèi)共布置抽水和回灌兩用井管共20 口，基坑外設(shè)置4個沉淀池，每5 口井共用一個沉淀池。每個井管內(nèi)放置一個抽水泵，抽出的水排入沉淀池，沉淀池內(nèi)澄清后的水再由水泵抽起灌入到井管內(nèi)的灌水通道管，進(jìn)而回灌入含水層。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，約3/4基坑涌水量回灌入地下含水層，降水6個月，地面沉降控制在15mm內(nèi)，達(dá)到了工程預(yù)期效果。本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例2:某大廈基坑工程開挖面積約I萬m2，開挖深度約14.2m,基坑支護(hù)工程采用兩道臨時鋼筋混凝土水平支撐系統(tǒng)；止水帷幕為單排Φ650@900三軸水泥攪拌樁，樁長23m ;采取明挖法施工?；拥紫赂渤袎汉畬?，其層頂埋深約為30.5m，含水層厚度33m左右，承壓水水位埋深約為1.50 1.90m，不滿足抗突涌穩(wěn)定驗算，工程中需布置降壓井。采用常規(guī)降水方法會導(dǎo)致承壓含水層大量抽水和地面沉降難以控制，采用本實(shí)用新型方法將降壓井制作成為降壓和回灌兩用的井管，降壓和回灌同時進(jìn)行，使地面沉降得到有效控制。根據(jù)計算分析，確定降壓回灌兩用井管抽水部分長38m，其中從管口向下031m為止水段、3137m為抽水濾水段、3738m為沉淀段；確定降壓回灌兩用井管灌水部分長16m，從管口向下3843m為止水段、4353m為回灌濾水段、5354m為沉淀段。抽水井管直徑與灌水管直徑都為273mm，長度為54m。灌水通道管直徑為100mm，長度為43m，灌水通道管焊附在井管壁上。井管鉆孔直徑為600mm。鉆孔深為54m?；觾?nèi)將降壓井管只作為本實(shí)用新型的抽水和回灌兩用井管，共布置抽水和回灌兩用井管共28 口，基坑外設(shè)置7個沉淀池，每4 口井共用一個沉淀池。每個井管內(nèi)放置一個抽水泵，抽出的水排入沉淀池,沉淀池內(nèi)澄清后的水再由水泵抽起灌入到井管內(nèi)的灌水通道管，進(jìn)而回灌入承壓含水層。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，約1/2降壓抽水量回灌入地下含水層，降壓3個月，地面沉降控制在20mm內(nèi)，達(dá)到了工程預(yù)期效果。盡管上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種抽水和回灌兩用井管，其特征在于，包括設(shè)置在同一井孔位上的抽水井和回灌井，所述回灌井的灌水管固定在降水井的井管內(nèi)，所述回灌井的灌水管上端與所述降水井的井管上端平齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽水和回灌兩用井管，其特征在于，所述回灌井的井管的直徑小于所述降水井的井管的直徑，所述回灌井的灌水管直徑與回灌井的井管直徑相同，所述回灌井的灌水管與所述回灌井的井管相互固接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽水和回灌兩用井管，其特征在于，所述回灌井的井管的直徑與所述降水井的井管的直徑相同，所述回灌井的灌水管直徑小于所述回灌井的井管直徑，所述回灌井的灌水管的下端延伸至所述回灌井的濾水段上端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽水和回灌兩用井管，其特征在于，所述回灌井的井管的直徑與所述降水井的井管的直徑相同，所述回灌井的灌水管直徑小于所述回灌井的井管直徑，所述回灌井的灌水管的下端延伸至所述回灌井的止水段上端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種抽水和回灌兩用井管，包括設(shè)置在同一井孔位上的抽水井和回灌井，所述回灌井的灌水管固定在降水井的井管內(nèi)，所述回灌井的灌水管上端與所述降水井的井管上端平齊。本實(shí)用新型基于深厚含水層中基坑降水的滲流場特點(diǎn)，將降水井管豎向延長至含水層的供水補(bǔ)給位置，在該位置設(shè)置井管回灌濾水段，在降水井內(nèi)設(shè)置回灌通道將抽出去的水經(jīng)沉淀澄清后回灌至回灌濾水段，降低含水層由基坑外向基坑內(nèi)補(bǔ)給量，減少地面沉降。本實(shí)用新型將降水和回灌兩種技術(shù)進(jìn)行整合，改造井管，使一井兩用，同時具有抽水和回灌功能，具有施工簡便、造價低廉、回灌高效、控制沉降效果好的優(yōu)點(diǎn)，極具推廣應(yīng)用價值。
文檔編號E02D19/10GK203066092SQ20122069816
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月15日
發(fā)明者楊建民, 秦軍 申請人:天津大學(xué)