本發(fā)明涉及一種氣墊式分層真空管井及應(yīng)用其的軟弱地基降排水方法。用于軟土地基快速降低地下水位，通過(guò)本方法可降低施工成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工效率。屬地基處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，建筑業(yè)大面積軟土地基加固處理以及基坑開(kāi)挖，均涉及到降低地下水位，以滿足降低土體含水量的要求。降低土體地下水位的方法一般采用井點(diǎn)降水、管井降水的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這兩種工藝中，其管井降水由于插入土體深度可達(dá)到20m以下，并依靠水力釋重的原理，降水深度可達(dá)到10m以下，為軟土地基深層降水創(chuàng)造了條件，因此管井降水正在被廣泛的應(yīng)用于軟土地基加固處理中。

但在實(shí)施施工過(guò)程中，滲透系數(shù)對(duì)管井降水要求較高，也即是管井降水一般適宜于滲透系數(shù)為20~200m/d土層，對(duì)滲透系數(shù)較小的淤泥質(zhì)土，就無(wú)法適用。根據(jù)這一難點(diǎn)，為充分發(fā)揮管井降水的長(zhǎng)處和優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生了真空管井降水，即通過(guò)對(duì)管井口進(jìn)行封閉，并接入真空泵，進(jìn)行真空降水。但是，在需加固深度范圍內(nèi)，其土質(zhì)不盡相同，土層滲透系數(shù)也不盡相同。當(dāng)真空管井在真空降水的條件下，大部分真空負(fù)壓消散于土質(zhì)較好的土層中，在實(shí)測(cè)真空管井的真空壓力時(shí)，基本無(wú)法測(cè)得。其主要原因就是大部分的或者全部真空壓力均消失于滲透系數(shù)較好的土層中，而需要真空負(fù)壓的淤泥層中，則由于淤泥質(zhì)土無(wú)法得到真空負(fù)壓?；蛘哒f(shuō)根本無(wú)真空負(fù)壓。因此，真空管井降水對(duì)淤泥層的效果并不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種可以對(duì)不同土質(zhì)進(jìn)行不同的降水施工，可達(dá)到一口管井既能進(jìn)行管井降水，又能滿足真空降水這雙重作用的氣墊式分層真空管井及應(yīng)用其的軟弱地基降排水方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種氣墊式分層真空管井，它包括管井，所述管井的中部設(shè)置有氣墊式真空管井分層降水裝置，氣墊式真空管井分層降水裝置包括內(nèi)圈蓋板和橡膠材質(zhì)的氣墊圈，所述內(nèi)圈蓋板上設(shè)置有十字交叉布置的四個(gè)滑道，每個(gè)滑道上均設(shè)置有一塊滑板，內(nèi)圈蓋板上設(shè)置真空泵接管孔、真空表接管孔、電纜線和吊泵繩孔以及排水管孔，其中真空泵接管孔向上連接真空發(fā)生管，真空表接管孔向上連接真空表管，電纜線和吊泵繩孔向上連接電纜線和吊泵繩管，排水管孔向下連接排水連接管，排水管孔向上連接排水管，在內(nèi)圈蓋板兩側(cè)向下設(shè)置有泄水管，所述氣墊圈設(shè)置于內(nèi)圈蓋板下方，所述氣墊圈外徑稍大于管井的內(nèi)徑。

應(yīng)用氣墊式分層真空管井的軟弱地基降排水方法步驟如下：

步驟一、組裝氣墊式分層真空管井

步驟二、施打管井：

3.1、施打管井根據(jù)常用施工規(guī)范進(jìn)行施工；

3.2、根據(jù)規(guī)范要求施打管井完成后投入潛水泵，試運(yùn)行，在管井運(yùn)行正常的條件下，進(jìn)入下一步驟；

步驟三、分層真空降水

確定分層部位：根據(jù)地勘資料或根據(jù)打井過(guò)程的施工經(jīng)驗(yàn)，確定滲透系數(shù)較差的土層位置，投入氣墊圈，當(dāng)氣墊圈到達(dá)管井內(nèi)確定的位置后，對(duì)氣墊圈進(jìn)行充氣，使氣墊圈卡在所需部位；

投入內(nèi)圈蓋板：經(jīng)檢查所有管路連接牢固后，將內(nèi)圈蓋板投入至氣墊圈并蓋在氣墊圈上，當(dāng)內(nèi)圈蓋板蓋在氣墊圈上后，打開(kāi)內(nèi)圈蓋板上的滑塊，滑塊外擋張開(kāi)并卡在管井壁上，完成內(nèi)圈蓋板安裝后，連接真空泵，進(jìn)行抽真空。

群井施工：在大面積降水施工時(shí)，有必要多口管井降水形成群井施工，這時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求在完成多口管井降水的條件下，對(duì)不同管井所處降水范圍內(nèi)不同層厚的土質(zhì)條件，采用氣墊式分層真空管井進(jìn)行分層抽真空，在此條件下，根據(jù)真空泵的功率確定使用真空泵的臺(tái)數(shù)，每臺(tái)真空泵通過(guò)主管連接各氣墊式分層真空管井。

對(duì)于氣墊式分層真空管井多層降水：在實(shí)際施工過(guò)程中，如遇到多層滲透系數(shù)小于20m/d的土層，則根據(jù)滲透系數(shù)確定設(shè)置多層氣墊密封進(jìn)行真空降水，其方法由下往上設(shè)置，在所需氣墊分層的部位按步驟3.1和3.2連接相應(yīng)的管路，并經(jīng)氣墊密封后進(jìn)行抽真空，對(duì)不同深度的滲透系數(shù)小的土層進(jìn)行真空降水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、實(shí)施簡(jiǎn)單，適用范圍廣

利用傳統(tǒng)的降水管井，對(duì)滲透系數(shù)較差的土層，通過(guò)在管井內(nèi)設(shè)置氣墊式分層，形成一管兩用的功能，既利用重力降水又利用真空汲水，使需降水區(qū)域通過(guò)不同的降水方式，達(dá)到土體含水率均勻，滿足軟土降排水需要。而氣墊分層可根據(jù)土質(zhì)的不同層，任意設(shè)置其真空負(fù)壓發(fā)生范圍，擴(kuò)大了管井降水的適用范圍，保證了不同層厚不同土質(zhì)的降水效果。

2、施工時(shí)間短，速度快，成本低

本發(fā)明與現(xiàn)有傳統(tǒng)管井相比，擴(kuò)大了管井降水對(duì)土質(zhì)的適用性，傳統(tǒng)管井降水適用于土層滲透系數(shù)為20~200m/d，對(duì)滲透系數(shù)小于20m/d的土質(zhì)，特別是淤泥質(zhì)土根本無(wú)效，主要原因是管井降水是依靠重力釋水。采用氣墊式分層管井，由于對(duì)滲透系數(shù)小于20m/d的土質(zhì)通過(guò)真空降水，且通過(guò)分層，真空負(fù)壓集中于滲透系數(shù)小于20m/d的土質(zhì)，因此其管井降水的效果明顯，比重力釋水降水速度更快。

本發(fā)明與真空管井相比，由于真空管井降水一般用于滲透系數(shù)小于20m/d的土質(zhì)，在所需降深的范圍內(nèi)，土質(zhì)不盡相同，當(dāng)局部滲透系數(shù)較大，則大量的真空負(fù)壓會(huì)由此泄漏，造成真空管井無(wú)真空局面，使現(xiàn)有真空管井并無(wú)效果。而本發(fā)明通過(guò)在管井內(nèi)設(shè)置分層，對(duì)滲透系數(shù)大于20m/d的土質(zhì)采用重力釋水（即管井降水），對(duì)滲透系數(shù)小于20m/d的土質(zhì)采用分層隔離，進(jìn)行真空負(fù)壓降水。從而保證了真空管井降水僅用于滲透系數(shù)小的土層，從而減少了降水時(shí)間，提高了降水質(zhì)量。

3、環(huán)保無(wú)污染，施工場(chǎng)地文明

氣墊式分層管井降水，所設(shè)計(jì)的分層降水裝置為可重復(fù)使用裝置，使用時(shí)充氣，不用時(shí)放氣后即可回收，為文明施工創(chuàng)造條件。

4、深層降水，效率高

本發(fā)明的氣墊式真空管井分層降水裝置，可根據(jù)管井入土深度任意調(diào)整，不受限制，特別是在大面積降水施工中，對(duì)群井所處不同土層，可因井而異，對(duì)各井入土范圍不同深度進(jìn)行不同的設(shè)置，特別是對(duì)夾層土的加固處理，其降水效果更加明顯。其真空負(fù)壓可通過(guò)分層蓋板上設(shè)置的真空表顯示，便于施工過(guò)程的監(jiān)督和管理。因此，該方法不僅可用于土建工程，還可用于道路、場(chǎng)地、地下管道等的加固處理。

本發(fā)明氣墊式分層真空管井及其施工方法步驟簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)不同的土層采取不同的降水方法，達(dá)到了一井兩用，既可滿足不同土層的降水效果，又能對(duì)復(fù)雜地層進(jìn)行多層真空降水。因此可適應(yīng)不同土質(zhì)降排水施工，解決了現(xiàn)行管井降水、真空管井降水無(wú)法逾越的障礙，為降低地下水位、降低土體含水量奠定了基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明氣墊式分層真空管井的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為內(nèi)圈蓋板的示意圖。

圖3為氣墊圈的示意圖。

其中：

真空發(fā)生管1、真空表管2、電纜線和吊泵繩管3、排水管4、管井5、內(nèi)圈蓋板6、真空泵接管孔6.1、電纜線和吊泵繩孔6.2、排水管孔6.3、滑道6.4、滑板6.5、氣墊圈7、充氣門7.1、泄水管8、排水連接管9、潛水泵10。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1-圖3，本發(fā)明涉及的一種氣墊式分層真空管井，它包括管井5，所述管井5的中部設(shè)置有氣墊式真空管井分層降水裝置，氣墊式真空管井分層降水裝置包括內(nèi)圈蓋板6和橡膠材質(zhì)的氣墊圈7，所述內(nèi)圈蓋板6上設(shè)置有十字交叉布置的四個(gè)滑道6.4，每個(gè)滑道6.4上均設(shè)置有一塊滑板6.5，使用時(shí)只需人工將滑板通過(guò)滑道打開(kāi)，頂住管井內(nèi)圈即可，其主作用是支撐內(nèi)圈蓋板，特別是在抽真空的條件下，當(dāng)真空負(fù)壓達(dá)60kpa時(shí)，該滑板支撐管井壁，可防止巨大的吸力將內(nèi)圈蓋板吸脫，破壞抽真空，不使用時(shí)可將滑板通過(guò)人工操作將滑板通過(guò)滑道收縮于內(nèi)圈。

內(nèi)圈蓋板6上設(shè)置真空泵接管孔6.1、真空表接管孔（圖中無(wú)標(biāo)號(hào)）、電纜線和吊泵繩孔6.2以及排水管孔6.3，其中真空泵接管孔6.1向上連接真空發(fā)生管1，真空表接管孔向上連接真空表管2，電纜線和吊泵繩孔6.2向上連接電纜線和吊泵繩管3，排水管孔6.3向下連接排水連接管9；潛水泵10位于管井5的底部，排水管孔6.3向上連接排水管4，在內(nèi)圈蓋板6兩側(cè)向下設(shè)置有泄水管8，其主要作用是當(dāng)氣墊式真空管井分層降水裝置設(shè)置在中間部位時(shí)，上部土體內(nèi)匯聚管井內(nèi)的地下水，則通過(guò)該管路流入下部管井內(nèi)，泄水管8其長(zhǎng)度根據(jù)潛水泵位置確定，使其沒(méi)入水中，不受抽真空的影響（即采取水密封的方式）。

內(nèi)圈蓋板6上連接的真空發(fā)生管1、真空表管2、電纜線和吊泵繩管3以及排水管4；可統(tǒng)一采用相同管徑的管材制作，以使施工時(shí)不必認(rèn)定，相互通用。

所述氣墊圈7采用橡膠制作。形狀如日常所用的游泳圈，所述氣墊圈7設(shè)置于內(nèi)圈蓋板6下方，所述氣墊圈7外徑稍大于管井5的內(nèi)徑，當(dāng)管井抽真空時(shí)，內(nèi)圈蓋板6與氣墊圈7緊密結(jié)合，以防止漏氣。同時(shí)還可利用氣墊圈7卡在管井5的井壁上。氣墊圈7內(nèi)徑可根據(jù)內(nèi)圈蓋板6確定，一般可定為150mm。氣墊圈上設(shè)置充氣門7.1，氣墊圈的作用一是對(duì)管井進(jìn)行分層用，因此充氣門7.1的長(zhǎng)度根據(jù)氣墊圈入管井的深度確定，二是利用其充氣后與內(nèi)圈蓋板形成密封層。

應(yīng)用氣墊式分層真空管井的軟弱地基降排水方法步驟如下：

步驟一、組裝氣墊式分層真空管井

步驟二、施打管井：

2.1、施打管井根據(jù)常用施工規(guī)范進(jìn)行施工；

2.2、根據(jù)規(guī)范要求施打管井完成后投入潛水泵，試運(yùn)行，在管井運(yùn)行正常的條件下，進(jìn)入下一步驟；

步驟三、分層真空降水

3.1、確定分層部位：根據(jù)地勘資料或根據(jù)打井過(guò)程的施工經(jīng)驗(yàn)，確定滲透系數(shù)較差的土層位置，投入氣墊圈，當(dāng)氣墊圈到達(dá)管井內(nèi)確定的位置后，即可對(duì)氣墊圈進(jìn)行充氣，使氣墊圈卡在所需部位；然后將管井下部的潛水泵及潛水泵電纜線穿過(guò)氣墊圈，并且連接內(nèi)圈蓋板上相對(duì)應(yīng)的電纜線、吊泵繩管3，內(nèi)圈蓋板上連接真空發(fā)生管1，與內(nèi)圈蓋板連接的管路均須用鐵絲扎緊，以防管路脫落造成返工。

3.2、投入內(nèi)圈蓋板：經(jīng)檢查所有管路連接牢固后，將內(nèi)圈蓋板投入至氣墊圈并蓋在氣墊圈上，由于氣墊圈設(shè)置有內(nèi)、外圈，當(dāng)內(nèi)圈蓋板蓋在氣墊圈上后，打開(kāi)內(nèi)圈蓋板上的滑塊，外擋張開(kāi)并卡在管井壁上，完成內(nèi)圈蓋板安裝后，即可連接真空泵，進(jìn)行抽真空。

3.3、群井施工：在大面積降水施工時(shí)，有必要多口管井降水形成群井施工，這時(shí)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求在完成多口管井降水的條件下，對(duì)不同管井所處降水范圍內(nèi)不同層厚的土質(zhì)條件，采用氣墊式分層真空管井進(jìn)行分層抽真空，在此條件下，根據(jù)真空泵的功率確定使用真空泵的臺(tái)數(shù)，每臺(tái)真空泵通過(guò)主管連接各氣墊式分層真空管井。在抽真空的過(guò)程中，應(yīng)注意各井真空表的讀數(shù)，確保真空負(fù)壓滿足降排水要求。

3.4、氣墊式分層真空管井多層降水：在實(shí)際施工過(guò)程中，如遇到多層滲透系數(shù)小于20m/d的土層，則可根據(jù)滲透系數(shù)確定設(shè)置多層氣墊密封進(jìn)行真空降水，其方法可由下往上設(shè)置，在所需氣墊分層的部位按本步驟3.1和3.2連接相應(yīng)的管路，并經(jīng)氣墊密封后進(jìn)行抽真空，對(duì)不同深度的滲透系數(shù)小的土層進(jìn)行真空降水。