一種能夠堵水防滲的回灌井的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種能夠堵水防滲的回灌井，井孔中心由下到上依次設(shè)置有對接固定的沉淀管、過濾器、井管，過濾器外部的井孔內(nèi)設(shè)置有砂礫過濾層，井管外側(cè)焊接有卡槽，卡槽底面與井管外壁焊接，卡槽側(cè)壁頂部縮徑至與井管間形成一環(huán)形的敞口，卡槽內(nèi)插裝有鋼片環(huán)的小直徑側(cè)壁，鋼片環(huán)由大直徑側(cè)壁和小直徑側(cè)壁通過水平圓環(huán)連接而成，砂礫過濾層頂部至鋼片環(huán)的水平圓環(huán)之間設(shè)置有粘土球隔水層，鋼片環(huán)的水平圓環(huán)至井口設(shè)置有混凝土堵水層。本實(shí)用新型可以有效的防止成井施工過程中不可避免的井管擾動帶來的過濾層堵塞失效及回灌井運(yùn)行過程的回灌水上涌，甚至可以減小或避免井管傾斜，再結(jié)合其他回灌水預(yù)處理等措施可最終保證回灌井的正常工作。
【專利說明】一種能夠堵水防滲的回灌井
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于利用回灌控制地面沉降的基坑降水領(lǐng)域，或者地下水資源管理領(lǐng)域、地下水治理領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種回灌井。
【背景技術(shù)】
[0002]在基坑開挖過程中，經(jīng)常遇到承壓水的控制問題。普遍的做法是利用降壓井對承壓含水層進(jìn)行降壓。同時(shí)，為了減小坑內(nèi)降水對坑外環(huán)境的影響，常常利用隔水帷幕截?cái)喑袎汉畬?。但隨著基坑開挖深度的增加，需要控制的承壓含水層也越來越深，此時(shí)如果仍用隔水帷幕截?cái)嘀?，有些地區(qū)將使得隔水帷幕深度達(dá)到70m以上，而對于這樣的工程，通常用地下連續(xù)墻作為止水帷幕，這將使得基坑工程耗資巨大，很不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也增加了施工的難度。
[0003]在這樣的背景下，懸掛式止水帷幕的概念即應(yīng)運(yùn)而生。但是采用這一做法，將導(dǎo)致坑外受到坑內(nèi)降水的影響，最顯著的就是地面或建筑物沉降，而產(chǎn)生這種沉降的直接原因就是坑外含水層水位的降低。
[0004]因此為了減小或消除坑外水位受坑內(nèi)降水的影響，坑外地下水回灌的概念則普遍流行起來。但是回灌井成井技術(shù)的不成熟一直限制著回灌的發(fā)展。目前主要的問題有兩個(gè):
[0005](I)回灌井堵水失效。由于常規(guī)回灌井井管側(cè)濾料或粘土球的不密實(shí)，回灌水在回灌壓力作用下往往沿著井管側(cè)壁冒出地面，最終導(dǎo)致回灌井失效。對于此種失效，可以在井管側(cè)充填水泥漿或混凝土堵水。但是隨之會產(chǎn)生下一種失效。
[0006](2)回灌井過濾層堵塞失效。雖然回灌井過濾層堵塞的原因很多，但是由于采取(O中措施堵水后，在水泥漿沒有固化前，漿液可能會沿著井管側(cè)粘土球的施工縫隙而滲入過濾層中。如果成井施工過程中，不小心擾動了回灌井而導(dǎo)致井管發(fā)生傾斜，這種情況發(fā)生的可能性將大大增加。而事實(shí)上，在施工時(shí)，這種井管擾動不可避免，尤其是在井管埋深較大時(shí)更容易發(fā)生，這同樣將導(dǎo)致回灌井失效。此外，回灌井井管的傾斜也為回灌井運(yùn)行過程中出現(xiàn)回灌水沿著井管上涌提供了可能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型要解決的是常規(guī)回灌井常發(fā)生的堵水防滲失效的技術(shù)問題，提供一種能夠堵水防滲的回灌井，可以有效的防止成井施工過程中不可避免的井管擾動帶來的過濾層堵塞失效及回灌井運(yùn)行過程中的回灌水上涌，甚至可以減小或避免井管發(fā)生傾斜，最終保證回灌井的正常工作。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0009]一種能夠堵水防滲的回灌井，包括井孔，所述井孔中心由下到上依次設(shè)置有對接固定的沉淀管、過濾器、井管，所述過濾器外部的所述井孔內(nèi)設(shè)置有砂礫過濾層，所述砂礫過濾層的頂部位于所述過濾器以上2m?3m處，[0010]所述井管外側(cè)位于回灌井過濾器上方7m?IOm處焊接有卡槽，所述卡槽包括側(cè)壁和底面，所述卡槽的底面與所述井管外壁焊接，所述卡槽的側(cè)壁頂部縮徑至與井管間形成一環(huán)形的敞口；
[0011]所述卡槽內(nèi)插裝有鋼片環(huán)，所述鋼片環(huán)是由大直徑側(cè)壁和小直徑側(cè)壁通過水平圓環(huán)連接而成的鋼制環(huán)狀構(gòu)件，該水平圓環(huán)與大直徑側(cè)壁和小直徑側(cè)壁分別形成直角；所述鋼片環(huán)的小直徑側(cè)壁與所述井管外壁貼合并插入于所述卡槽內(nèi)，所述鋼片環(huán)的大直徑側(cè)壁與井孔內(nèi)壁貼合；
[0012]所述砂礫過濾層頂部至所述鋼片環(huán)的水平圓環(huán)之間設(shè)置有粘土球隔水層，所述鋼片環(huán)的水平圓環(huán)至井口設(shè)置有混凝土堵水層。
[0013]所述鋼片環(huán)的水平圓環(huán)上環(huán)向均布有預(yù)留孔洞。
[0014]所述鋼片環(huán)上的預(yù)留孔洞設(shè)置有4?6個(gè)。
[0015]所述鋼片環(huán)和所述卡槽的鋼片厚度均為6mm?8mm。
[0016]所述鋼片環(huán)的大直徑側(cè)壁高度為200mm?400mm，所述鋼片環(huán)的小直徑側(cè)壁高度為300mm?500mm且等于所述卡槽的總高度；所述鋼片環(huán)的小直徑側(cè)壁的高度大于等于所
述井管直徑。
[0017]所述卡槽的總高度300mm?500mm,所述卡槽底面的寬度為20mm?30mm,所述卡槽的敞口寬度為12mm?15mm。
[0018]所述卡槽底面與井管通過雙面角焊縫焊接。
[0019]所述回灌井井管、所述過濾器、所述沉淀管均為不銹鋼管。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021](一)本實(shí)用新型的回灌井著眼于解決回灌工程中常規(guī)回灌井中常發(fā)生的堵水防滲失效問題，相對于常規(guī)回灌井，本實(shí)用新型的回灌井可以減小或防止回灌井井管在成井施工過程發(fā)生傾斜；即便成井過程中井管發(fā)生傾斜，也能避免堵水混凝土中水泥漿液滲入粘土球隔水層進(jìn)而滲入砂礫過濾層中，避免未來回灌井運(yùn)行過程中砂礫過濾層中的回灌水在回灌壓力作用下沿著回灌井井壁上涌。此外，采用本實(shí)用新型的回灌井能延長上述水泥漿液滲漏和回灌水上涌的水力路徑，因此增大了回灌井堵水防滲安全儲備，為未來回灌井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)打下了基礎(chǔ)。
[0022](二)本實(shí)用新型的回灌井將鋼片環(huán)設(shè)置于回灌井中，能完全隔開混凝土堵水層和粘土球隔水層，可以有效的防止成井施工過程中不可避免的井管擾動帶來的過濾層堵塞失效及回灌井運(yùn)行過程中的回灌水上涌。
[0023](三)本實(shí)用新型的回灌井在回灌井井管上預(yù)留卡槽，并將鋼片環(huán)壓入卡槽中，這一裝置將延長回灌水和水泥漿液的滲流路徑，從而增加了回灌井堵水防滲安全儲備。
[0024](四)本實(shí)用新型的回灌井采用的鋼片環(huán)與卡槽的鋼片均具有一定厚度和剛度，通過將其運(yùn)用于本實(shí)用新型的回灌井中，可防止或減小回灌井在后續(xù)施工過程中發(fā)生由于井管擾動而產(chǎn)生的井管傾斜，從而保證回灌井的成井質(zhì)量，并對未來回灌過程的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是常規(guī)回灌井在成井施工過程中由于普遍發(fā)生的井管傾斜而導(dǎo)致的堵水防滲失效模式示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型所提供的回灌井的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是回灌井井管上焊接卡槽的立體示意圖；
[0028]圖4是回灌井井管上焊接卡槽的剖面示意圖；
[0029]圖5為鋼片環(huán)的立體圖；
[0030]圖6為鋼片環(huán)的平面圖；
[0031]圖7為鋼片環(huán)的剖面圖。
[0032]圖中:1，鋼片環(huán)；1_1，大直徑側(cè)壁；1_2，小直徑側(cè)壁；1_3，水平圓環(huán)；1_4，預(yù)留孔洞；2，卡槽；3，橡膠氣球；4，隔水土層；5，擬回灌承壓含水層；6，井管；7，過濾器；8，沉淀管；9，砂礫過濾層；10，粘土球隔水層；11，混凝土堵水層。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容、特點(diǎn)及效果，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0034]首先，簡要 介紹一下常規(guī)回灌井的堵水防滲失效模式。如圖1所示，由于成井施工過程中，特別是在施做混凝土堵水層11時(shí)，由于需要對混凝土進(jìn)行振動搗實(shí)，在不均勻或不對稱的振動荷載作用下，井管6易發(fā)生向一側(cè)的傾斜。一方面，由于粘土球隔水層10本質(zhì)是一層顆粒較細(xì)的粘性土，其可塑性使得其在井管6未傾斜前就有了一定形狀，而在井管6傾斜后，當(dāng)隔水層中粘土球未來得及發(fā)生變形之前，混凝土堵水層11中未固化的水泥漿液在重力作用下可順著隔水層中粘土球與井管2間的縫隙流入砂礫過濾層9中并堵塞砂礫過濾層9，最終導(dǎo)致回灌井失效；另一方面，由于井管6傾向一側(cè)的粘土球隔水層10的下端較井管6未傾斜時(shí)疏松，這為回灌井運(yùn)行過程中出現(xiàn)回灌水沿著井管6上涌提供了可能。
[0035]為了克服上述的回灌井失效問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種能夠堵水防滲的回灌井，該回灌井中的鋼片環(huán)I下部壓入井管6上預(yù)先焊接的卡槽2中，使得粘土球隔水層10與其上混凝土堵水層11被完全隔開，確保堵水防滲效果。
[0036]如圖2所示，井孔中心由下到上依次設(shè)置有沉淀管8、過濾器7、井管6，井管6、過濾器7、沉淀管8均為不銹鋼管，相互對接固定。過濾器7與擬回灌承壓含水層5之間設(shè)置有砂礫過濾層9，砂礫過濾層9的高度為由沉淀管8底部至過濾器7以上2m~3m處。
[0037]如圖3和圖4所示，井管6外側(cè)焊接有卡槽2，卡槽2是鋼制環(huán)狀構(gòu)件，包括側(cè)壁和底面，其底面與井管6通過雙面角焊縫焊接，以形成密封連接，該焊接位置位于回灌井過濾器7上方7m，其取值范圍通常在7m~10m?？ú?側(cè)壁的頂部縮徑至與井管6間形成一環(huán)形的敞口，該敞口應(yīng)能夠使鋼片環(huán)I的小直徑側(cè)壁1-2插入，而縮徑部分是為了成井施工時(shí)礫砂和粘土球順利滑落至井孔中。
[0038]具體地,本實(shí)施例中卡槽2的鋼片厚度為6mm,其取值范圍通常在6mm~8mm,卡槽2底面的寬度a=20mm，其取值范圍通常在20mm~30mm ;卡槽2的總高度c=325mm，其取值范圍通常在300mm~500mm，且D≤c=f ;卡槽2的敞口寬度d=12mm，其取值范圍通常在12mm ~15mm0
[0039]卡槽2內(nèi)插裝有鋼片環(huán)I的下半部分。如圖5所示，鋼片環(huán)I是由一個(gè)大直徑側(cè)壁1-1和一個(gè)小直徑側(cè)壁1-2通過水平圓環(huán)1-3連接而成的鋼制環(huán)狀構(gòu)件，該水平圓環(huán)1-3與大直徑側(cè)壁1-1和小直徑側(cè)壁1-2分別形成直角。鋼片環(huán)I的小直徑側(cè)壁1-2與井管6外壁貼合并能夠相對于井管6自由滑動，且應(yīng)能夠插入于卡槽2內(nèi)，鋼片環(huán)I的大直徑側(cè)壁1-1與井孔內(nèi)壁貼合并能夠相對于井孔自由滑動。
[0040]鋼片環(huán)I的水平圓環(huán)10上環(huán)向均布設(shè)置6個(gè)預(yù)留孔洞1-4，這使得鋼片環(huán)I在施工中能較方便的沉入井孔中，預(yù)留孔洞1-4的數(shù)量通常為4~6個(gè)。
[0041]具體地，本實(shí)施例中鋼片環(huán)I的鋼片厚度為6mm，其取值范圍通常在6mm~8mm。如圖6和圖7所示，鋼片環(huán)I的大直徑側(cè)壁1-1高度e=200mm，其取值范圍通常在200mm~400mm ;鋼片環(huán)6的小直徑側(cè)壁1-2高度f=325mm，其取值范圍通常在300mm~500mm，且D ≤f=c，其中，D=325mm，為回灌井井管6直徑。鋼片環(huán)I的小直徑側(cè)壁1_2所形成下開口的直徑g=335mm;水平圓環(huán)1-3的寬度h=185mm，h應(yīng)滿足關(guān)系式h=0.5 (D，_g)，其中，D’=700mm，為回灌井井孔孔徑，如圖4所示。水平圓環(huán)1_3上預(yù)留孔洞1_4的寬度i=35mm，其取值范圍通常在35mm≤1≤45mm;預(yù)留孔洞1-4對應(yīng)的圓心角α =30°，其取值范圍通常在30。~45。。
[0042]砂礫過濾層9頂部至鋼片環(huán)I的水平圓環(huán)1-3之間設(shè)置有粘土球隔水層10，鋼片環(huán)I的水平圓環(huán)1-3至井口設(shè)置有混凝土堵水層11。
[0043]本實(shí)用新型的一種能夠堵水防滲的回灌井的具體施工步驟如下:
[0044]預(yù)制鋼片環(huán)1，并在回灌井井管6外側(cè)預(yù)先焊接卡槽2。
[0045]探明回灌位置處土層分布，區(qū)分隔水土層4和擬回灌承壓含水層5，確定回灌井沉淀管8、過濾器7、井管6的長度。
[0046]將連接有導(dǎo)管的橡膠氣球3放入卡槽2內(nèi)，導(dǎo)管末端分別與加壓器具、測壓表、減壓器具連接。
[0047]用加壓器具通過導(dǎo)管對橡膠氣球3加壓以使其脹起并充滿卡槽，停止加壓并維持橡膠氣球3中的壓力。
[0048]在地面將回灌井沉淀管8、過濾器7、井管6對接固定后沉入預(yù)先鉆好的井孔內(nèi)，連接橡膠氣球3的導(dǎo)管也隨之沉入井孔內(nèi)。
[0049]向過濾器7外壁與擬回灌承壓含水層5間投入砂礫至過濾器7以上2m~3m作為砂礫過濾層9 ;在砂礫的圍填面以上填入海帶，再圍填粘土球直至預(yù)留卡槽2頂面處作為粘土球隔水層10。
[0050]將預(yù)制的鋼片環(huán)I套在井管6頂部并沉入井孔，下沉過程中觀察測壓表的讀數(shù)，當(dāng)讀數(shù)隨著鋼片環(huán)I的下沉而同步穩(wěn)定增大后，用減壓器具對橡膠氣球3放氣減壓，并迅速下沉鋼片環(huán)I直至無法繼續(xù)下沉，同時(shí)緩慢拔出連接橡膠氣球3的導(dǎo)管，此時(shí)鋼片環(huán)I的小直徑側(cè)壁壓進(jìn)卡槽3中，橡膠氣球3則被鋼片環(huán)2擠在卡槽3與鋼片環(huán)2的空隙中。
[0051]對井管6管壁與井孔孔壁間澆筑混凝土以形成混凝土堵水層11，澆筑過程中對混凝土進(jìn)行同步振動搗實(shí)直至井口。
[0052]盡管上面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本實(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，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，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】
1.一種能夠堵水防滲的回灌井，包括井孔，所述井孔中心由下到上依次設(shè)置有對接固定的沉淀管、過濾器、井管，所述過濾器外部的所述井孔內(nèi)設(shè)置有砂礫過濾層，所述砂礫過濾層的頂部位于所述過濾器以上2m?3m處，其特征在于， 所述井管外側(cè)位于回灌井過濾器上方7m?IOm處焊接有卡槽，所述卡槽包括側(cè)壁和底面，所述卡槽的底面與所述井管外壁焊接，所述卡槽的側(cè)壁頂部縮徑至與井管間形成一環(huán)形的敞口 ； 所述卡槽內(nèi)插裝有鋼片環(huán)，所述鋼片環(huán)是由大直徑側(cè)壁和小直徑側(cè)壁通過水平圓環(huán)連接而成的鋼制環(huán)狀構(gòu)件，該水平圓環(huán)與大直徑側(cè)壁和小直徑側(cè)壁分別形成直角；所述鋼片環(huán)的小直徑側(cè)壁與所述井管外壁貼合并插入于所述卡槽內(nèi)，所述鋼片環(huán)的大直徑側(cè)壁與井孔內(nèi)壁貼合； 所述砂礫過濾層頂部至所述鋼片環(huán)的水平圓環(huán)之間設(shè)置有粘土球隔水層，所述鋼片環(huán)的水平圓環(huán)至井口設(shè)置有混凝土堵水層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠堵水防滲的回灌井，其特征在于，所述鋼片環(huán)的水平圓環(huán)上環(huán)向均布有預(yù)留孔洞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種能夠堵水防滲的回灌井，其特征在于，所述鋼片環(huán)上的預(yù)留孔洞設(shè)置有4?6個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠堵水防滲的回灌井，其特征在于，所述鋼片環(huán)和所述卡槽的鋼片厚度均為6mm?8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠堵水防滲的回灌井，其特征在于，所述鋼片環(huán)的大直徑側(cè)壁高度為200mm?400mm，所述鋼片環(huán)的小直徑側(cè)壁高度為300mm?500mm且等于所述卡槽的總高度；所述鋼片環(huán)的小直徑側(cè)壁的高度大于等于所述井管直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠堵水防滲的回灌井，其特征在于，所述卡槽的總高度300mm?500mm,所述卡槽底面的寬度為20mm?30mm,所述卡槽的敞口寬度為12mm?15mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠堵水防滲的回灌井，其特征在于，所述卡槽底面與井管通過雙面角焊縫焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠堵水防滲的回灌井，其特征在于，所述回灌井井管、所述過濾器、所述沉淀管均為不銹鋼管。
【文檔編號】E02D3/00GK203569555SQ201320656048
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】鄭剛, 曾超峰 申請人:天津大學(xué)