一種雙井組合回灌式沉降控制體系的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙井組合回灌式沉降控制體系，基坑與被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有主回灌井，主回灌井與被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有輔助回灌井，輔助回灌井與被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有承壓含水層水位觀測(cè)井。本實(shí)用新型的輔助回灌井在主回灌井回?fù)P抽水期間被開啟，可以減小或防止被保護(hù)建筑位置處承壓含水層的水位出現(xiàn)較大下降；承壓含水層水位觀測(cè)井則能夠動(dòng)態(tài)觀測(cè)被保護(hù)建筑物位置處承壓含水層水位的變化，以動(dòng)態(tài)調(diào)控輔助回灌井。本實(shí)用新型可以有效減小回灌井回?fù)P抽水過程中出現(xiàn)的不可避免的地面及建筑物沉降，甚至防止這種沉降發(fā)生。同時(shí)，也可以縮短回灌井回?fù)P時(shí)間，并減小回灌井回?fù)P期間抽取的地下水資源以起到環(huán)保的作用。
【專利說明】一種雙井組合回灌式沉降控制體系
【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，更具體的說，是涉及一種克服回灌井回?fù)P抽水階段引起的地面及建筑物沉降問題的沉降控制體系。
【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(duì)承壓含水層進(jìn)行降壓。同時(shí)，為了減小坑內(nèi)降水對(duì)坑外環(huán)境的影響，常常利用隔水帷幕截?cái)喑袎汉畬印５S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(duì)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，在坑外設(shè)置回灌井進(jìn)行地下水回灌正被廣泛采用。由于基坑工程中承壓水降水的周期較長(zhǎng)(即使基坑開挖到底也要進(jìn)行一段時(shí)間的維持性降水)，因此回灌井必須保持較長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài)。但是回灌井工作時(shí)很容易發(fā)生井管或過濾層堵塞，其原因有回灌水中參雜懸浮顆粒、巖土化學(xué)作用及微生物繁殖并產(chǎn)生沉淀堆積在過濾層等。為解決回灌井長(zhǎng)期運(yùn)行過程中發(fā)生的井管堵塞的問題，工程中常采用對(duì)回灌井進(jìn)行周期性回?fù)P抽水的辦法以清洗井管及過濾層，并清理掉可能造成井管及過濾層堵塞的物質(zhì)，回?fù)P抽水的持續(xù)時(shí)間為若干分鐘至若干小時(shí)不等。對(duì)于天津、上海、杭州等沿海地區(qū)由粉土、粉砂等細(xì)顆粒構(gòu)成的承壓含水層來說，由于土層滲透性不高，回?fù)P抽水一般需要持續(xù)若干小時(shí)才能產(chǎn)生較好的清淤效果，而回?fù)P抽水的間隔時(shí)間為3-7天，這說明在基坑工程承壓含水層降水過程中需要進(jìn)行很多次的回灌井回?fù)P抽水。鄭剛、曾超峰等人在“天津首例基坑工程承壓含水層回灌實(shí)測(cè)研究”的文章中表明對(duì)回灌井進(jìn)行回?fù)P抽水會(huì)弓I起周圍建筑物沉降。
[0005]由此可知，若仍采用常規(guī)回灌體系進(jìn)行地面及建筑物沉降控制而不注意回灌井回?fù)P抽水階段引起的周圍地面及建筑物沉降問題，那么采用回灌措施后可能反而會(huì)加劇周圍地面及建筑物沉降。因此，需要提出新的回灌體系以克服常規(guī)回灌井回?fù)P抽水階段引起的地面及建筑物沉降的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型要解決的是常規(guī)回灌方法中常發(fā)生的回灌井回?fù)P抽水階段引起地面及建筑物沉降的技術(shù)問題，提供了一種雙井組合回灌式沉降控制體系，該體系可以有效的減小或防止回灌井回?fù)P抽水過程中不可避免的地面及建筑物沉降，也可以縮短回灌井回?fù)P時(shí)間，甚至可以減小回灌井回?fù)P期間抽取的地下水資源以起到環(huán)保的作用。[0007]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):
[0008]一種雙井組合回灌式沉降控制體系，基坑與被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有至少一口主回灌井，其特征在于，每口所述主回灌井與所述被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有一口輔助回灌井，每口所述輔助回灌井與所述被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有一口承壓含水層水位觀測(cè)井。
[0009]其中，所述輔助回灌井與所述主回灌井的立面位置相同，所述輔助回灌井與所述主回灌井的水平距離為所述主回灌井與所述被保護(hù)建筑水平距離的0.5-0.8倍。
[0010]其中，所述承壓含水層水位觀測(cè)井井底端埋深與所述降壓井的底端埋深相同，所述承壓含水層水位觀測(cè)井在平面上位于所述輔助回灌井與所述被保護(hù)建筑物之間的中間位置。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012](一)本實(shí)用新型的一種雙井組合回灌式沉降控制體系在每口常規(guī)回灌井旁增設(shè)一口輔助回灌井。輔助回灌井在原有回灌井回?fù)P抽水階段被開啟，首先可以防止原有回灌井在回?fù)P抽水階段產(chǎn)生較大的承壓含水層水位降深，因而可以減小或防止隨之而引起的地面及建筑物沉降；其次，該輔助回灌井可以為原有回灌井的回?fù)P抽水提供部分水源，這一方面可以提高原有回灌井回?fù)P抽水的效率以縮短其持續(xù)時(shí)間，從而減小因其而產(chǎn)生地面及建筑物沉降的可能；另一方面可以減小回灌井回?fù)P抽水階段抽取的地下水資源，起到了環(huán)保的作用。
[0013](二)本實(shí)用新型的一種雙井組合回灌式沉降控制體系在輔助回灌井與被保護(hù)建筑間設(shè)置一口承壓含水層水位觀測(cè)井，可以動(dòng)態(tài)觀測(cè)被保護(hù)建筑位置處承壓含水層水位的變化，并保證回灌井回?fù)P抽水階段被保護(hù)建筑位置承壓含水層水位不會(huì)出現(xiàn)較大下降，這為能夠順利克服原有回灌井在回?fù)P抽水階段引起地面及建筑物沉降的問題提供保障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為常規(guī)回灌體系中對(duì)回灌井進(jìn)行回?fù)P抽水后承壓含水層的水位線分布示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型所提供的雙井組合回灌式沉降控制體系的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型所提供的雙井組合回灌式沉降控制體系的立面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1，基坑；2_1，主回灌井；2_2，輔助回灌井；3，承壓含水層；
[0018]4，承壓含水層初始水位線；5，水位抬升反漏斗；6，降壓井；7，回?fù)P抽水降落漏斗；8，被保護(hù)建筑物；9，承壓含水層水位觀測(cè)井；10，隔水土層；11_1，主回灌井過濾器；11_2，輔助回灌井過濾器；11_3，承壓含水層水位觀測(cè)井過濾器；11_4，降壓井過濾器；12，止水帷眷。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，以下實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本實(shí)用新型，但不以任何方式限制本實(shí)用新型。
[0020]首先，介紹一下常規(guī)回灌體系由于周期性的回?fù)P抽水而導(dǎo)致基坑外地面及建筑物出現(xiàn)沉降的原因。圖1為對(duì)基坑I外主回灌井2-1進(jìn)行回?fù)P抽水后承壓含水層3水位分布示意圖。圖中的承壓含水層初始水位線4為天然狀態(tài)下承壓含水層3在坑外的水位位置；水位抬升反漏斗5為主回灌井2-1與降壓井6協(xié)同工作下承壓含水層3在坑外的水位位置，該水位抬升反漏斗5描述的是主回灌井2-1進(jìn)行回灌后其周圍承壓含水層3水位位置的形貌?？梢钥闯?，主回灌井2-1由回灌注水轉(zhuǎn)為回?fù)P抽水后，其周圍的承壓含水層3的水位將發(fā)生一定下降，在坑外形成回?fù)P抽水降落漏斗7。而回?fù)P抽水降落漏斗7與回?fù)P抽水前的水位抬升反漏斗5之差，即為主回灌井2-1回?fù)P抽水階段承壓含水層3的坑外水位降深A(yù)h。根據(jù)太沙基有效應(yīng)力原理，這部分水位降深A(yù)h將引起地面及被保護(hù)建筑物8沉降。
[0021]為了克服上述主回灌井2-1回?fù)P抽水階段引起的被保護(hù)建筑物8沉降的問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種雙井組合回灌式沉降控制體系，如圖2所示，即在每一口主回灌井2-1與被保護(hù)建筑物8間增加一 口輔助回灌井2-2，并在每一 口輔助回灌井2-2與被保護(hù)建筑物8間增加一口承壓含水層水位觀測(cè)井9。輔助回灌井2-2在主回灌井2-1回?fù)P抽水期間被開啟，以防止被保護(hù)建筑8位置處承壓含水層3的水位因主回灌井2-1的回?fù)P抽水而出現(xiàn)較大下降。承壓含水層水位觀測(cè)井9則動(dòng)態(tài)觀測(cè)被保護(hù)建筑物8位置處承壓含水層3水位的變化，用以動(dòng)態(tài)調(diào)控輔助回灌井2-2。
[0022]如圖2、3所示，主回灌井2-1的平、立面位置確定方式如下:通過區(qū)分基坑I與被保護(hù)建筑物8之間的隔水土層10和擬回灌承壓含水層2，確定主回灌井2-1的立面位置。一般地，主回灌井過濾器11-1應(yīng)當(dāng)貫穿承壓含水層3，但對(duì)于圖3中承壓含水層3較厚(20-40m)的情況,可取主回灌井過濾器11-1底端低于基坑I的止水帷幕12底端H=5m-10m,以保證回灌效果。通過基坑I的止水帷幕12和被保護(hù)建筑8的位置確定主回灌井2-1的水平位置，主回灌井2-1與止水帷幕12的水平距離為D，主回灌井2-1與被保護(hù)建筑8的水平距離為D’，保證D’ /D的范圍為0.2-1即可。
[0023]如圖2、3所示，根據(jù)主回灌井2-1的平、立面位置，可以確定輔助回灌井2-2的平、立面位置。由于輔助回灌井2-2的功能與主回灌井2-1相仿，因此輔助回灌井2-2采用與主回灌井2-1同樣的立面布置，而輔助回灌井2-2在平面上與主回灌井2-1的水平距離d應(yīng)滿足d/D’的范圍為0.5-0.8。
[0024]如圖2、3所示，承壓含水層水位觀測(cè)井9的平、立面位置確定方式如下:承壓含水層水位觀測(cè)井過濾器11-3的底端埋深與基坑I內(nèi)降壓井過濾器11-4的底端埋深一致，而承壓含水層水位觀測(cè)井9在平面上位于輔助回灌井2-2與被保護(hù)建筑物8之間的中間位置，即承壓含水層水位觀測(cè)井9與輔助回灌井2-2的水平距離d’ =(D’ -d)/2。
[0025]確定好主回灌井2-1、輔助回灌井2-2及承壓含水層水位觀測(cè)井9的平、立面位置后，將三者在基坑I外指定位置成井，本實(shí)用新型的一種雙井組合回灌式沉降控制體系即建立起來，下面詳述其工作過程。
[0026]當(dāng)基坑I內(nèi)降壓井6開啟時(shí)，即開始進(jìn)行主回灌井2-1的回灌注水，當(dāng)主回灌井工作3?7天后，停止主回灌井2-1的回灌，并對(duì)主回灌井2-1進(jìn)行回?fù)P抽水。
[0027]對(duì)主回灌井2-1進(jìn)行回?fù)P抽水過程中，開啟輔助回灌井2-2進(jìn)行回灌注水，則將使得被保護(hù)建筑8所在位置下方的承壓含水層3水位不會(huì)出現(xiàn)較大下降，從而減小被保護(hù)建筑8的沉降。
[0028]當(dāng)主回灌井2-1回?fù)P抽水達(dá)到2?4小時(shí)后，停止對(duì)主回灌井2-1的回?fù)P抽水，并重新開始對(duì)主回灌井2-1的回灌，此時(shí)輔助回灌井1-2仍處于回灌注水狀態(tài)。當(dāng)觀測(cè)到承壓含水層觀測(cè)井9中動(dòng)水位穩(wěn)定上升，即可停止對(duì)輔助回灌井2-2的回灌，并在主回灌井2-1進(jìn)行下一次回?fù)P抽水之前對(duì)輔助回灌井2-2進(jìn)行3?6次回?fù)P抽水，每次回?fù)P抽水時(shí)間為10?15分鐘。
[0029]循環(huán)主回灌井2-1的回灌注水和回?fù)P抽水，直至基坑2內(nèi)降壓井3被關(guān)閉為止。
[0030]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)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】?jī)H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】
1.一種雙井組合回灌式沉降控制體系，基坑與被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有至少一口主回灌井，其特征在于，每口所述主回灌井與所述被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有一 口輔助回灌井，每口所述輔助回灌井與所述被保護(hù)建筑物之間設(shè)置有一口承壓含水層水位觀測(cè)井。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙井組合回灌式沉降控制體系，其特征在于，所述輔助回灌井與所述主回灌井的立面位置相同，所述輔助回灌井與所述主回灌井的水平距離為所述主回灌井與所述被保護(hù)建筑水平距離的0.5-0.8倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙井組合回灌式沉降控制體系，其特征在于，所述承壓含水層水位觀測(cè)井井底端埋深與所述降壓井的底端埋深相同，所述承壓含水層水位觀測(cè)井在平面上位于所述輔助回灌井與所述被保護(hù)建筑物之間的中間位置。
【文檔編號(hào)】E02D19/10GK203684243SQ201420033740
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】鄭剛, 曾超峰, 薛秀麗 申請(qǐng)人:天津大學(xué)