專利名稱：一種分段控制的深基坑降水疏干-減壓合成井的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于主要用于市政工程、工業(yè)與民用建筑工程深基坑降水領域，具體涉及一種一種分段控制的深基坑降水疏干-減壓合成井。
背景技術：
目前，在基坑降水中，由于混合井無法實現(xiàn)井內潛水和承壓水的隔離，致使疏干井和減壓井分設，大大增加了工程造價，同時由于基坑內布井過多，妨礙了開挖支護施工工序，在井的保護方面也造成了極大的困難，而本發(fā)明在保證潛水疏干和承壓水減壓分別可控的情況下，實現(xiàn)了疏干井和減壓井兩井合一，大大降低了工程成本，減少了施工時間，減少了水泵的數(shù)量，減少了電費開支，減少了施工完畢后割除井管和封井的成本，具有較高的實用價值和市場前景。對現(xiàn)有的技術文獻檢索發(fā)現(xiàn)，功能要求與本發(fā)明相似的技術主要分為兩類，一類是通過在井內預定深度設置閥門(板式閥門或錐式閥門)實現(xiàn)疏干井和減壓井的兩井合一，例如上海地礦勘察有限公司的可控式一井分層降水施工方法(專利號CN101070704A)、 上海交通大學的基坑潛水與承壓含水層一井分層聯(lián)合降水的方法(專利號CN101092818A) 中所用到的可控止水裝置；另一類是通過從井口下入氣囊到預定深度充氣膨脹實現(xiàn)疏干井和減壓井兩井合一，例如上海廣聯(lián)建設發(fā)展有限公司的能同時用于疏干和減壓降水的管井 (專利號CN201176596Y)中所用到的氣囊式隔水塞以及活塞式隔水塞。雖然閥門隔水效果好，但由于井下安裝閥門所需空間較大，因此需較大直徑的鉆孔；氣囊式隔水塞(活塞式隔水塞)雖然能方便調節(jié)設置深度，但是，在承壓水水頭較高的情況下，隔水塞難以下到預定深度?？傊@兩類技術由于其自身的缺陷在現(xiàn)場實踐過程中存在一定的局限性。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足和缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種裝備有體積小巧、開啟方便、隔水效果好的分段控制的深基坑降水疏干-減壓合成井，實現(xiàn)疏干井和減壓井兩井合一和單井內部的潛水-承壓水隔離以及確保其隔離效果。本發(fā)明提出的分段控制的深基坑降水疏干-減壓合成井，由高壓導氣管1、封孔段 2、濾料段3、高壓導氣管控制支架4、潛水含水層濾管5、孔壁6、井管7、氣囊止水盤8、止水段9、承壓含水層濾管10、沉淀管11和氣泵12組成，其中井管7位于孔壁6內，高壓導氣管控制支架4固定于井管7外壁上，井管7在潛水含水層處與潛水含水層濾管5相連，井管 7在承壓含水層處與承壓含水層濾管10相連，在隔水層14段，井管7與氣囊止水盤8相連， 氣囊止水盤8外包裹有止水段9，止水段9 一側為孔壁6 ；井管7外壁與孔壁6之間設有濾料段3，在井口處，井管7外壁與孔壁6之間設有封孔段2 ；高壓導氣管1通過高壓導氣管控制支架4固定于井管7的外壁上，承壓含水層濾管10下部為沉淀管11 ；
所述氣囊止水盤8由鋼槽86、進氣口 81、連接件82、氣囊83、密封墊片84和橡皮筋85 組成，鋼槽86為環(huán)形結構，環(huán)形鋼槽86的半環(huán)固定氣囊83，另外半環(huán)為喇叭口，當氣囊83張開時可準確擠入鋼槽86 ；連接件82位于鋼槽86半環(huán)和氣囊83之間，鋼槽86另外半環(huán)內設有密封墊片84，所述密封墊片84的兩端分別與連接件82兩端連接，構成一個環(huán)形結構， 起隔水作用；氣囊83 —端設有進氣口 81，進氣口 81連接高壓導氣管1，高壓導氣管1另一端連接氣泵12 ；氣囊83內部設有橡皮筋85，在氣囊83放氣收縮時使其恢復到原位。本發(fā)明中，所述氣囊83為高強橡膠材質，加壓范圍為0_2MPa。本發(fā)明中，所述氣泵10預設壓力值，調壓閥工作壓力范圍為0_5MPa，控制精度為 0.OlMPa。本發(fā)明的工作過程如下
1、洗井管井施工完成后，按常規(guī)工法進行洗井，洗至水清、砂凈；
2、潛水含水層疏干洗井完成后，打開氣泵10的閥門進行充氣，氣囊止水盤開始工作， 氣囊83逐漸張開，切斷潛水含水層與承壓含水層之間的水力聯(lián)系，下入水泵開始潛水含水層的疏干降水，直至潛水含水層的疏干工程結束；
3、承壓含水層降壓當基坑開挖進入到需降低承壓含水層水頭時，關閉氣泵10的閥門并對氣囊止水盤8進行放氣并抽氣，氣囊83在橡皮筋85和負壓的作用下回到氣囊止水盤8 內，潛水含水層與承壓含水層連通，下入水泵至承壓含水層開始承壓含水層的減壓降水，直至承壓含水層的減壓工程結束；
4、封井在確保氣囊位于氣囊止水盤內后，按常規(guī)工法進行封井。由于采用上述技術方案，本發(fā)明不僅實現(xiàn)了疏干井和減壓井兩井合一，而且具有以下有益效果
1、氣囊止水盤外徑較小，避免了大直徑鉆孔成井；
2、降水過程中能輕易實現(xiàn)潛水與承壓水的隔離，且隔水效果良好；
3、對洗井、抽水工序無明顯影響；
4、操作簡便，性能穩(wěn)定、可靠。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖2是圖1所示氣囊止水盤處于開啟狀態(tài)的結構示意圖。圖3是圖1所示氣囊止水盤處于關閉狀態(tài)的結構示意圖。圖4是圖3所示氣囊止水盤處于關閉狀態(tài)的剖面結構示意圖。圖中標號1-高壓導氣管；2-封孔段；3-濾料段；4-高壓導氣管控制支架；5-潛水含水層濾管；6-孔壁；7-井管；8-氣囊止水盤；9-止水段；10-承壓含水層濾管；11-沉淀管；12-氣泵；13-地面；14-隔水層；81-進氣口 ；82-連接件；83-氣囊；84-密封墊片； 85-橡皮筋，86-鋼槽。
具體實施例方式以下結合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明實施例所提供的一種分段控制的深基坑降水疏干-減壓合成井，包括井管7 (包括高壓導氣管控制支架4)、潛水含水層濾管5、承壓含水層濾管10和沉淀管11，井管7外壁和孔壁6之間自上而下為采用止水粘土的封孔段2、濾料段3、隔水層14中設置采用止水粘土的止水段9，位于地面13上的氣泵12，所述氣泵12采用氮氣瓶，還包括設置在隔水層14中連接上、下兩段井管7的氣囊止水盤8 ；在先行的疏干降水階段，打開氮氣瓶，使氣囊83張開，隔離潛水與承壓水，避免在疏干潛水的同時抽取承壓水；進入減壓降水階段時，對氣囊83進行放氣、抽氣，在氣囊83內置的橡皮筋85和負壓作用下，氣囊 83恢復原位，下入水泵對承壓含水層進行減壓降水。如圖2、圖3、圖4所示，氣囊止水盤8 由進氣口 81、連接件82、氣囊83、密封墊片84以及橡皮筋85構成。如圖2所示，管井施工完成后，氣囊止水盤8處于開啟狀態(tài)，氣囊83位于鋼槽86 內，此時，可進行洗井工序。進一步的，當基坑需進行潛水疏干工序時，如圖3所示，氣泵12通過進氣口 81對氣囊止水盤8進行充氣，氣囊止水盤8開始進入關閉狀態(tài)，氣囊83在氣泵12的高壓氣體作用下張開，并完全擠入鋼槽86另外半環(huán)內，在連接件82、氣囊83、密封墊片84的共同作用下，潛水與承壓水之間的水力聯(lián)系被切斷，此時下入水泵進行潛水含水層的疏干降水；如圖 4所示，密封墊片84與鋼槽86相連，與密封墊片84相連的鋼槽86半環(huán)為喇叭形開口，便于氣囊83順利擠入。進一步的，當需要開啟氣囊止水盤8進行承壓含水層減壓工序時，關閉氣泵12并進行抽氣，在負壓及圖4所示橡皮筋85作用下，氣囊恢復到原位，如圖2所示，此時下入水泵進行承壓含水層的減壓降水。上述對實施例的描述是為了便于該技術領域的普通技術人員能夠理解和應用本發(fā)明。熟悉本技術領域的人員可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例， 本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的提示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種分段控制的深基坑降水疏干-減壓合成井，其特征在于由高壓導氣管(1)、封孔段(2)、濾料段(3)、高壓導氣管控制支架(4)、潛水含水層濾管(5)、孔壁(6)、井管(7)、 氣囊止水盤(8)、止水段(9)、承壓含水層濾管(10)、沉淀管(11)和氣泵(1 組成，其中 井管(7)位于孔壁(6)內，高壓導氣管控制支架固定于井管(7)外壁上，井管(7)在潛水含水層處與潛水含水層濾管( 相連，井管(7)在承壓含水層處與承壓含水層濾管(10) 相連，在隔水層(14)段，井管(7)與氣囊止水盤(8)相連，氣囊止水盤(8)外包裹有止水段 (9)，止水段(9)外側為孔壁(6)；井管(7)外壁與孔壁(6)之間設有濾料段(3)，在井口處， 井管(7)外壁與孔壁(6)之間設有封孔段(2)；高壓導氣管⑴通過高壓導氣管控制支架 (4)固定于井管(7)的外壁上，承壓含水層濾管(10)下部為沉淀管(11)；所述氣囊止水盤(8)由鋼槽(86)、進氣口(81)、連接件(82)、氣囊(83)、密封墊片(84) 和橡皮筋(85)組成，鋼槽(86)為環(huán)形結構，環(huán)形鋼槽(86)的半環(huán)固定氣囊(83)，另外半環(huán)為喇叭口，當氣囊(83)張開時可準確擠入鋼槽(86)；連接件(82位于鋼槽(86)半環(huán)和氣囊(8 之間，鋼槽(86)另外半環(huán)內設有密封墊片(84)，所述密封墊片(84)的兩端分別與連接件(82)兩端連接，構成一個環(huán)形結構，起隔水作用；氣囊(83) —端設有進氣口(81)， 進氣口(81)連接高壓導氣管(1)，高壓導氣管(1)另一端連接氣泵(1 ；氣囊(8 內部設有橡皮筋(85)，在氣囊(8 放氣收縮時使其恢復到原位。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述氣囊(83)為高強橡膠材質，加壓范圍為 0-2MPa。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述氣泵(10)預設壓力值，調壓閥工作壓力范圍為0-5MPa，控制精度為0. OlMPa0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分段控制的深基坑降水疏干-減壓合成井，包括高壓導氣管、井管、潛水含水層濾管、氣囊止水盤(包括環(huán)形鋼槽、氣囊、連接件、密封墊片、進氣口、橡皮筋)、承壓含水層濾管、沉淀管、氣泵。本發(fā)明可將深基坑降水中的潛水疏干井和承壓水減壓井合二為一，在潛水含水層和承壓含水層中分段設置濾管，在兩段濾管中間設置氣囊止水盤。成井施工完成后，啟動氣囊止水盤，通過高壓氣體張開氣囊，并使之在環(huán)形鋼槽內充分張開，實現(xiàn)井管內潛水和承壓水的分離。在需要開啟減壓井時，氣囊放氣并抽氣，在內置橡皮筋及負壓的作用下氣囊恢復到原位，下入水泵至承壓水井管段，進行潛水含水層和承壓含水層的共同排水。該合成井克服了以往混合井中潛水和承壓水無法分離，長時間抽取承壓水而產生環(huán)境地質問題的難題，實現(xiàn)了兩井合一的目的，從而大大減少了降水井數(shù)量。
文檔編號E02D19/10GK102518141SQ20111042457
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年12月19日
發(fā)明者馮波, 司鵬飛, 吳治厚, 吳遠斌, 王建秀, 谷雪影 申請人:同濟大學