CN105649098B - 适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，包括以下步骤：1）一级套筒成孔，2）二级套管成孔，3）三级套管成孔，4）井点管安装，5）套管拆除；本发明的多级套管取砂成孔法较好的解决了中粗砂地质：地下水位高，水量丰富，渗透系数大的基坑降水难题，通过多级套管的设置有效阻止了砂土回填井点孔，可轻松完成井点管的沉管施工，整套套管设备相较现有的冲水探管设备或钻孔设备成本更低，安拆简易、施工速度更快，大幅缩短了工期，经济效益和社会效益显著。

Description

适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法

技术领域

本发明涉及轻型井点降水领域，特别是一种适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法。

背景技术

轻型井点系统主要由井点管、连接管、集水总管及抽水设备等组成。在基坑四周或者一侧布设一定深度的多根井点管，井点管由水平连接管联通，并通过水平连接管接入集水总管，集水总管上安装抽水设备，抽水设备可采用真空泵或离心式水泵。启动抽水设备，在吸力的作用下，地下水经滤水孔进入井点管、连接管和集水总管，由排水管排出，达到降低地下水位的目的，使地下水位降到基坑底以下，满足结构施工需要。

传统轻型井点降水适合在粘土、粉质粘土等土层中应用，施工工艺通常采用冲水探管成孔后插入井点管，而目前针对如海岸附近表层地质为中粗砂质土层的土地，地下水丰富，水位较高，渗透系数较大，在松散中粗砂质土层中，冲水探管成孔拔出管后孔立刻会被砂回填密实，使得井点管无法插入；而如果通过钻孔设备配合泥浆护壁成孔，操作过于复杂，投入成本较大，且费时费工，十分不便；如何简单高效的在中粗砂地质上进行轻型井点降水的井点管的安装已成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种简单高效的在中粗砂地质上进行轻型井点降水的井点管取砂成孔方法。

为此本发明设计采用如下方案：

适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，包括以下步骤：

1)一级套管成孔：在井点管沉管位置处放置一级套管，一级套管在人工晃动作用下下沉，保证一级套管高出周围的砂体，同时取出一级套管内的砂体；

2)二级套管成孔：在一级套管的中心插入二级套管，所述二级套管的管径小于一级套管管径，且二级套管的长度大于一级套管长度；通过冲孔取砂设备取出二级套管内的砂体，同时二级套管在人工晃动作用下下沉；

3)三级套管成孔：当二级套管的顶端下沉至一级套管底面时，停止二级套管沉管，在二级套管内插入三级套管，所述三级套管的管径小于二级套管管径且大于井点管管径，且三级套管的长度大于二级套管长度，重复利用冲孔取砂设备取出三级套管内的砂体，直至三级套管下沉至预设标高位置；

4)井点管安装：将井点管插入三级套管内，沉管至预设标高位置。

5)套管拆除：从内至外逐级将三级套管、二级套管和一级套管拔出，井点管周边砂体自动将井点管包裹密实，完成井点管安装。

进一步，所述一级套管为长度0.5m的DN300的UPVC管，所述二级套管为长度2m的DN150的UPVC管，所述三级套管为长4m的DN100的UPVC管。

进一步，所述三级套管顶端通过细绳、线或丝穿孔捆绑，当套管拆除时通过细绳、线或丝抽出三级套管。

进一步，在所述步骤4)井点管安装中，于井点管上端进行封堵。

进一步，当步骤1)至步骤4)过程中出现粉砂或粉土现象时，于井点管底部以及井点管与三级套管之间填灌粗砂石滤层。

进一步，当井点管安装完成后，于井点管口以下1.0—1.5m处用黏土封口压实。

本发明的有益效果在于：本发明的多级套管取砂成孔法较好的解决了中粗砂地质：地下水位高，水量丰富，渗透系数大的基坑降水难题，通过多级套管的设置有效阻止了砂土的回填，可轻松完成井点管的沉管施工，整套套管设备相较现有的冲水探管设备或钻孔设备成本更低，安拆简易、施工速度更快，大幅缩短了工期，经济效益和社会效益显著。

附图说明

下面结合附图就本发明的具体实施方式作进一步说明，其中：

图1是本发明的流程框图；

图2是本发明中冲孔取砂器的主视图；

图3是本发明中冲孔取砂器的左视图；

图4是冲孔取砂器中取砂管的剖视图。

具体实施方式

参照图1所示的适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，包括以下步骤：

(1)一级套管成孔：在测设出的井点管沉管位置处放置长0.5m的DN300的UPVC管作为一级套管，一级套管管径较大，施工人员可用铁锹直接挖出一级套管内的砂体，套管在人工晃动作用下下沉，第一级套管应保证适当高出周围砂体，避免周围砂体进入第一级套管中导致重复取砂。

(2)二级套管成孔：在一级套管中心插入二级套管，二级套管为长2m的DN150的UPVC管，则二级套管高出一级套管面1.5m左右。操作人员利用自制冲孔取砂器插入二级套管内取砂。

参照图2所示的一种适用于中粗砂地质轻型井点降水的冲孔取砂器，包括取砂管1，连接在取砂管1尾端的提杆固定部2，以及安装在提杆固定部2内的提杆3。

所述取砂管1为两端开口的中空钢管，参照图3所示，取砂管1的首端开口的一半通过焊接钢板6封堵，首端开口的另一半通过半开合的活动钢板7封堵，所述活动钢板7通过铰链与焊接钢板6连接。参照图3所示，所述焊接钢板6与取砂管1的首端开口之间留有间距(约40mm左右)，且焊接钢板6背向取砂管的首端开口倾斜，焊接钢板6的表面积要小于活动钢板7的表面积，有利于砂的流入和活动钢板7的开合。

在焊接钢板6和活动钢板7上分别设有一个排水孔8，以加快在取砂过程中的排水。所述提杆固定部2为两端开口的中空套管，中空套管通过三根钢条4与取砂管1焊接为一体呈圆锥状，三根钢条4之间焊接有扶手环5，方便施工人员操作时手扶下放或拉伸，同时也起加强钢条4整体性的作用，提高强度、防止钢条4弯曲。所示提杆3可选择竹竿、木杆等方便取材的材料，提杆3安插于中空套管内构成间隙配合，拆卸组装便捷。

施工人员使用时将冲孔取砂器插入二级套管内，砂体冲击作用下在水中浮动(砂在地下水位以下)，铰链活动钢板被水和砂土顶起，砂土和水冲入取砂管内，积满时通过提杆提起钢筒，铰链活动钢板在重力和砂土、水的作用力下向下闭合，砂留在钢筒内，水从取砂筒的焊接钢板和活动钢板上的排水孔及间隙流出。倒出砂体后，如此重复抽动取出砂体，二级套管也在人工晃动作用下，逐渐下沉。当二级套管下沉达适宜高度时，操作人员可以站在二级套管上施工，利用体重增加套管下沉速度。

(3)三级套管成孔：待二级套管的顶端下沉至一级套管底面时，停止二级套管沉管，在二级套管内插入三级套管，三级套管为长4m的DN100的UPVC管，则三级套管高出一级套管面1.5m左右，此节套管顶端采用细绳、线或丝穿孔捆绑，便于井点管安装后抽出三级套管。重复上述二级套管冲孔取砂器的取砂施工过程，直至三级套管下沉至设计标高。

(4)井点管安装：将制作好的DN50的UPVC井点管插入三级套管内，沉管至设计标高。安装时井点管的上端进行封堵，以防砂石或其他杂物进入。

上述各级套管的长度可根据实际操作需要调整，井点管长度根据降水深度确定，宜为4-6m，管下端1m长作为滤管，滤管壁处呈梅花形钻孔，孔径宜为10-18mm，滤管管壁(包括底部)外包两层滤网，内层为细滤网，采用网眼30-50孔/cm²的尼龙丝布、黄铜丝布或生丝布，外滤网为粗滤网，采用网眼3-10孔/cm²的尼龙丝布或铁丝布，为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用铁丝缠绕成螺旋状隔开，外层滤网再围一层8号铁丝作保护层。

若在步骤(1)-(4)的清砂成孔过程中出现粉砂、粉土时，则在井点管与三级套管之间和井点管底部填灌粗砂石滤层，砂石滤层的厚度在30-55mm之间，以提高透水性，防止土粒渗入滤管，堵塞滤管的网眼。滤砂的填充高度超过滤管顶部1.0-1.8m，一般应填至地下水位线以上，保证水流上下畅通。

(5)进行套管拆除：从内到外逐级拔出三级套管、二级套管和一级套管，砂砾立即自动将井点管包裹密实。当井点管填砂安装完毕后，在井点管口以下1.0-1.5m处用黏土封口压实，防止漏气影响降水效果。

本发明经实践证明可充分满足现有中粗砂地质轻型井点降水施工要求，如国电海南西南部电厂一期2×350MW机组工程的循环水沟工程等深基坑降水应用了本多级套管取砂成孔法。厂址位于海边，循环水沟工程基坑开挖深度为7m，地面向下11.8m的范围内均为松散到稍密的中粗砂质土层，中粗砂渗透系数为10m/d，地下水位线比基底高1.8m。其中2#虹吸井基坑底宽11.4m，长20.9m，井点管分布在标高为-5.0m基坑边坡部位，井点管长度4m，1.5m环形等距布置，共60根，共四套系统。2组人员施工2天完成井点管沉设，1组人员施工1天完成集水管及排水管安装。降水系统安装完成后，运行3天降水深度即达到设计要求，并运行正常，确保了基坑正常开挖和结构施工。

综上所述，本发明方法的投入成本低，施工速度快，降水效果好，保证了井点系统工艺的质量，具有显著的经济效益和社会效益。

以上所述，仅为本发明较佳具体实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，其特征在于，包括以下步骤：

1）一级套管成孔：在井点管沉管位置处放置一级套管，一级套管在人工晃动作用下下沉，保证一级套管高出周围的砂体，同时取出一级套管内的砂体；

2）二级套管成孔：在一级套管的中心插入二级套管，所述二级套管的管径小于一级套管管径，且二级套管的长度大于一级套管长度；通过冲孔取砂设备取出二级套管内的砂体，同时二级套管在人工晃动作用下下沉；

3）三级套管成孔：当二级套管的顶端下沉至一级套管底面时，停止二级套管沉管，在二级套管内插入三级套管，所述三级套管的管径小于二级套管管径且大于井点管管径，且三级套管的长度大于二级套管长度，重复利用冲孔取砂设备取出三级套管内的砂体，直至三级套管下沉至预设标高位置；

4）井点管安装：将井点管插入三级套管内，沉管至预设标高位置；

5）套管拆除：从内至外逐级将三级套管、二级套管和一级套管拔出，井点管周边砂体自动将井点管包裹密实，完成井点管安装。

2.根据权利要求1所述的适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，其特征在于，所述一级套管为DN300的UPVC管，所述二级套管为DN150的UPVC管，所述三级套管为DN100的UPVC管。

3.根据权利要求1所述的适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，其特征在于，所述三级套管顶端通过细绳、线或丝穿孔捆绑，当套管拆除时通过细绳、线或丝抽出三级套管。

4.根据权利要求1所述的适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，其特征在于，在所述步骤4）井点管安装中，于井点管上端进行封堵。

5.根据权利要求1所述的适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，其特征在于，当步骤1）至步骤4）过程中出现粉砂或粉土现象时，于井点管底部以及井点管与三级套管之间填灌粗砂石滤层。

6.根据权利要求1所述的适用于中粗砂地质轻型井点降水的多级套管取砂成孔法，其特征在于，当井点管安装完成后，于井点管口以下1.0—1.5m处用黏土封口压实。