阅读说明：本技术 用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水装置和方法 (Rapid water lowering device and method for multi-aquifer-multi-aquifer penetrating submerged well ) 是由 王建秀 薛睿 刘笑天 何倩倩 龙冠宏 武昭 徐娜 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水装置及方法,该多含水层-多隔水层系统中,被止水帷幕隔断的土层内由上至下依次存在低渗透性含水层、隔水层和高渗透性含水层；该快速降水装置包括用于低渗透性含水层排水的浅层疏干井和用于高渗透性含水层排水的降压-疏干井,还包括布置于降压-疏干井周围的穿层潜井,该穿层潜井具有钻穿低渗透性含水层、高渗透性含水层及中间的隔水层的钻孔,用于沟通低渗透性含水层和高渗透性含水层,形成上下窜水。与现有技术相比,本发明在止水帷幕隔断多含水层-多隔水层系统中引入穿层潜井这一工艺能够显著加快排水过程,能够为基坑降水施工工艺提供新的思路。(The invention relates to a cross-layer submerged well rapid precipitation device and a method for a multi-aquifer-multi-waterproof layer, wherein in the multi-aquifer-multi-waterproof layer system, a low-permeability aquifer, a waterproof layer and a high-permeability aquifer sequentially exist in a soil layer partitioned by a waterproof curtain from top to bottom; the rapid dewatering device comprises a shallow layer dewatering well for draining a low-permeability aquifer, a depressurization-dewatering well for draining a high-permeability aquifer and a cross-layer submersible well arranged around the depressurization-dewatering well, wherein the cross-layer submersible well is provided with a drill hole which penetrates through the low-permeability aquifer, the high-permeability aquifer and a middle water barrier and is used for communicating the low-permeability aquifer and the high-permeability aquifer to form up-down water channeling. Compared with the prior art, the process of introducing the cross-layer submersible well into the waterproof curtain multi-aquifer-multi-waterproof-layer system can remarkably accelerate the drainage process, and can provide a new idea for a foundation pit dewatering construction process.)

用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水装置和方法

技术领域

本发明属于地质工程、岩土工程、地下工程技术领域，涉及一种在工程场地降水施工过程中设置穿层钻孔加速降水的方法，尤其是涉及一种用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水装置和方法。

背景技术

在地下水位比较高的施工环境中，井点降水是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施，能疏干基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，消除流砂，减少基底土的***，使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，提供比较干的施工条件，还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。工程场地降水进行具体设计时，通常将浅层潜水含水层进行疏干，较深处的承压含水层进行减压降水。现有技术中，对于工程场地的降水通常采用在潜水含水层和承压含水层分别设置疏干井和降压井的方式，即采用分层降水的方式。但是实际工程场地土层分布情况可能比较复杂，比如存在多含水层、多隔水层，含水层渗透性也可能差异很大，上层含水层如果渗透性很差时疏干井疏干作用不明显，与下层降压-疏干井工作不协调，很可能造成降水速度慢、影响工期的问题。目前急需对如何加快多含水层-多隔水层系统降水速率展开研究。

发明内容

多含水层-隔水层系统要求被止水帷幕隔断的土层内存在两含水层，含水层之间可能被隔水层分割，且上层含水层为渗透性低的土层，下层含水层为渗透性较好的土层，降压-疏干井在抽排下层含水层时排水效果好，但是上层疏干井排水效果较差，该系统仅设置降压-疏干井及上层疏干井降水会影响基坑整体降水速度。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水装置和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水装置，所述的多含水层-多隔水层系统中，被止水帷幕隔断的土层内由上至下依次存在低渗透性含水层、隔水层和高渗透性含水层；该快速降水装置包括用于低渗透性含水层排水的浅层疏干井和用于高渗透性含水层排水的降压-疏干井，还包括布置于降压-疏干井周围的穿层潜井，该穿层潜井具有钻穿低渗透性含水层、高渗透性含水层及中间的隔水层的钻孔，用于沟通低渗透性含水层和高渗透性含水层，形成上下窜水。

本发明中，降压-疏干井及浅层疏干井按照两含水层分层降水(传统降水模式)设计井数及尺寸，使其满足工程施工降水要求。在降压-疏干复合井周围额外布置钻孔，钻孔渗透性好，将该钻孔作为透水穿层潜井，沟通上下两含水层，作为两含水层水力通道，促进上层含水层排水。

优选地，所述的钻孔内隔水层深度附近设有填砂，同时在钻孔上部设有回填粘土封孔。

优选地，所述的钻孔在隔水层(两含水层分界面)深度附近设置扩孔。

优选地，所述的隔水层深度附近是指包含全部隔水层及隔水层上下两侧部分含水层的深度范围。

优选地，穿层潜井均匀布置于降压-疏干井周围。

优选地，所述的降压-疏干井周围布置2～3个穿层潜井。

本发明中，为确保两含水层之间维持水力联系，可在钻孔内隔水层深度附近回填砂，同时在钻孔上部回填粘土封孔，防止上层含水层中低渗透性土体堵塞渗水通道，确保钻孔下部高渗透性。将该钻孔作为穿层潜井，不要求在钻孔中设置滤管排水，大大降低了施工成本，但是在两含水层交界面(隔水层)深度附近应适当扩孔。

本发明第二方面还提供一种用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水方法，采用所述的快速降水装置，该方法包括以下步骤：

确定地层分布符合多含水层-多隔水层系统且被止水帷幕隔断的土层内由上至下依次存在低渗透性含水层、隔水层和高渗透性含水层，确定工程场地降水存在上层的低渗透性含水层降水速率慢的问题；

降压-疏干井钻孔过程中在各降压-疏干井附近分别设置穿层潜井，形成上下窜水；

穿层潜井施工过程中，当钻孔至隔水层(两含水层分界面)深度附近时进行扩孔，钻孔完成后及时回填砂及回填粘土封孔，防止塌孔；

在降水过程中，随着下层的高渗透性含水层快速抽水，形成水头差，上层的低渗透性含水层中水通过钻孔补给下层的高渗透性含水层，实现加快排水过程。

优选地，穿层潜井的钻孔中不设滤管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能够在上层含水层疏干排水不畅的情况下，利用穿层潜井经济快速的通过降压-疏干复合井抽水加快上层疏干排水速度。在工程场地开挖施工时，对于开挖深度较大、地下水位较高的情况，使水位降至开挖面以下是基坑开挖顺利进行的必要条件，如果存在低渗透性含水层一般的降水方法可能存在降水效果达不到要求、耽误工期等问题，在止水帷幕隔断多含水层-多隔水层系统中引入穿层潜井这一工艺能够显著加快排水过程，能够为基坑降水施工工艺提供新的思路。

附图说明

图1为本发明的快速降水装置的结构示意图；

图2为本发明的快速降水装置的平面布置示意图。

图中，1为低渗透性含水层，2为高渗透性含水层，3为隔水层，4为降压-疏干井，5为浅层疏干井，6为穿层潜井，7为钻孔，8为回填砂，9为扩孔，10为回填粘土，11为多含水层-隔水层系统，12为止水帷幕。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，多含水层-多隔水层系统11中，被止水帷幕12隔断的土层内由上至下依次存在低渗透性含水层1、隔水层3和高渗透性含水层2(高渗透性含水层2的土层渗透性较好，低渗透性含水层1的土层渗透性较低)。降压-疏干井在抽排下层含水层时排水效果好，但是浅层疏干井排水效果较差，该系统仅设置降压-疏干井及上层疏干井降水会影响基坑整体降水速度。

如图1～2所示，本实施例用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水装置，包括用于低渗透性含水层1排水的浅层疏干井5和用于高渗透性含水层2排水的降压-疏干井4(优选本实施例中，降压-疏干井4及浅层疏干井5按照两含水层分层降水(传统降水模式)设计井数及尺寸)，还包括布置于降压-疏干井4周围的穿层潜井6，该穿层潜井6具有钻穿低渗透性含水层1、高渗透性含水层2及中间的隔水层3的钻孔7，用于沟通低渗透性含水层1和高渗透性含水层2，形成上下窜水。优选穿层潜井6均匀布置于降压-疏干井4周围，穿层潜井6的位置尽量靠近降压-疏干井4附近。进一步优选降压-疏干井4周围布置2～3个穿层潜井6。

为确保低渗透性含水层1和高渗透性含水层2之间维持水力联系，钻孔7内隔水层3深度附近设有回填砂8，同时在钻孔7上部设有回填粘土10封孔。防止低渗透性含水层1中低渗透性土体堵塞渗水通道，确保钻孔7下部高渗透性。将该钻孔7作为穿层潜井6，不要求在钻孔7中设置滤管排水，大大降低了施工成本。两含水层交界面(隔水层3)深度附近设置扩孔9。隔水层3深度附近是指包含全部隔水层3及隔水层3上下两侧部分含水层的深度范围。

用于多含水层-多隔水层的穿层潜井快速降水方法，采用上述快速降水装置，该方法包括以下步骤：

确定地层分布符合多含水层-多隔水层系统11且被止水帷幕12隔断的土层内由上至下依次存在低渗透性含水层1、隔水层3和高渗透性含水层2(确定地层分布符合该方法适用条件)；确定工程场地降水存在上层的低渗透性含水层1降水速率慢的问题；降压-疏干井1钻孔过程中在各降压-疏干井4附近分别设置穿层潜井6，形成上下窜水；穿层潜井6施工过程中，当钻孔至隔水层3(两含水层分界面)深度附近时进行扩孔，钻孔完成后及时回填砂及回填粘土封孔，防止塌孔；在降水过程中，随着下层的高渗透性含水层2快速抽水，形成水头差，上层的低渗透性含水层1中水通过钻孔7补给下层的高渗透性含水层2(临近地层水通过穿层潜井流动补给下层)，实现加快排水过程。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。