一种可注浆式双壁承压降水管井装置及其施工方法
阅读说明：本技术 一种可注浆式双壁承压降水管井装置及其施工方法 (Groutable double-wall pressure-bearing and pressure-reducing water pipe well device and construction method thereof ) 是由 汤友生 孙海明 陈磊 代兴云 俞骁倩 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可注浆式双壁承压降水管井装置及其施工方法,结构设计合理、可靠性高、能适用不同深基坑承压水降水要求。外井管包括钢管和滤管,滤管和钢管均固定在降水井孔中,滤管位于钢管下方,钢管设置于降水井孔的承压隔水层处,滤管设置于降水井孔的承压含水层处,内井管固定设置在钢管内；填料层填充在外井管管壁与降水井孔孔壁之间；注浆喷嘴设置在钢管和内井管之间；喷嘴、可伸缩喷嘴管、注浆管依次连接；喷嘴和可伸缩喷嘴管活动安装在限位管内,所述的钢管上开设有注浆孔,喷嘴对准注浆孔；橡胶膜覆盖在注浆孔上；限位管固定设置在钢管和内井管之间；抽水泵设置于降水井孔的底部,出水管与抽水泵连接。(The invention provides a groutable double-wall pressure-bearing and pressure-reducing water pipe well device and a construction method thereof, which have reasonable structural design and high reliability and can meet the requirements of different deep foundation pit confined water and water precipitation. The outer well pipe comprises a steel pipe and a filter pipe, the filter pipe and the steel pipe are fixed in the precipitation well hole, the filter pipe is positioned below the steel pipe, the steel pipe is arranged at a confined water-stop layer of the precipitation well hole, the filter pipe is arranged at the confined water-stop layer of the precipitation well hole, and the inner well pipe is fixedly arranged in the steel pipe; the packing layer is filled between the pipe wall of the outer well pipe and the wall of the dewatering well hole; the grouting nozzle is arranged between the steel pipe and the inner well pipe; the nozzle, the telescopic nozzle pipe and the grouting pipe are connected in sequence; the nozzle and the telescopic nozzle pipe are movably arranged in the limiting pipe, the steel pipe is provided with a grouting hole, and the nozzle is aligned to the grouting hole; the rubber film covers the grouting hole; the limiting pipe is fixedly arranged between the steel pipe and the inner well pipe; the water suction pump is arranged at the bottom of the precipitation well hole, and the water outlet pipe is connected with the water suction pump.)
技术领域
本发明涉及一种可注浆式双壁承压降水管井装置及其施工方法，涉及土木建筑工程领域。
背景技术
目前，在深基坑设计及施工过程中，地下水控制成功与否已成为基坑能否安全顺利施工的关键，特别是承压水，其突涌已经给工程建设带来巨大财产损失及人员伤亡。目前，除隔断承压含水层与基坑内的水力联系外，降低承压水水头已经成为应对承压水突涌风险最直接、最常用的方式。但由于承压水压力大，承压降水管井施工要求高，承压降水管井与土体间的空隙往往成为承压水突涌的薄弱区，承压水携带泥沙沿此薄弱区向基坑内突涌将直接威胁施工作业人员的生命安全。因此，在保证承压降水管井功能的前提下，有必要对承压降水管井进行改进和优化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、可靠性高、能适用不同深基坑承压水降水要求的可注浆式双壁承压降水管井装置及其施工方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种可注浆式双壁承压降水管井装置，包括包降水井孔，其特征在于：还包括外井管、内井管、注浆管、注浆喷嘴、填料层、抽水泵和出水管；所述的外井管包括钢管和滤管，滤管和钢管均固定在降水井孔中，滤管位于钢管下方，钢管设置于降水井孔的承压隔水层处，滤管设置于降水井孔的承压含水层处，内井管固定设置在钢管内；填料层填充在外井管管壁与降水井孔孔壁之间；注浆喷嘴设置在钢管和内井管之间，其包括喷嘴、橡胶膜、可伸缩喷嘴管和限位管；喷嘴、可伸缩喷嘴管、注浆管依次连接；喷嘴和可伸缩喷嘴管活动安装在限位管内，所述的钢管上开设有注浆孔，喷嘴对准注浆孔；橡胶膜覆盖在注浆孔上；限位管固定设置在钢管和内井管之间；抽水泵设置于降水井孔的底部，出水管与抽水泵连接。
本发明所述的填料层包括黏土层、粘土球层和砂砾石层，砂砾石层、粘土球层、黏土层由下到上依次设置；砂砾石层填充在承压含水层外；粘土球层填充在承压隔水层外；黏土层填充在接近地面位置。
本发明所述的注浆喷嘴还包括固定支架，固定支架将限位管、钢管、内井管三者固定在一起。
本发明所述的可伸缩喷嘴管采用橡胶管或者螺纹伸缩管。
本发明所述的注浆喷嘴5为多个，沿着外井管2的高度方向和圆周方向依次设置。
一种可注浆式双壁承压降水管井装置的施工方法，其特征在于：步骤如下：
第一步：利用相关钻井设备进行降水井孔施工；
第二步：在外井管和内井管之间安装好注浆管及注浆喷嘴；
第三步：将注浆喷嘴及注浆管随外井管和内井管一起下沉至指定标高；
第四步：外井管、内井管、注浆管、注浆喷嘴下沉完毕后，按要求回填外井管与降水井孔之间的填料层；
第五步：填料层回填完毕后，利用注浆管进行加压注浆，在注浆压力作用下，可伸缩喷嘴管伸长，使喷嘴刺破橡胶膜，伸至外井管与降水井孔之间进行喷浆，对喷嘴附近的填料层缝隙进行封堵；
第六步：填料层缝隙注浆封堵完毕后，利用抽水泵及抽水管，对承压水进行抽排，降低承压含水层水头高度。
本发明所述的喷浆材料采用水玻璃或者水泥浆。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、不改变承压降水井降水功能，通过在管井内设置注浆设施，加强了管井外部填料的封堵性能，确保了管井降水过程中的安全性。
2、采用外井管、内井管结合的双壁钢管，在提高管井刚度及整体性的同时，加强了注浆管使用过程中的可靠性，同时避免由于注浆过程对抽排水产生影响。
3、注浆孔由橡胶膜包裹，且采用可伸缩喷嘴管，在注浆压力作用下喷嘴可伸长，刺破橡胶膜，伸至外井管与降水井孔之间进行喷浆，此过程可很好的保护喷嘴，避免了下沉井管过程中喷嘴破坏。
4、注浆喷嘴可根据不同需要，预设不同喷浆方向，且可以在不同标高设置多道喷浆装置，保证填缝封堵的有效性。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例中的剖面结构示意图。
图3是本发明实施例中注浆前注浆喷嘴处的结构示意图。
图4是本发明实施例中注浆后注浆喷嘴处的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明实施例包括降水井孔1、外井管2、内井管3、注浆管4、注浆喷嘴5、填料层6、抽水泵7和出水管8，外井管2包括钢管2.1和滤管2.2。
按相关要求，利用相关钻井设备在基坑中施工出降水井孔1。施工完毕后，可根据地质钻孔资料确定实际降水井孔1中承压含水层、承压隔水层分布情况，并根据实际承压含水层、承压隔水层分布情况，对井管等材料长度进行放样；在外井管2和内井管3之间安装有注浆管4及注浆喷嘴5，注浆管4与注浆喷嘴5连接。
材料准备完毕后，依次分段下沉滤管2.2、钢管2.1、内井管3、注浆喷嘴5，并逐段连接注浆管4，下沉至指定标高，滤管2.2和钢管2.1均固定在降水井孔1中，滤管2.2位于钢管2.1下方，钢管2.1设置于承压隔水层处，滤管2.2设置于承压含水层处，内井管3固定设置在钢管2.1内。注浆管4位于外井管2和内井管3之间，且上下连通。
滤管2.2、钢管2.1、内井管3、注浆喷嘴5、注浆管4等安装下沉完毕后，按要求回填外井管2管壁与降水井孔1孔壁之间的填料层6，填料层6包括黏土层6.1、粘土球层6.2和砂砾石层6.3，由下到上依次回填砂砾石层6.3、粘土球层6.2、黏土层6.1。砂砾石层6.3为井管滤层，填充在承压含水层外；粘土球层6.2为井管外侧封堵层，填充在承压隔水层外；黏土层6.1设置在接近地面位置，以避免地表水渗入。填料均须分别进行回填、压密。
抽水泵7设置于降水井孔1的底部，出水管8与抽水泵7连接。
填料层6回填完毕后，利用外井管2、内井管3之间的注浆管4，通过注浆喷嘴5对外井管2与降水井孔1之间进行注浆，对填料层6缝隙进行加强封堵；填料层6缝隙注浆封堵完毕且达到要求的强度后，利用抽水泵7及出水管8，对承压水进行抽排，从而降低承压含水层水头高度。
外井管2与内井管3通过厂家定制或现场加工使其相互固定，且分成不同长度的小段，不同段可以上下连接，注浆喷嘴5及注浆管4位于外井管2和内井管3之间，注浆管4可上下连接。
注浆喷嘴5包括喷嘴5.1、橡胶膜5.2、可伸缩喷嘴管5.3、限位管5.4和固定支架5.5。
喷嘴5.1、可伸缩喷嘴管5.3、注浆管4依次连接；喷嘴5.1和可伸缩喷嘴管5.3活动安装在限位管5.4内，喷嘴5.1和可伸缩喷嘴管5.3可沿限位管5.4活动；钢管2.1上开设有注浆孔，喷嘴5.1对准注浆孔；橡胶膜5.2覆盖在注浆孔上；固定支架5.5将限位管5.4、钢管2.1、内井管3三者固定在一起。通过注浆管4进行加压注浆，在注浆压力作用下，可伸缩喷嘴管5.3伸长，使喷嘴5.1刺破橡胶膜5.2，伸至外井管2与降水井孔1之间进行喷浆，对喷嘴5.1附近的粘土球层6.2缝隙进行封堵。可伸缩喷嘴管5.3采用橡胶管或者螺纹伸缩管，压力推动作用下，可伸长。注浆喷嘴5为多个，沿着外井管2的高度方向和圆周方向依次设置；注浆喷嘴5可根据实际情况利用限位管进行方向调节，可设置多个方向的注浆喷嘴5，以保证喷浆范围及效果。可根据实际情况，在不同深度设置多道注浆喷嘴5，如有必要，甚至可以在除承压含水层以外的全部井管均进行喷浆填缝。
本实施例中还提供了一种可注浆式双壁承压降水管井装置的施工方法，步骤如下：
第一步：按要求，利用相关钻井设备进行降水井孔1施工；
第二步：根据降水井孔1中实际承压含水层、承压隔水层分布情况，对井管长度进行放样，特别须在外井管2、内井管3之间安装注浆管4及注浆喷嘴5；
第三步：分段下沉外井管2和内井管3，按设计要求将注浆喷嘴5及注浆管4随外井管2和内井管3一起分段下沉至指定标高，下沉时，需保证注浆管4上下节之间连接牢固。
第四步：外井管2、内井管3、注浆管4等下沉完毕后，按要求回填外井管2与降水井孔1之间的填料层6，由下到上依次回填砂砾石层6.3、粘土球层6.2、黏土层6.1。填料均须按要求分别进行回填、压密。
第五步：填料层6回填完毕后，利用注浆管4进行加压注浆，在注浆压力作用下，可伸缩喷嘴管5.3伸长，使喷嘴5.1刺破橡胶膜5.2，伸至外井管2与降水井孔1之间进行喷浆，对喷嘴5.1附近的填料层6缝隙进行封堵。喷浆材料可根据实际情况采用水玻璃、水泥浆等快硬低渗透性的密封浆液。
第六步：填料层6缝隙注浆封堵完毕后，利用抽水泵7及抽水管8，对承压水进行抽排，降低承压含水层水头高度。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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