一种垂直降水井点管安装的施工方法及设备与流程

本发明属于工程降水技术领域，涉及一种垂直降水井点管安装的施工方法及设备。

背景技术：
井点降水是工程降水采用的常见技术方法，包括真空井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水等，主要应用于建筑基坑、地基处理等工程。井点管管径多采用42～50mm的金属管，管长6～8m，过滤管长1.2～2m，外包1～2层尼龙或铜丝滤网。现行井点管安装的施工工艺一般是先采用钻机泥浆护壁钻进成孔或高压水冲击成孔，达到设计孔深后，加大泵量冲洗钻孔，返清水3～5min后放入井点管，向点井内投入经筛分的中粗砂滤料，滤料填至地面以下1～2m，用粘土封孔。对于易塌孔或缩孔的软土或填土地层，该方法施工难度大，存在成孔困难、成孔后下管困难、滤料投入困难、井管过滤管易堵塞等问题。同时，该方法作业现场需使用泥浆或高压水循环，施工环境差、劳动强度大、施工效率低。为解决特殊地层成孔困难的问题，可使用一种采用跟管钻进技术的套管钻机设备，该设备采用冲击或回转钻进，配套的钢套管随钻头前进，每钻进一回次分别安装钻杆和套管，成孔安装后逐段拔出套管。另外，杨前在中国专利公开号CN202140011U的实用新型专利中公开了一种“回填夹渣土层降水井点成孔装置”，在回填土中用钢管预冲孔，拔出钢管后迅速插入井点管，以解决回填夹渣土层中的成孔问题。但是，以上方法仅部分改进了降水井点管的成孔工艺，仍未有效解决降水井点管安装工艺中施工难度大、施工效率低、施工环境差、劳动强度大、施工造价高等问题和缺点。同时，砂滤料级配或投入不均等问题也经常影响排水效果。

技术实现要素：
为了克服现有技术中的缺陷，解决上述技术问题，本发明提供一种垂直降水井点管安装的施工方法及设备，尤其适用于易塌孔或缩孔的软土或填土地层，能够快速实现井点管安装且保证良好的排水效果，具有施工简单高效、文明环保、造价低廉等优点。其技术方案如下：一种垂直降水井点管安装的施工方法，包括以下步骤：(1)在传统井点管的前端(含滤水孔的一端)套入塑料盲沟并绑扎固定，作为降水井点滤料。(2)专用设备就位后，提升套管，至套管底端高度大于井点管长度，将套管内的绳索端部系于安装好的井点管后端(不含滤水孔的一端)。(3)拽拉绳索的另一端，通过套管顶部的定滑轮将井点管直立拉起，将井点管装入套管中。(4)降低专用设备的套管至地面，将套管底端的活动式桩靴闭合并封堵套管。(5)启动专用设备的动力装置，采用振动或静压方式将套管挤入地层中，直至达到井点管设计插入深度。(6)停止振动或静压施工，提升套管；开始提升时宜先慢提，使活动式桩靴完全开启，降水井点管留置于孔中，插管结束。(7)井点管孔口周边用粘土封堵，井点管安装完毕。一种垂直降水井点管安装的施工方法中的专用设备，可称为降水井点管高效插管机，包括底盘、主架、卷扬装置、动力装置、定滑轮、套管、活动式桩靴、绳索。主架、卷扬装置与底盘固定连接；动力装置附着于主架外侧，动力装置上端连接卷扬装置、下端连接套管；在接近动力装置的套管顶部设置定滑轮；绳索穿过定滑轮，绳索的一端系于井点管后端，绳索的另一端交由操作人员；套管底端安装活动式桩靴，活动式桩靴可处于开启状态或闭合状态。待安装的井点管(包含井点管滤网)前端绑扎固定塑料盲沟(包括塑料盲沟芯体、塑料盲沟滤布)，后端与绳索连接。本发明所述的垂直降水井点管安装的施工方法中的专用设备是将传统履带式塑料排水板插板机进行设备改造，使其具备插打降水井点管的功能。本发明所述的底盘采用移动灵活的履带式底盘，履带宽度一般不小于0.5m，履带间距一般不小于6m。本发明所述的主架高度应大于套管长度与井点管长度之和，主架底部与底盘连接牢固。本发明所述的动力装置可采用驱动套管下沉的振动锤或液压机装置，振动锤或液压机装置的电机功率根据现场土质情况确定。本发明所述的卷扬装置采用电动卷扬机，卷扬机功率一般30kW，提升速度一般大于12m/min，电动卷扬机与底盘连接牢固。本发明所述的井点管由金属管外包裹井点管滤网组成。金属管长6～8m，前端1.2～2m范围内设置滤水孔，外包滤网一般为尼龙或铜丝滤网。本发明所述的塑料盲沟由塑料盲沟芯体外包裹塑料盲沟滤布组成。塑料盲沟芯体以热可塑性合成树脂为主要原料，加工形成三维立体网状结构，具有表面开孔率高、集水性好、空隙率大，排水性好、抗压性强、柔性好、耐久性好、重量轻、施工方便、劳动强度低、施工效率高等优点。塑料盲沟滤布为涤纶、丙纶等原料制造透水过滤材料。塑料盲沟选用圆形截面的管状结构形式，塑料盲沟的内径略大于井点管的外径，可套于井点管外部。塑料盲沟的长度一般2～4m，需满足井点管的过滤长度要求。本发明所述的套管为圆形截面的厚壁钢管，套管的内径应大于塑料盲沟外径，套管长度应稍大于井点管长度，井点管安装塑料盲沟后，由套管底部装入。本发明所述的活动式桩靴为安装在套管底部、封堵套管、阻止土体进入套管的结构，可使用钢、塑料等材质，可使用圆形板、圆椎体、底部设置一字型或十字形立板的圆形板等形状。活动式桩靴的直径应略大于套管外径。活动式桩靴可一次性使用，拔出套管时桩靴与井点管一同留置在土体中。活动式桩靴更为高效的使用方法是，通过活页装置将活动式桩靴固定在套管底端，形成可开合式结构。挤入套管时，活动式桩靴处于闭合状态，封堵套管，拔出套管时，活动式桩靴处于开启状态，活动式桩靴随套管一同拔出，将井点管留置在土体中。本发明所述的绳索可采用尼龙绳或粗线绳。绳索的长度一般大于套管长度的3倍。本发明的有益效果：本发明提供的降水井点管安装的施工方法，不受土层地质条件限制，尤其适用于易塌孔或缩孔的软土或填土地层，打孔和下管一次成形，避免了传统工艺成孔后易塌孔或缩孔造成下管、滤料投入困难的情况，与传统工艺相比，具有适用性强、速度快、效率高的特点。同时，施工全过程在干作业条件下进行，不需要水或泥浆循环钻进成孔，可以提供绿色、文明、环保的施工环境，改善施工作业环境，降低施工劳动强度，降低施工工程造价，具有很强的经济效益和环境效益。本发明提供的降水井点管高效插管机，是实现以上施工方法的专用设备。该设备结构简单，适应性强，动力性能好，实现了打孔和下管一次成形，避免了传统工艺设备成孔后易塌孔或缩孔造成下管、滤料投入困难的情况，与传统设备相比，具有适用性强、速度快、效率高的特点。该设备施工全过程在干作业条件下进行，不需要水或泥浆循环钻进成孔，可以提供绿色、文明、环保的施工环境，改善施工作业环境，降低施工劳动强度。同时，该设备施工损耗低、效率高，可以降低施工工程造价，具有很强的经济效益和环境效益。附图说明图1为本发明实施例的工艺流程图；图2为图1的A-A剖面示意图；图3为活动式桩靴闭合状态的实施例示意图；图4为活动式桩靴开启状态的实施例示意图；图5为本发明实施例的设备简图。图中：1——井点管；2——塑料盲沟；3——套管；4——活动式桩靴；5——井点管滤网；6——塑料盲沟芯体；7——塑料盲沟滤布；8——底盘；9——主架；10——卷扬装置；11——动力装置；12——定滑轮；13——绳索。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。本发明所采用的技术方案是：用圆形截面的管状塑料盲沟2作为降水井点滤料，将塑料盲沟2固定在井点管1前端，将井点管1装入专用设备的套管3内，套管3底端设置活动式桩靴4，使活动式桩靴4处于闭合状态以封堵套管3，采用振动或静压方式将套管3挤入地层中，拔出套管3时活动式桩靴4处于开启状态，将井点管1留在土体中，井点管1孔口周边用粘土封堵，完成井点管1安装。本发明所述的井点管1由金属管外包裹井点管滤网5组成。本发明所述的塑料盲沟2由塑料盲沟芯体6外包裹塑料盲沟滤布7组成。塑料盲沟2由塑料芯体外包裹滤布组成，选用圆形截面的管状结构形式，塑料盲沟2的内径略大于井点管1的外径，可套于井点管1外部。套管3为圆形截面的厚壁钢管，套管3的内径应大于塑料盲沟2外径，套管3长度应稍大于井点管1长度，井点管1安装塑料盲沟2后，由套管3底部装入套管3。活动式桩靴4为安装在套管3底部、封堵套管3、阻止土体进入套管3的结构，活动式桩靴4的直径应略大于套管3外径。活动式桩靴4可一次性使用，拔出套管3时桩靴与井点管1一同留置在土体中。活动式桩靴4更为高效的使用方法是，通过活页装置将桩靴固定在套管3底端，形成可开合式结构。挤入套管3时，活动式桩靴4处于闭合状态，封堵套管3，拔出套管3时，活动式桩靴4处于开启状态，活动式桩靴4随套管3一同拔出，将井点管1留置在土体中。本发明所述的垂直降水井点管安装的施工方法中的专用设备是将传统履带式塑料排水板插板机进行设备改造，使其具备插打降水井点管1的功能，主要包括底盘8、主架9、卷扬装置10、动力装置11、定滑轮12、套管3、活动式桩靴4、绳索13。设备主架9、卷扬装置10与底盘8固定连接；动力装置11附着于主架9外侧，动力装置11上端连接卷扬装置10、下端连接套管3；在接近动力装置11的套管3顶部设置定滑轮12；绳索13穿过定滑轮12，绳索13的一端系于井点管1后端，绳索13的另一端交由操作人员；套管3底端安装活动式桩靴4，活动式桩靴4可处于开启状态或闭合状态。降水井点管高效插管机的改造内容包括：(1)截短履带式塑料排水板插板机的套管3长度，控制套管3长度稍大于井点管1长度，且设备主架9的高度应大于套管3长度与井点管1长度之和；套管3底端切割成平断口。(2)在套管3底端安装活动式桩靴4，活动式桩靴4可处于开启或闭合状态。(3)在接近套管3顶端的位置开孔，并在套管3的开孔位置安装一个定滑轮12。(4)将绳索13穿过定滑轮12，绳索13的一端系于井点管1后端，绳索13的另一端交由操作人员，绳索13的长度一般大于套管3长度的3倍。降水井点管1高效插管机的施工方法包括：(1)在传统井点管1的前端(含滤水孔的一端)套入中空圆形的管状塑料盲沟2并绑扎固定，作为降水井点滤料。(2)降水井点管1高效插管机就位后，提升套管3，至套管3底端高度大于井点管1长度，将套管3内的绳索13端部系于安装好的井点管1后端(不含滤水孔的一端)。(3)拽拉绳索13的另一端，通过套管3顶部的定滑轮12将井点管1直立拉起，将井点管1装入套管3中。(4)降低降水井点管1高效插管机的套管3至地面，将套管3底端的活动式桩靴4闭合并封堵套管3。套管3中心对准井点管1孔位，调整主架9确保套管3垂直。(5)启动降水井点管1高效插管机的动力装置11，采用振动或静压方式将套管3与套管3内的井点降水管挤入地层中，直至达到井点管1设计插入深度。(6)停止振动或静压施工，提升套管3；开始提升时宜先慢提，使活动式桩靴4完全开启，降水井点管1留置于孔中，插管结束。(7)井点管1孔口周边用粘土封堵，井点管1安装完毕。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，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，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。