本发明涉及深厚砂砾石覆盖层地基渗流控制领域，尤其是一种深厚砂砾石层渗流滤排水装置及其排水方法。
背景技术：
随着水利水电事业的发展，水利水电工程的开发逐步向西部高原和峡谷流域展开，建坝条件越来越复杂，尤其是在西部大开发机遇下的重点建设工程，山高谷深、覆盖层深厚、地质条件复杂。随着我国水利水电工程砂砾石地基防渗处理深度的不断加深，如何做好百米级深厚覆盖层条件下的坝后渗流滤排水是确保水利水电工程安全运行的关键技术问题之一。
目前，采用在坝后排水洞顶拱向上钻设排水孔、并在其内安装包裹有滤水土工布的滤水花管是较常用的坝后渗流滤排水方式，但在深厚砂砾石层渗流滤排水装置的安装过程中，由于滤水花管管外缠护的滤水土工布与排水孔孔壁的摩擦力较大，使孔壁上的部分细颗粒脱落，并附着于滤水土工布的外侧，导致滤水花管不能安装到位，最大安装长度仅有20米，远远无法满足百米级深厚覆盖层的施工要求；同时，渗流滤排水管还易出现泥砂等沉积物於埋而导致滤排水效能降低的问题，因此，需要进一步研究经济高效的深厚砂砾石层渗流滤排水装置及其排水方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种深厚砂砾石层渗流滤排水装置及其排水方法，可以解决现有滤水花管安装长度短，安装困难、易出现沉积物於埋的问题，实现高效滤排水。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种深厚砂砾石层渗流滤排水装置，包括第一滤水花管和第二滤水花管连通形成的整体式滤水外管，整体式滤水外管设置于排水孔内，排水孔从排水洞顶拱处向上钻至砂砾石层渗流坡降线高程位置，第一滤水花管位于第二滤水花管上部且管径略小于第二滤水花管，第一滤水花管和第二滤水花管的管壁上开设有多个滤水孔眼；
整体式滤水外管底端通过三通接头与埋设于排水洞顶拱下方的排水管连通，整体式滤水外管固定安装于排水洞顶拱上；
软式透水管设置于整体式滤水外管内部形成滤水内管，软式透水管顶端与第一滤水花管顶端通过堵头固定连接，软式透水管底部与整体式滤水外管底部相配合；
第一滤水花管内的软式透水管外壁与第一滤水花管内壁之间的空隙每隔一段距离缠绕有内固定过滤土工布层，第二滤水花管外壁缠绕有外固定过滤土工布层，第二滤水花管内的软式透水管下部与第二滤水花管内壁之间的空隙缠绕有内固定过滤土工布层；
软式透水管通过各土工布过滤层以及内固定过滤土工布层固定于排水孔的居中位置。
第一滤水花管和第二滤水花管通过变径接头连通形成的整体式滤水外管。
多个滤水孔眼呈环状分布于第一滤水花管、第二滤水花管的管壁上，各环滤水孔眼间呈梅花型布置。
第一滤水花管由至少一节滤水花管小节组成，当滤水花管小节为多节时，各节滤水花管小节之间通过接头连通。
整体式滤水外管通过膨胀螺栓固定安装于排水洞顶拱上。
一种利用上述渗流滤排水装置进行深厚砂砾石层渗流滤排水的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：在排水洞顶拱中心线上向上钻设排水孔，钻至砂砾石层渗流坡降线高程位置终孔；
步骤2：在pvc给水管钻设多个滤水孔眼制作第二滤水花管，在第二滤水花管管外缠绕滤水土工布形成外固定过滤土工布层；
步骤3：截取与排水孔孔深相同长度的软式透水管；
步骤4：将软式透水管顶段缠绕滤水土工布形成土工布过滤层后，穿入第一滤水花管的第一滤水花管小节内，再将第一滤水花管小节顶端用堵头进行封堵；
步骤5：在第一滤水花管小节底段对应位置的软式透水管上缠绕滤水土工布形成土工布过滤层，将第一滤水花管小节送入输水孔内；
步骤6：从软式透水管末端外先穿入接头，再穿入第二滤水花管小节，采用接头和胶水粘结的方式将第一滤水花管小节和第二滤水花管小节进行连接；
步骤7：在第二滤水花管小节底段对应位置的软式透水管上缠绕滤水土工布形成土工布过滤层，将第二滤水花管小节以及对应的软式透水管送入排水孔内；
步骤8：重复上述步骤6和7，直至完成最后一节滤水花管小节的连接以及最后一节滤水花管小节底段对应位置的软式透水管滤水土工布的缠绕；
步骤9：从软式透水管末端外先穿入变径接头，再穿过第二滤水花管，采用变径接头和胶水粘结的方式将第一滤水花管和第二滤水花管进行连接形成整体式滤水外管；
步骤10：在第二滤水花管底段对应位置的软式透水管上缠绕滤水土工布形成内固定过滤土工布层，将第二滤水花管以及对应的软式透水管送入排水孔内；
步骤11：在排水孔孔口外侧的拱顶上钻设2组膨胀螺栓，并采用抱箍箍紧三通接头后与膨胀螺栓进行连接，将内部设置有软式透水管的整体式滤水外管固定在排水洞顶拱上，即完成深厚砂砾石层渗流滤排水装置的安装；
步骤12：深厚砂砾石层的渗透水流经排水孔内的整体式滤水外管过滤后，渗入到软式透水管中，再经三通接头汇入到排水洞拱顶两侧的排水管后汇入排水沟，即实现深厚砂砾石层的渗流滤排水。
本发明提供的一种深厚砂砾石层渗流滤排水装置及其排水方法，有益效果如下：
1、将深厚砂砾石层渗流滤排水装置分为外层过滤体和内层过滤体，分别采用整体式滤水外管和软式透水管形成的滤水内管对砂砾石层渗流进行分层滤排水处理，外层的整体式滤水外管耐压、透水，达到了防止排水孔坍塌及孔壁塌落砾石进入滤水花管管内的有益效果；内层的软式透水管集吸水、透水、排水为一体，具有耐压、透水及反滤作用，达到了有效过滤并防止泥砂等沉积物进入管内的有益效果。
2、通过对软式透水管上间隔一段距离设置土工布过滤层的方式，起到了使软式透水管位于排水孔中部的效果，且软式透水管与整体式滤水外管之间形成多个相对封闭的空间，用于堆积水中过滤出来的泥沙等沉积物，使其不会落入排水孔孔底造成淤埋；另外，多个土工布过滤层的设置使软式透水管能依附于整体式滤水外管内，随着整体式滤水外管的向上推送而移动、安装至排水孔中，确保了装置的顺利安装及其全方位透水性，达到了安装操作简单、快捷、高效、方便以及降低施工人员劳动强度的有益效果。
3、渗透性好，抗压耐拉强度高，使用寿命长，具有很好的全方位透水功能，使渗透水流能顺利渗入管内，而泥砂等杂质被阻挡在管外，透水、过滤、排水的效果显著。
4、内层过滤体采用软式透水管（现有技术），以防锈弹簧圈支撑管体，形成高抗压软式结构，无纺布内衬过滤，使泥砂杂质不能进入管内，从而达到净渗水的功能。涤纶丝外绕祉覆层具有优良吸水性，能迅速收集土体中多余水份。橡胶筋使管壁被覆层与弹簧钢圈管体成为有机一体，具有很好的全方位透水功能，渗透水顺利渗入管内，而泥砂杂质被阻挡在管外，从而达到透水、过滤、排水之目的。
5、在砂砾石层流滤排水施工中的最大向上安装长度可达50米，很好的解决了深厚砂砾石地层渗流滤排水装置安装困难、易出现於埋而导致滤排水效能降低、工程成本高的问题，达到了经济高效滤排水的有益效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
一种深厚砂砾石层渗流滤排水装置，包括第一滤水花管1和第二滤水花管3连通形成的整体式滤水外管，整体式滤水外管设置于排水孔9内，排水孔9从排水洞顶拱14处向上钻至砂砾石层渗流坡降线高程位置，第一滤水花管1位于第二滤水花管3上部且管径略小于第二滤水花管3，第一滤水花管1和第二滤水花管3的管壁上开设有多个滤水孔眼11；
整体式滤水外管底端通过三通接头8与埋设于排水洞顶拱14下方的排水管10连通，整体式滤水外管固定安装于排水洞顶拱14上；
软式透水管2设置于整体式滤水外管内部形成滤水内管，软式透水管2顶端与第一滤水花管1顶端通过堵头4固定连接，软式透水管2底部与整体式滤水外管底部相配合；
第一滤水花管1内的软式透水管2外壁与第一滤水花管1内壁之间的空隙每隔一段距离缠绕有内固定过滤土工布层5，第二滤水花管3外壁缠绕有外固定过滤土工布层15，第二滤水花管3内的软式透水管2下部与第二滤水花管3内壁之间的空隙缠绕有内固定过滤土工布层16；
软式透水管2通过各土工布过滤层5以及内固定过滤土工布层16固定于排水孔9的居中位置。
第一滤水花管1和第二滤水花管3通过变径接头7连通形成的整体式滤水外管。
多个滤水孔眼11呈环状分布于第一滤水花管1、第二滤水花管3的管壁上，各环滤水孔眼11间呈梅花型布置。
第一滤水花管1由至少一节滤水花管小节组成，当滤水花管小节为多节时，各节滤水花管小节之间通过接头6连通。
整体式滤水外管通过膨胀螺栓12固定安装于排水洞顶拱14上。
第一滤水花管1的滤水花管小节采用pvc给水管，管径为63毫米，沿管轴向每隔5厘米钻设一环滤水孔眼11，每环滤水孔眼11由3-5个孔眼组成。
第二滤水花管3由管径75毫米的pvc给水管制成，沿管轴向每隔5厘米钻设一环滤水孔眼11，每环滤水孔眼11由3-5个孔眼组成。
软式透水管2为现有技术，以防锈弹簧圈支撑管体，形成高抗压软式结构，无纺布内衬过滤，使泥砂杂质不能进入管内，从而达到净渗水的功能。涤纶丝外绕祉覆层具有优良吸水性，能迅速收集土体中多余水份。橡胶筋使管壁被覆层与弹簧钢圈管体成为有机一体，具有很好的全方位透水功能，渗透水顺利渗入管内，而泥砂杂质被阻挡在管外，从而达到透水、过滤、排水之目的，管径为50毫米。
滤水花管小节长度为6米，第二滤水花管3的长度为6米。
实施例二
一种利用上述渗流滤排水装置进行深厚砂砾石层渗流滤排水的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：在排水洞顶拱14中心线上向上采用潜孔钻机钻设直径为100毫米的排水孔9，钻至砂砾石层渗流坡降线高程位置终孔；
步骤2：在pvc给水管钻设多个滤水孔眼11制作第二滤水花管3，在第二滤水花管3管外缠绕滤水土工布形成外固定过滤土工布层15；
步骤3：截取与排水孔9孔深相同长度的软式透水管2；
步骤4：将软式透水管2顶段缠绕滤水土工布形成土工布过滤层5后，穿入第一滤水花管1的第一滤水花管小节1-1内，再将第一滤水花管小节1-1顶端用堵头4进行封堵；
步骤5：在第一滤水花管小节1-1底段对应位置的软式透水管2上缠绕滤水土工布形成土工布过滤层5，将第一滤水花管小节1-1以及对应的软式透水管2送入排水孔9内；
步骤6：从软式透水管2末端外先穿入接头6，再穿入第二滤水花管小节1-2，采用接头6和胶水粘结的方式将第一滤水花管小节1-1和第二滤水花管小节1-2进行连接；
步骤7：在第二滤水花管小节1-2底段对应位置的软式透水管2上缠绕滤水土工布形成土工布过滤层5，将第二滤水花管小节1-2以及对应的软式透水管2送入排水孔9内；
步骤8：重复上述步骤6和7，直至完成最后一节滤水花管小节的连接以及最后一节滤水花管小节底段对应位置的软式透水管2滤水土工布的缠绕；
步骤9：从软式透水管2末端外先穿入变径接头7，再穿过第二滤水花管3，采用变径接头7和胶水粘结的方式将第一滤水花管1和第二滤水花管3进行连接形成整体式滤水外管；
步骤10：在第二滤水花管3底段对应位置的软式透水管2上缠绕滤水土工布形成内固定过滤土工布层16，将第二滤水花管3以及对应的软式透水管2送入排水孔9内；
步骤11：在排水孔9孔口外侧的拱顶14上钻设2组膨胀螺栓12，并采用抱箍13箍紧三通接头8后与膨胀螺栓12进行连接，将内部设置有软式透水管2的整体式滤水外管固定在排水洞顶拱14上，即完成深厚砂砾石层渗流滤排水装置的安装；
步骤12：深厚砂砾石层的渗透水流经排水孔9内的整体式滤水外管过滤后，渗入到软式透水管2中，再经三通接头8汇入到排水洞拱顶14两侧的排水管10后汇入排水沟，即实现深厚砂砾石层的渗流滤排水。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制。本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围，应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案等，为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。