一种河道内基坑降水用井点管轻型智能化插入装置的制作方法

本发明属于施工技术领域，具体涉及一种河道内基坑降水用井点管轻型智能化插入装置。

背景技术：

作为建筑工程的重要组成部分，基坑是建筑主体结构稳定性和可靠性的重要保障。在开挖基坑的过程中，如果没有及时排除基坑内的地表和地下水，那么就会使基坑施工环境逐渐恶化，降低地基承载力，甚至可能会诱发基坑土壁坍塌问题。因此，为了确保基坑施工的质量，需要做好相应的降水施工工作。

轻型井点降水是基坑降水中常用的施工方法之一，即指在基坑外围或一侧、二侧埋设井点管深入到含水层内，并将井点管的上端通过连接弯管与集水总管连接，集水总管再与真空泵和离心水泵相连，启动抽水设备后，地下水便在真空泵吸力的作用下，经滤水管进入井点管和集水总管，排出空气后，由离心泵的排水管排出，使地下水降低到基坑底以下，从而达到降低基坑四周地下水位，保证基底干燥无水的效果。通过科学、合理地设置井点管装置进行排水，可以避免基坑出现涌水问题、管涌和流砂等病害，有助于减少基坑横向荷载，稳定基坑开挖边坡，确保施工安全。

现行井点管安装的施工工艺一般是采用钻机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1m左右，用粘土封孔。对于钻机钻进成孔，作业现场需使用泥浆或高压水循环，且需要大型机械设备，施工环境差，劳动强度大，施工效率低、成本高。对于高压水冲击成孔，在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，成孔后下管和滤料投入困难，井管过滤管易堵塞等问题。

针对传统的轻型井点降水技术存在的技术、经济方面的弊端，亟需一种轻型智能化插入装置，降低劳动强度和施工成本、保证施工质量、提升施工效率。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了一种河道内基坑降水用井点管轻型智能化插入装置，优化施工设备，成孔与井点管安装并行作业，降低了施工成本，提升了施工效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种河道内基坑降水用井点管轻型智能化插入装置，包括节段式井点管系统、静压动力系统、智能控制系统和移动式作业平台；节段式井点管系统包括节段头管、节段标准管、节段尾管，静压动力系统包括支撑立柱、套杆式压力轴、压力盘、钢护筒，智能控制系统包括重力式激光发射盒、水压表、无线数据传输器、集成控制台、激光接收器，移动式作业平台包括操作室、移动式作业车。

所述支撑立柱、钢护筒、集成控制台、操作室均固定在移动式作业车上；所述支撑立柱设置在钢护筒外侧，套杆式压力轴上端连接支撑立柱内的动力装置，套杆式压力轴下端连接压力盘，所述压力盘通过连杆设置在钢护筒内，所述节段头管、节段标准管和节段尾管依次相连接，所述节段头管、节段标准管和节段尾管为中空管，节段头管设置在压力盘正下方，节段头管侧端连接输水管，节段尾管向下穿过移动式作业车，重力式激光发射盒铰接在压力盘下表面，所述水压表和激光接收器均固定在节段头管上，无线数据传输器固定在套杆式压力轴上。

工作时将节段头管上端接入压力盘内的卡槽里，取下节段标准管，使节段头管下端与节段尾管相接，侧端与输水管相接；通过操控集成控制台，使套杆式压力轴推动压力盘沿钢护筒内壁向下移动，同时通过水泵向节段头管内输水，节段尾管在静压作用下被打入土层内，并向周围土体喷射稳定水流，形成井点孔；所述重力式激光发射盒可以实时监控井点管的垂直度，当倾斜角度超过限值，激光接收器会通过无线数据传输器将信号传递至集成控制台，集成控制台根据获取的信号，通过控制压力盘进行纠偏，集成控制台同时可根据水压表和无线数据传输器传输的信号，通过控制水泵来调节输水速率，获得预期的孔径；节段尾管被完全打入土体后，暂停打入，在节段头管、节段尾管之间接入节段标准管，继续作业。通过接入若干段节段标准管，满足不同深度的降水要求。

进一步的，所述压力盘直径小于钢护筒内径。

进一步的，所述的节段头管、节段标准管和节段尾管之间可通过设置螺纹或者卡扣连接。

进一步的，所述节段尾管表面包裹尼龙网。

进一步的，所述的套杆式压力轴可以换为振动锤。

进一步的，所述的节段头管的顶部为圆端实心块，节段尾管的表面设置有进水孔，且端部为锥形实体段。

进一步的，所述的套杆式压力轴量程达到钢护筒的0.8倍高度。

进一步的，所述的水压表、激光接收器将采集的数据经无线数据传输器传输到集成控制台。

进一步的，所述的集成控制台控制压力盘的工作和节段头管的进水量。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种河道内基坑降水用井点管轻型智能化插入装置，构造简单、结构轻巧；采用节段式井点管代替现有的井点管形式，大幅度降低了施工机械设备的体型，革新了现有的施工设备，运输安装方便，同时可满足不同深度降水的需求。采用静压方式打入井点管，并辅以水冲形成井点孔，成孔与井点管安放并行作业，克服了传统的轻型井点降水技术存在的技术、经济方面的弊端，降低了劳动强度，提升了作业效率，实现了经济与环保的双重效应。

附图说明

图1是本发明装置的侧视图；

图2是本发明装置中插入装置的正视图；

图3是图2的俯视图；

图4为节段头管的剖面图；

图5为节段标准管的剖面图；

图6为节段尾管的剖面图。

附图标记列表：

1、支撑立柱；2、套杆式压力轴；3、压力盘；4、钢套筒；5、节段头管；6、节段标准管；7、节段尾管；8、重力式激光发射盒；9、水压表；10、无线数据传输器；11、集成控制台；12、操作室；13、移动式作业车；14、激光接收器，15、动力装置，16、输水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，本发明所述的支撑立柱1、钢护筒4、集成控制台11、操作室12均固定在移动式作业车13上。通过移动式作业车13可快速转换施工地点，提升作业效率。

如图2-6所示，套杆式压力轴2上端接入支撑立柱1，并依靠支撑立柱1内的动力装置15来获得压力荷载，下端接入压力盘3，且压力盘3可在钢护筒4内竖向来回移动。节段头管5、节段标准管6和节段尾管7之间通过螺纹依次相连接，重力式激光发射盒8铰接在压力盘3下方、水压表9和激光接收器14均固定在节段头管5上，无线数据传输器10固定在套杆式压力轴2上。

将节段头管5上端接入压力盘3内的卡槽里，下端通过螺纹与节段尾管7相接，侧端与输水管相接。通过操控集成控制台11，使套杆式压力轴2伸长并推动压力盘3沿钢护筒4内向下移动，同时通过水泵向节段头管5内输水，节段尾管7在静压作用下被打入土层内，并向周围土体喷射稳定的环状水流，形成井点孔。节段尾管7的端部为锥形实体段，便于压土下沉，同时可防止泥土堵塞井点管，降低入土效率。

重力式激光发射盒8在重力作用下，可以始终保持竖直状态；激光接收器14可以接受来自重力式激光发射盒8的激光，并可以记录入射点的位置。通过记录施工过程中激光入射点的位置，可以实时监控井点管的垂直度，当倾斜角度超过设定的限值，激光接收器14会通过无线数据传输器10将信号传递至集成控制台11。集成控制台11根据获取的信号，通过转动压力盘3，改变节段头管5的受力方向来进行纠偏，保证井点管打入的垂直度，可有效提升后期降水的效率和水位测量的准确性。集成控制台11可以根据打入深度，自动调整倾斜角度限值，满足实际的降水需求的同时，降低施工难度。

计算公式如下：

式(1)中θ为井点关的倾斜角度，x1为初始时刻入射点的坐标，x2为施工中入射点的坐标，h为自重力式激光发射盒8与激光接收器14之间的垂直距离。

集成控制台11可根据降水需要，预先设置井点孔的孔径。当井点管通过不同的土层时，集成控制台11根据水压表9和无线数据传输器10传输的信号，调节水泵的输水速率。当遇到坚硬土层时，增大输水速率；遇到软弱土质时，降低输水速率，可获得预期的等同孔径，同时确保孔壁的稳定性。节段尾管7被完全打入土体后，暂停打入，并将节段头管5与节段尾管7分离。套杆式压力轴2收缩，带动压力盘3和节段头管5竖向移动至一定高度并制动，在节段头管5、节段尾管7之间接入节段标准管6，继续作业。通过接入若干段节段标准管6，打至预定的深度，满足不同深度的降水要求。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。