一种预制的自带分级过滤功能的滤水管的制作方法

本实用新型涉及滤水管,尤其是一种预制的自带分级过滤功能的滤水管。

背景技术：

地下排水廊道在收集周围岩土体中的地下水时，为提高集水能力一般会辐射性安装一些渗水管至深部地层中。此外，边坡工程中为降低地下水对边坡稳定性产生的不利影响，一般也会在支护结构上预留一些排水孔或滤水管以导出支护结构后的地下水。在地下水从岩土体内部排出的过程中，大量泥土颗粒常常被水流携带逸出引起水土流失，为避免这些不良现象，目前采用较多的做法是在支护结构、地下廊道迎水面(外侧)的排水孔附近或滤水管周围埋置一定规模的砂石材料或滤料包作为反滤层。但这样的工程措施往往需要在结构外侧开挖作业，在很多情况下不具备施工条件。例如，湖南省某边坡工程坡顶为国家重点文物保护单位的文化层，覆盖层内包含众多历史信息，不具备开挖条件，无法在挡土墙迎水面埋设滤料包；又例如：江苏某地下排水工程在地下管廊顶部设计有渗水管，若在渗水管外侧设置反滤层，开挖工作量巨大。

此外，由于施工单位技术水平和严谨程度参差不齐，大量工程实践中存在滤料包尺寸不足、反滤层骨料级配不合理等现象，导致反滤层达不到理想效果，泥沙随水流失从泄水孔逸出的情况大量存在。同时，细小的土颗粒在长期运移过程中常常封堵了反滤层中的孔隙，这些被暗埋的反滤层无法清洗和更换，长久之后往往导致泄水孔被封堵失去排水作用。

技术实现要素：

为解决这些工程中无法设置反滤层、反滤层施工质量不一、反滤层无法清洗更换导致长久失效等工程技术难题，本实用新型提供一种预制的自带分级过滤功能的滤水管，利用差异性透水材料和刚性柔性材料在径向上的分层布置，达到滤水、排水的作用。且该滤水管可清洗、拆装简单，解决了反滤层年久失效的工程技术难题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种预制的自带分级过滤功能的滤水管，包括柔性土工织物滤层、透水混凝土滤层和中空导水花管，透水混凝土滤层呈环状均匀包裹在中空导水花管外侧，柔性土工织物滤层缠绕在透水混凝土滤层外侧，所述中空导水花管管壁上布满微孔隙，微孔隙的孔径不大于透水混凝土滤层的透水混凝土骨料最小粒径，透水混凝土滤层厚度不小于2cm，柔性土工织物滤层的孔隙直径和孔隙密度比透水混凝土滤层小，厚度不小于5mm。

所述中空导水花管采用硬聚氯乙烯管，外管壁打磨粗糙以增加与透水混凝土滤层的结合强度。

所述柔性土工织物滤层采用针刺法制成的涤纶短纤或丙纶短纤。

所述中空导水花管两端分别设置有直接内丝扣和直接外丝扣，中空导水花管利用内外丝扣收尾连接实现滤水管的分段连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将传统的排水孔、排水管道、反滤层的组合作用用自带过滤能力的滤水管代替，大大简化了施工工艺，避免了大的开挖和土石方施工。由柔性土工织物过滤层和透水混凝土滤层组合形成的管道过滤体系能针对土质进行参数调整，满足各种情况下的反滤要求。且滤水管批量加工制作，运至现场安装，质量可控性强。本实用新型安装方式为成孔—安装，可拆卸更换、可压水清洗，维护简单，能有效解决传统反滤层失效难以恢复的问题，使工程寿命得到延长。

附图说明

图1为本实用新型预制的自带分级过滤功能的滤水管的结构示意图；

图2为本实用新型预制的自带分级过滤功能的滤水管的横截面结构示意图；

图3为本实用新型滤水管端部构造图；

图4为本实用新型分段安装时连接部位构造图；

图5为本实用新型在地下排水廊道中的安装示意图；

图6为本实用新型在挡土墙支护工程中的安装示意图。

图中：1.柔性土工织物滤层，2.透水混凝土滤层，3.中空导水花管，4.管堵，5.直接内丝扣，6.直接外丝扣，7.变径接头，8.压力软管，9.压力注水装置，10.自然地面，11.排水廊道用滤水管，12.含水地层，13.廊道衬砌，14.挡土墙。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1-2所示，本实用新型的预制的自带分级过滤功能的滤水管，包括柔性土工织物滤层1、透水混凝土滤层2和中空导水花管3，透水混凝土滤层2呈环状均匀包裹在中空导水花管3外侧，柔性土工织物滤层1缠绕在透水混凝土滤层2外侧，所述中空导水花管3管壁上布满微孔隙，微孔隙的孔径不大于透水混凝土滤层2的透水混凝土骨料最小粒径，透水混凝土滤层2厚度不小于2cm，柔性土工织物滤层1的孔隙直径和孔隙密度比透水混凝土滤层2小，厚度不小于5mm。

所述中空导水花管3采用硬聚氯乙烯管，外管壁打磨粗糙以增加与透水混凝土滤层2的结合强度。

所述柔性土工织物滤层1采用针刺法制成的涤纶短纤或丙纶短纤。

所述中空导水花管3两端分别设置有直接内丝扣5和直接外丝扣6，中空导水花管3可利用内外丝扣收尾连接实现滤水管的分段连接。

中空导水花管是滤水管的主要导水通道，也是滤层清洗时的压水管道；透水混凝土滤层是一种孔隙均匀的蜂窝状结构，用于过滤水中较粗颗粒物；柔性土工织物过滤层具有更小的孔隙直径和更高的孔隙密度，在不影响透水效率的前提下可以过滤地下水中更小粒径的土颗粒。上述各部件在径向上的组合形成了本实用新型的分级过滤体系，具有排水、滤水的一体化功能。

具体地说明如下：

1、中空导水花管：采用硬聚氯乙烯管制作，管径可根据需要调整，管壁打磨粗糙以增加与外侧滤层的结合强度。管壁上布置高密度微孔隙，孔径不大于透水混凝土骨料最小粒径，中空导水花管是滤水管集水、导水的主要通道，同时也是滤层高压清洗时的压水管道。

2、透水混凝土滤层：由强透水混凝土现浇而成的环状结构。这种强透水混凝土是由一定级配骨料颗粒、水泥、水，添加增强剂拌制形成的一种高孔隙率混凝土。通过对配比的调整使粗颗粒骨料包浆粘接形成孔隙均匀的蜂窝状结构，使之具有透气、透水的特点，同时满足一定的过滤水中较粗颗粒物的作用。同时，通过调整骨料粒径和级配，可以在较大幅度范围内实现对该材料的孔隙率、最小孔隙直径、透水能力和过滤尺度的改变。强透水混凝土滤层呈环状均匀包覆在内圈中空导水花管外侧，厚度不小于2cm，既是滤水管的导水通道，也是核心过滤层。

3、柔性土工织物过滤层：采用涤纶短纤或丙纶短纤通过针刺法制成，具有耐酸碱、耐腐蚀、耐老化、强度高、尺寸稳定、透气性好、透水性好、过滤性好等特点。作为滤水管与泄水孔(或地层)的直接接触部件，相对于透水混凝土滤层该层具有更小的孔隙直径和更高的孔隙密度，在不影响透水效率的前提下可以过滤地下水中更小粒径的土颗粒。从而在径向上与透水混凝土滤层一起达到分级过滤的效果。此外，柔性土工织物滤层具有可观的厚度(可达5mm)，其柔性特点能有效解决滤水管安装时因成孔施工误差引起的安装困难或安装存在旷量的问题。同时，柔性层的存在极大降低了滤水管在使用期拆除、更换的作业难度，在致密孔隙结构受土颗粒填充、透水性降低后可更换，且成本低。

如图3所示，上述排水廊道用滤水管标准件两端分别带有内、外丝扣。每两根标准件可利用丝扣进行对接、加长。配件包括带有配套丝扣的管堵和变径接头，分别用于最前端一节的管头封堵4和最尾节连接压力软管、压力注水设备。

上述排水廊道用滤水管可根据设计要求调整管道直径和单节长度，亦可根据需要进行对接组合，组装、拆卸方便。通过起尾段螺纹连接配套变径管、压力软管后，可实现压水清洗，利用高压水的反向渗透带走附着在滤层上的土颗粒，清洗方式简单、可操作性强。

如图4-6所示，本实用新型可安装于排水廊道衬砌13、边坡支护结构，如挡土墙14的排水孔内，并可置于周围土体12一定深度内，用于提高土体中地下水的排出效率，同时起到过滤水中颗粒物的作用。

所述的预制的自带分级过滤功能的滤水管，各部件参数及制作步骤如下：

1、制作中空导水花管

选用dn75mm硬聚氯乙烯管，管壁钻φ5mm钻孔，孔间距20mm，梅花形布置，并用细砂纸将管外壁打毛，拧入堵头。

2、拌制透水混凝土

粗骨料：选用公称粒径3mm～5mm碎石，用筛孔规格2.36mm和筛孔4.75mm的方孔筛筛制；

水泥：选用普通硅酸盐水泥；

添加剂：选用市面上通用的透水混凝土增强剂；

水：自来水；

配合比：水∶水泥∶透水混凝土增强剂(南京佳境生态透水混凝土增强剂)∶石子＝1∶3∶1∶15，拌和物应包裹均匀，无明显浮浆，手抓可成团，固结体孔隙率10％～15％。

3、浇筑透水混凝土滤层

浇筑环状均匀包覆在中空导水花管外的透水混凝土滤层，外模具采用dn110mm硬pvc管制作，两端对中定位保证与中空导水花管同心。透水混凝土滤层养护标准同普通混凝土养护。

4、包裹土工织物滤层

选用400g/m²，厚度≥3.0mm，等效孔径≥1.0×10^-2cm/s土工布编制成袋状，套入成型的滤水管。

安装实施步骤如下：

1、安装定位：一般在排水廊道13顶部、起拱线位置或挡土墙14一定高度沿轴线布置，间距根据地层渗透性确定，一般可为1m左右。

2、钻孔、清孔：支护结构相应安装部位应预留满足使用的排水孔或水钻开孔。地层12内可采用螺旋钻具取土成孔，孔径略大于透水混凝土滤层2外径5-10mm，成孔后清除孔内渣、土。

3、安装滤水管：将滤水管11插入已施工完成的钻孔内，对于孔深大于廊道内部有效高度的，可分节制作滤水管11，逐节装入。其中，最前端一节滤水管11端部用管堵4进行封堵，中间节滤水管11依次利用首尾两端的内丝扣5、外丝扣6对接。

4、更换与清洗：由于本实用新型滤水管安装成孔孔径略大于其刚性直径，依靠周围土体压缩外层柔性土工织物滤层1提供约束，因此拆卸简单。只需利用带有配套螺纹的部件7拧入滤水管尾部丝扣，顺向拔出即可。清洗时，将带有配套丝扣的变径管7拧入滤水管11尾端，连接压力软管8和压力注水装置9，对滤水管内压水即可。利用管内承压水反向渗透时的水流带走滞留在滤层孔隙内的土颗粒，达到清洗的目的。同时，有必要时可对外层柔性土工织物滤层1进行更换，成本低。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。