一种能够堵水防渗的回灌井的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种能够堵水防渗的回灌井，井孔中心由下到上依次设置有对接固定的沉淀管、过滤器、井管，过滤器外部的井孔内设置有砂砾过滤层，井管外侧焊接有卡槽，卡槽底面与井管外壁焊接，卡槽侧壁顶部缩径至与井管间形成一环形的敞口，卡槽内插装有钢片环的小直径侧壁，钢片环由大直径侧壁和小直径侧壁通过水平圆环连接而成，砂砾过滤层顶部至钢片环的水平圆环之间设置有粘土球隔水层，钢片环的水平圆环至井口设置有混凝土堵水层。本实用新型可以有效的防止成井施工过程中不可避免的井管扰动带来的过滤层堵塞失效及回灌井运行过程的回灌水上涌，甚至可以减小或避免井管倾斜，再结合其他回灌水预处理等措施可最终保证回灌井的正常工作。
【专利说明】一种能够堵水防渗的回灌井
【技术领域】
[0001]本实用新型属于利用回灌控制地面沉降的基坑降水领域，或者地下水资源管理领域、地下水治理领域，更具体的说，是涉及一种回灌井。
【背景技术】
[0002]在基坑开挖过程中，经常遇到承压水的控制问题。普遍的做法是利用降压井对承压含水层进行降压。同时，为了减小坑内降水对坑外环境的影响，常常利用隔水帷幕截断承压含水层。但随着基坑开挖深度的增加，需要控制的承压含水层也越来越深，此时如果仍用隔水帷幕截断之，有些地区将使得隔水帷幕深度达到70m以上，而对于这样的工程，通常用地下连续墙作为止水帷幕，这将使得基坑工程耗资巨大，很不经济，同时也增加了施工的难度。
[0003]在这样的背景下，悬挂式止水帷幕的概念即应运而生。但是采用这一做法，将导致坑外受到坑内降水的影响，最显著的就是地面或建筑物沉降，而产生这种沉降的直接原因就是坑外含水层水位的降低。
[0004]因此为了减小或消除坑外水位受坑内降水的影响，坑外地下水回灌的概念则普遍流行起来。但是回灌井成井技术的不成熟一直限制着回灌的发展。目前主要的问题有两个:
[0005](I)回灌井堵水失效。由于常规回灌井井管侧滤料或粘土球的不密实，回灌水在回灌压力作用下往往沿着井管侧壁冒出地面，最终导致回灌井失效。对于此种失效，可以在井管侧充填水泥浆或混凝土堵水。但是随之会产生下一种失效。
[0006](2)回灌井过滤层堵塞失效。虽然回灌井过滤层堵塞的原因很多，但是由于采取(O中措施堵水后，在水泥浆没有固化前，浆液可能会沿着井管侧粘土球的施工缝隙而渗入过滤层中。如果成井施工过程中，不小心扰动了回灌井而导致井管发生倾斜，这种情况发生的可能性将大大增加。而事实上，在施工时，这种井管扰动不可避免，尤其是在井管埋深较大时更容易发生，这同样将导致回灌井失效。此外，回灌井井管的倾斜也为回灌井运行过程中出现回灌水沿着井管上涌提供了可能。
实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的是常规回灌井常发生的堵水防渗失效的技术问题，提供一种能够堵水防渗的回灌井，可以有效的防止成井施工过程中不可避免的井管扰动带来的过滤层堵塞失效及回灌井运行过程中的回灌水上涌，甚至可以减小或避免井管发生倾斜，最终保证回灌井的正常工作。
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现:
[0009]一种能够堵水防渗的回灌井，包括井孔，所述井孔中心由下到上依次设置有对接固定的沉淀管、过滤器、井管，所述过滤器外部的所述井孔内设置有砂砾过滤层，所述砂砾过滤层的顶部位于所述过滤器以上2m?3m处，[0010]所述井管外侧位于回灌井过滤器上方7m?IOm处焊接有卡槽，所述卡槽包括侧壁和底面，所述卡槽的底面与所述井管外壁焊接，所述卡槽的侧壁顶部缩径至与井管间形成一环形的敞口；
[0011]所述卡槽内插装有钢片环，所述钢片环是由大直径侧壁和小直径侧壁通过水平圆环连接而成的钢制环状构件，该水平圆环与大直径侧壁和小直径侧壁分别形成直角；所述钢片环的小直径侧壁与所述井管外壁贴合并插入于所述卡槽内，所述钢片环的大直径侧壁与井孔内壁贴合；
[0012]所述砂砾过滤层顶部至所述钢片环的水平圆环之间设置有粘土球隔水层，所述钢片环的水平圆环至井口设置有混凝土堵水层。
[0013]所述钢片环的水平圆环上环向均布有预留孔洞。
[0014]所述钢片环上的预留孔洞设置有4?6个。
[0015]所述钢片环和所述卡槽的钢片厚度均为6mm?8mm。
[0016]所述钢片环的大直径侧壁高度为200mm?400mm，所述钢片环的小直径侧壁高度为300mm?500mm且等于所述卡槽的总高度；所述钢片环的小直径侧壁的高度大于等于所
述井管直径。
[0017]所述卡槽的总高度300mm?500mm,所述卡槽底面的宽度为20mm?30mm,所述卡槽的敞口宽度为12mm?15mm。
[0018]所述卡槽底面与井管通过双面角焊缝焊接。
[0019]所述回灌井井管、所述过滤器、所述沉淀管均为不锈钢管。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021](一)本实用新型的回灌井着眼于解决回灌工程中常规回灌井中常发生的堵水防渗失效问题，相对于常规回灌井，本实用新型的回灌井可以减小或防止回灌井井管在成井施工过程发生倾斜；即便成井过程中井管发生倾斜，也能避免堵水混凝土中水泥浆液渗入粘土球隔水层进而渗入砂砾过滤层中，避免未来回灌井运行过程中砂砾过滤层中的回灌水在回灌压力作用下沿着回灌井井壁上涌。此外，采用本实用新型的回灌井能延长上述水泥浆液渗漏和回灌水上涌的水力路径，因此增大了回灌井堵水防渗安全储备，为未来回灌井的正常运转打下了基础。
[0022](二)本实用新型的回灌井将钢片环设置于回灌井中，能完全隔开混凝土堵水层和粘土球隔水层，可以有效的防止成井施工过程中不可避免的井管扰动带来的过滤层堵塞失效及回灌井运行过程中的回灌水上涌。
[0023](三)本实用新型的回灌井在回灌井井管上预留卡槽，并将钢片环压入卡槽中，这一装置将延长回灌水和水泥浆液的渗流路径，从而增加了回灌井堵水防渗安全储备。
[0024](四)本实用新型的回灌井采用的钢片环与卡槽的钢片均具有一定厚度和刚度，通过将其运用于本实用新型的回灌井中，可防止或减小回灌井在后续施工过程中发生由于井管扰动而产生的井管倾斜，从而保证回灌井的成井质量，并对未来回灌过程的顺利进行打下基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是常规回灌井在成井施工过程中由于普遍发生的井管倾斜而导致的堵水防渗失效模式示意图；
[0026]图2是本实用新型所提供的回灌井的结构示意图；
[0027]图3是回灌井井管上焊接卡槽的立体示意图；
[0028]图4是回灌井井管上焊接卡槽的剖面示意图；
[0029]图5为钢片环的立体图；
[0030]图6为钢片环的平面图；
[0031]图7为钢片环的剖面图。
[0032]图中:1，钢片环；1_1，大直径侧壁；1_2，小直径侧壁；1_3，水平圆环；1_4，预留孔洞；2，卡槽；3，橡胶气球；4，隔水土层；5，拟回灌承压含水层；6，井管；7，过滤器；8，沉淀管；9，砂砾过滤层；10，粘土球隔水层；11，混凝土堵水层。
【具体实施方式】
[0033]为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0034]首先，简要 介绍一下常规回灌井的堵水防渗失效模式。如图1所示，由于成井施工过程中，特别是在施做混凝土堵水层11时，由于需要对混凝土进行振动捣实，在不均匀或不对称的振动荷载作用下，井管6易发生向一侧的倾斜。一方面，由于粘土球隔水层10本质是一层颗粒较细的粘性土，其可塑性使得其在井管6未倾斜前就有了一定形状，而在井管6倾斜后，当隔水层中粘土球未来得及发生变形之前，混凝土堵水层11中未固化的水泥浆液在重力作用下可顺着隔水层中粘土球与井管2间的缝隙流入砂砾过滤层9中并堵塞砂砾过滤层9，最终导致回灌井失效；另一方面，由于井管6倾向一侧的粘土球隔水层10的下端较井管6未倾斜时疏松，这为回灌井运行过程中出现回灌水沿着井管6上涌提供了可能。
[0035]为了克服上述的回灌井失效问题，本实用新型设计了一种能够堵水防渗的回灌井，该回灌井中的钢片环I下部压入井管6上预先焊接的卡槽2中，使得粘土球隔水层10与其上混凝土堵水层11被完全隔开，确保堵水防渗效果。
[0036]如图2所示，井孔中心由下到上依次设置有沉淀管8、过滤器7、井管6，井管6、过滤器7、沉淀管8均为不锈钢管，相互对接固定。过滤器7与拟回灌承压含水层5之间设置有砂砾过滤层9，砂砾过滤层9的高度为由沉淀管8底部至过滤器7以上2m~3m处。
[0037]如图3和图4所示，井管6外侧焊接有卡槽2，卡槽2是钢制环状构件，包括侧壁和底面，其底面与井管6通过双面角焊缝焊接，以形成密封连接，该焊接位置位于回灌井过滤器7上方7m，其取值范围通常在7m~10m。卡槽2侧壁的顶部缩径至与井管6间形成一环形的敞口，该敞口应能够使钢片环I的小直径侧壁1-2插入，而缩径部分是为了成井施工时砾砂和粘土球顺利滑落至井孔中。
[0038]具体地,本实施例中卡槽2的钢片厚度为6mm,其取值范围通常在6mm~8mm,卡槽2底面的宽度a=20mm，其取值范围通常在20mm~30mm ;卡槽2的总高度c=325mm，其取值范围通常在300mm~500mm，且D≤c=f ;卡槽2的敞口宽度d=12mm，其取值范围通常在12mm ~15mm0
[0039]卡槽2内插装有钢片环I的下半部分。如图5所示，钢片环I是由一个大直径侧壁1-1和一个小直径侧壁1-2通过水平圆环1-3连接而成的钢制环状构件，该水平圆环1-3与大直径侧壁1-1和小直径侧壁1-2分别形成直角。钢片环I的小直径侧壁1-2与井管6外壁贴合并能够相对于井管6自由滑动，且应能够插入于卡槽2内，钢片环I的大直径侧壁1-1与井孔内壁贴合并能够相对于井孔自由滑动。
[0040]钢片环I的水平圆环10上环向均布设置6个预留孔洞1-4，这使得钢片环I在施工中能较方便的沉入井孔中，预留孔洞1-4的数量通常为4~6个。
[0041]具体地，本实施例中钢片环I的钢片厚度为6mm，其取值范围通常在6mm~8mm。如图6和图7所示，钢片环I的大直径侧壁1-1高度e=200mm，其取值范围通常在200mm~400mm ;钢片环6的小直径侧壁1-2高度f=325mm，其取值范围通常在300mm~500mm，且D ≤f=c，其中，D=325mm，为回灌井井管6直径。钢片环I的小直径侧壁1_2所形成下开口的直径g=335mm;水平圆环1-3的宽度h=185mm，h应满足关系式h=0.5 (D，_g)，其中，D’=700mm，为回灌井井孔孔径，如图4所示。水平圆环1_3上预留孔洞1_4的宽度i=35mm，其取值范围通常在35mm≤1≤45mm;预留孔洞1-4对应的圆心角α =30°，其取值范围通常在30。~45。。
[0042]砂砾过滤层9顶部至钢片环I的水平圆环1-3之间设置有粘土球隔水层10，钢片环I的水平圆环1-3至井口设置有混凝土堵水层11。
[0043]本实用新型的一种能够堵水防渗的回灌井的具体施工步骤如下:
[0044]预制钢片环1，并在回灌井井管6外侧预先焊接卡槽2。
[0045]探明回灌位置处土层分布，区分隔水土层4和拟回灌承压含水层5，确定回灌井沉淀管8、过滤器7、井管6的长度。
[0046]将连接有导管的橡胶气球3放入卡槽2内，导管末端分别与加压器具、测压表、减压器具连接。
[0047]用加压器具通过导管对橡胶气球3加压以使其胀起并充满卡槽，停止加压并维持橡胶气球3中的压力。
[0048]在地面将回灌井沉淀管8、过滤器7、井管6对接固定后沉入预先钻好的井孔内，连接橡胶气球3的导管也随之沉入井孔内。
[0049]向过滤器7外壁与拟回灌承压含水层5间投入砂砾至过滤器7以上2m~3m作为砂砾过滤层9 ;在砂砾的围填面以上填入海带，再围填粘土球直至预留卡槽2顶面处作为粘土球隔水层10。
[0050]将预制的钢片环I套在井管6顶部并沉入井孔，下沉过程中观察测压表的读数，当读数随着钢片环I的下沉而同步稳定增大后，用减压器具对橡胶气球3放气减压，并迅速下沉钢片环I直至无法继续下沉，同时缓慢拔出连接橡胶气球3的导管，此时钢片环I的小直径侧壁压进卡槽3中，橡胶气球3则被钢片环2挤在卡槽3与钢片环2的空隙中。
[0051]对井管6管壁与井孔孔壁间浇筑混凝土以形成混凝土堵水层11，浇筑过程中对混凝土进行同步振动捣实直至井口。
[0052]尽管上面结合附图和优选实施例对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种能够堵水防渗的回灌井，包括井孔，所述井孔中心由下到上依次设置有对接固定的沉淀管、过滤器、井管，所述过滤器外部的所述井孔内设置有砂砾过滤层，所述砂砾过滤层的顶部位于所述过滤器以上2m?3m处，其特征在于， 所述井管外侧位于回灌井过滤器上方7m?IOm处焊接有卡槽，所述卡槽包括侧壁和底面，所述卡槽的底面与所述井管外壁焊接，所述卡槽的侧壁顶部缩径至与井管间形成一环形的敞口 ； 所述卡槽内插装有钢片环，所述钢片环是由大直径侧壁和小直径侧壁通过水平圆环连接而成的钢制环状构件，该水平圆环与大直径侧壁和小直径侧壁分别形成直角；所述钢片环的小直径侧壁与所述井管外壁贴合并插入于所述卡槽内，所述钢片环的大直径侧壁与井孔内壁贴合； 所述砂砾过滤层顶部至所述钢片环的水平圆环之间设置有粘土球隔水层，所述钢片环的水平圆环至井口设置有混凝土堵水层。
2.根据权利要求1所述的一种能够堵水防渗的回灌井，其特征在于，所述钢片环的水平圆环上环向均布有预留孔洞。
3.根据权利要求2所述的一种能够堵水防渗的回灌井，其特征在于，所述钢片环上的预留孔洞设置有4?6个。
4.根据权利要求1所述的一种能够堵水防渗的回灌井，其特征在于，所述钢片环和所述卡槽的钢片厚度均为6mm?8mm。
5.根据权利要求1所述的一种能够堵水防渗的回灌井，其特征在于，所述钢片环的大直径侧壁高度为200mm?400mm，所述钢片环的小直径侧壁高度为300mm?500mm且等于所述卡槽的总高度；所述钢片环的小直径侧壁的高度大于等于所述井管直径。
6.根据权利要求1所述的一种能够堵水防渗的回灌井，其特征在于，所述卡槽的总高度300mm?500mm,所述卡槽底面的宽度为20mm?30mm,所述卡槽的敞口宽度为12mm?15mm。
7.根据权利要求1所述的一种能够堵水防渗的回灌井，其特征在于，所述卡槽底面与井管通过双面角焊缝焊接。
8.根据权利要求1所述的一种能够堵水防渗的回灌井，其特征在于，所述回灌井井管、所述过滤器、所述沉淀管均为不锈钢管。
【文档编号】E02D3/00GK203569555SQ201320656048
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】郑刚, 曾超峰 申请人:天津大学