一种用于低渗透性土坡的增渗虹吸排水系统的制作方法

本发明属于低渗透性土体排水技术领域，具体涉及一种通过压入透水材料形成高渗透性网络的排水方法，特别适用于由低渗透性土地构成的地基和边坡的排水。

背景技术：

在地基处理与滑坡防治领域，及时排出土体内含有的地下水是工程治理成功与否的关键。然而，对于渗透性很低的土体，排水过程往往需要很长的时间，大大影响工程进度，提高单位时间内低渗透性土体的排水量成为解决这一问题的主要途径。

目前，在地基处理领域，常用砂井和塑料排水板作为排水通道，通过堆载预压的方式增大孔隙水压力，在土体与排水通道之间形成较大的水力梯度，作为地下水排出的动力。这种做法施工时间长，且工序复杂。而在边坡治理中，常采用重力式排水孔进行排水，确常常受排水孔堵塞的困扰。为解决这一问题，有学者采用虹吸方法对边坡进行排水，其优势是可以实现虹吸启动的自动控制，不易堵孔，且排水深度较大。然而这一方法在低渗透性土体中还存在一定问题。由于土体的渗透性低，造成进入虹吸系统集水管内的地下水流量小，虹吸暂停时间长，有失效的风险。另外，低渗透性往往导致高水力梯度，使得虹吸排水降落漏斗影响范围有限，需采用密集布置虹吸排水孔低方式解决这一问题，造成工程量大大增加。因此，有必要发明一种方法和装置，结合虹吸排水系统提高低渗透性土体的排水效率和影响范围。

技术实现要素：

针对现有技术中虹吸排水方法在低渗透性土体中排水效率低，影响范围小，需要大量人力物力等缺陷，本发明专利所要解决的技术问题是通过透水材料在低渗透性土体中压裂成网，形成高渗透性透水网络。所述的增透技术不仅可以增大低渗透性土体内部排水面积，提高排水效率，而且可以起到对排水区域在内部加固的作用，对土颗粒具有过滤作用，保证土体不会产生溶蚀破坏。结合虹吸自动排水，自动恢复，长期稳定有效的特点，实现低渗透性土体的高效、稳定和安全排水。地下水含量高、渗透性低的土体类型，如黄土、粉质黏土等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于低渗透性土坡的增渗虹吸排水系统，其特征在于：所述的用于低渗透性土坡的增渗虹吸排水系统包括压裂注入系统和虹吸排水系统，所述的压裂注入系统包括高压泵、钻孔套管、透水混凝土，所述的虹吸排水系统包括虹吸管、集水池，虹吸排水系统为扬程高于10m的高扬程虹吸排水系统，用于在地下水位抬升时自动启动虹吸，实时排出地层内地下水，控制地下水位在一个安全水位以下。

压裂注入系统的钻孔套管由透水混凝土泵送口、外套管接头、内套管管塞、内部套管、外部套管、定向注入管头、透水性集水管组成，钻孔套管通过钻孔将定向注入管头安装在低渗透性土坡中的预定位置，调整定向注入管头位置，保证透水混凝土的注入方向。高压泵与透水混凝土泵送口相连，将透水混凝土注入内部套管和外部套管之间，然后将透水混凝土从定向注入管头注入低渗透性土坡，透水混凝土沿着土体薄弱区域发展，在压裂地层岩土同时，能够充满整个裂隙空间并凝固，形成空间高渗透性排水网络，透水混凝土凝固后取下钻孔套管的外套管接头、内套管管塞，使钻孔套管的内部套管与虹吸排水系统的虹吸管相连，将水逆向灌入虹吸管并进入下端的集水管，降低虹吸管管下端高程，使管下端高程低于管上端的高程，实现初始虹吸，地下水通过空间高渗透性排水网络进入定向注入管头，再通过透水混凝土和透水性集水管进入内部套管，再通过虹吸管把水排到集水池。

所述的用于低渗透性土坡的增渗虹吸排水系统，其特征在于：所述的透水混凝土，渗透系数达到0.01～0.02m/d，采用少量水泥浆加如级配骨料，形成高空隙率的透水结构，作为 地下水渗流通道。压入黄土后，形成以集水管为中心，向四周扩散的排水网络。

所述的钻孔套管为双套管结构，内部套管和外部套管之间为透水混凝土注入通道。

所述虹吸管采用内径小于5mm的聚氨酯(PU)虹吸管，在虹吸流动过程中，可以形成弹状流，不会发生空气积累。

所述的高压泵最大可供压力为10MPa，根据定向注入管头所处位置、上覆土层厚度以及涉及的排水孔间距确定高压泵压力。

所述的钻孔套管的内部套管采用PVC管材，同时作为虹吸管的放置通道。

所述的钻孔套管的外部套管采用钢管，管端设置定型管头，定向管头在钻孔过程中同时作为钻头。

本发明的有益效果是主要表现在：

1、本发明的边坡排水系统利用高扬程虹吸原理，自动高效实时排出边坡内多余的地下水，能控制边坡地下水位在安全水位面以下，无需任何外部动力；

2、本发明通过高压将透水混凝土压入低渗透性黄土滑坡中，形成高渗透性网络通道，扩大单个虹吸排水孔产生降落漏斗的影响范围；

3、本发明形成的高渗透性网络通道，兼具排水与加固两项功能，降低地下水位的同时增加土体抗剪强度，提高边坡安全系数；

4、本发明专门针对具有低渗透性和湿陷性的黄土边坡，通过高渗透性透水网络增加排水效率，依赖虹吸排水技术自动排水，具有造价低、效率高的优势。

附图说明

图1为本发明的技术原理整体图；

图2为本发明的钻孔套管轴向剖面图；

图3是本发明的钻孔套管径向剖面图；

图中：1 地下水位；2 空间高渗透性排水网络；3 钻孔套管；4 低渗透性土坡；5 虹吸管；6 集水池；7 透水混凝土泵送口；8 外套管接头；9 内套管管塞；10 内部套管；11 外部套管；12 定向注入管头；13 透水性集水管；14 透水混凝土。

具体实施方式

本发明提供一种用于低渗透性土坡的增渗虹吸排水系统，所述的用于低渗透性土坡的增渗虹吸排水系统包括压裂注入系统和虹吸排水系统，所述的压裂注入系统包括高压泵、钻孔套管3、透水混凝土14；所述的虹吸排水系统包括虹吸管5、集水池6，虹吸排水系统为扬程高于10m的高扬程虹吸排水系统，用于在地下水位抬升时自动启动虹吸，实时排出地层内地下水，控制地下水位在一个安全水位以下，压裂注入系统的钻孔套管3由透水混凝土泵送口7、外套管接头8、内套管管塞9、内部套管10、外部套管11、定向注入管头12、透水性集水管13组成，钻孔套管3通过钻孔将定向注入管头12安装在低渗透性土坡4中的预定位置，调整定向注入管头12位置，保证透水混凝土14的注入方向，高压泵与透水混凝土泵送口7相连，将透水混凝土14注入内部套管10和外部套管11之间，然后将透水混凝土14从定向注入管头12注入低渗透性土坡4，透水混凝土14沿着土体薄弱区域发展，在压裂地层岩土同时，能够充满整个裂隙空间并凝固，形成空间高渗透性排水网络2，透水混凝土14凝固后取下钻孔套管3的外套管接头8、内套管管塞9，使钻孔套管3的内部套管10与虹吸排水系统的虹吸管5相连，将水逆向灌入虹吸管5并进入下端的集水管13，降低虹吸管5管下端高程，使管下端高程低于管上端的高程，实现初始虹吸，地下水通过空间高渗透性排水网络2进入定向注入管头12，再通过透水混凝土14和透水性集水管13进入内部套管10，再通过虹吸管5把水排到集水池6。