一种水下复合止水套管装置的制作方法

本发明涉及水下降水技术领域，具体为一种水下复合止水套管装置。

背景技术：

“水下降水技术”是一种特殊情况下的降水技术，它是指在江、河、湖、海等水体下的土层中进行降水的技术，主要目的是为了降低水体下土层中地下水的水头压力和水位，减小对穿越该土层的盾构、管道等地下工程施工时的危害，与传统陆上降水不同，水下降水施工作业面位于水面上，降水管需竖向穿越水体，在降水管井竖向穿越土层时，降水管井四周容易产生间隙，导致上层水体沿管井周围下渗，上部水流、潮汐和波浪荷载对降水管井存在一定的影响。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水下复合止水套管装置，具备防止上层水体沿管井周围下渗，且能抵抗上部水流、潮汐和波浪荷载对降水管井的影响等优点，解决了在降水管井竖向穿越土层时，降水管井四周容易产生间隙，导致上层水体沿管井周围下渗，上部水流、潮汐和波浪荷载对降水管井存在一定的影响的问题。

（二）技术方案

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水下复合止水套管装置，包括降水管井，所述降水管井的外部包括钢套管、第一凹槽、粘土填充物和粘土球填充物，所述钢套管的内壁与降水管井的表面套接，所述第一凹槽位于钢套管的底部开设，所述第一凹槽的内壁顶部与粘土填充物的表面固定连接，所述粘土填充物的底部与粘土球填充物的顶部固定连接，所述粘土球填充物的表面与第一凹槽的内壁底部固定连接，所述粘土填充物的内壁和粘土球填充物的内壁均与降水管井的表面滑动连接。

所述降水管井的内部包括中粗砂滤料和滤网，所述中粗砂滤料位于降水管井的内壁底部设置，所述降水管井的内壁并位于中粗砂滤料的上方与滤网的表面固定连接。

进一步的，所述钢套管的表面包括支撑板、第二凹槽、第一限位环、第二限位环、支撑杆和支撑环，所述支撑板的内壁与钢套管的表面滑动连接，所述第二凹槽位于支撑板的底部开设，所述钢套管的表面并位于支撑板上方与第一限位环的内壁螺纹连接，所述钢套管的表面并位于第二凹槽内部与第二限位环的内壁螺纹连接，所述第二限位环的表面与支撑杆靠近第二限位环的一侧固定连接，所述支撑杆远离第二限位环的一侧支撑环的内壁固定连接，所述支撑环的表面与第二凹槽的内壁滑动连接。

进一步的，所述支撑板的内壁包括通孔、固定机构、第一固定板、螺纹杆、推动块和把手块，所述通孔位于支撑板的上表面开设，所述通孔的内壁与固定机构的表面固定连接，所述固定机构的内壁顶部与第一固定板的表面固定连接，所述第一固定板的内壁与螺纹杆的表面螺纹连接，所述螺纹杆的上下两侧分别与推动块的顶部和把手块的底部固定连接，所述推动块的表面与固定机构的内壁滑动连接。

进一步的，所述固定机构包括固定套筒、第二固定板、固定环、气管、固定块、滑槽、挡环和气孔，所述通孔的内壁与固定套筒的表面固定连接，所述固定套筒的内壁底部与第二固定板的表面固定连接，所述第二固定板的上表面与固定环的底部固定连接，所述固定环的前后两侧均与固定套筒的内壁固定连接，所述固定环的内壁与气管的表面固定连接，所述气管的表面与固定块的内壁滑动连接，所述滑槽位于固定套筒的左右两侧开设，所述滑槽的内壁与固定块的表面滑动连接，所述固定块的表面靠近固定环的一侧与挡环的表面固定连接，所述气孔分别位于固定环的上表面和气管的上表面开设，所述固定套筒的内壁顶部与第一固定板的表面固定连接，所述推动块的表面与固定套筒的内壁滑动连接。

进一步的，所述固定套筒的底部包括第一锥形块，所述第一锥形块的顶部与固定套筒的底部固定连接。

进一步的，所述固定块的表面包括第二锥形块，所述第二锥形块靠近固定环的一侧与固定块远离固定环的一侧固定连接。

进一步的，所述滑槽的内部包括密封槽和密封垫，所述密封槽位于滑槽的内壁开设，所述密封槽的内壁与密封垫的表面粘接，所述密封垫的内壁与固定块的表面滑动连接。

进一步的，所述第一限位环的表面包括防滑环，所述防滑环的内壁与第一限位环的表面粘接。

进一步的，所述通孔的数量为四个，且四个通孔以钢套管为中心呈对称分布。

工作原理：钢套管打入水下土层深度按套管在土层中的被动土压力及套管在水体中承受的流水压力及波高荷载经计算后确定，并通过第一限位环和第二限位环调节支撑板在钢套筒上的位置，将钢套管打入水下土层内，然后将降水管井插入钢套筒内，同时，支撑板与水下土层接触，固定套筒插入水下土层内，转动把手块，通过螺纹杆使推动块向下移动，将推动块下方的气体通过气孔推入气管内，进而推动固定块向远离固定环的一侧移动，将固定块插入水下土层内部。

本发明的有益效果是：

1、该水下复合止水套管装置，通过设置钢套管、第一凹槽、粘土填充物和粘土球填充物，在穿越水体部分采用大于管井直径的钢套管隔离江水，钢套管下插到水底不透水土层一定深度且不穿透，在钢套筒内形成管井作业空间，同时方便管井的定位和垂直度控制。同时，为了阻断降水管井竖向穿越水底不透水土层时形成的空隙，采取在钢套管和降水管井间填入粘土填充物和粘土球填充物，阻断上部水体和目标降水层的通道，可以有效防止上层水体沿管井周围下渗，并且能抵抗上部水流、潮汐和波浪荷载对降水管井的影响。

2、该水下复合止水套管装置，通过设置支撑板、第二凹槽、第一限位环、第二限位环、支撑杆和支撑环，支撑板与水底不透水土层接触后，对钢套筒起到支撑作用，防止水对钢套筒推力较大，导致钢套筒倾斜，同时，通过第一限位块和第二限位块将支撑板固定在钢套筒表面，便于更换需要调节支撑板的位置。

3、该水下复合止水套管装置，通过设置固定机构、第一固定板、螺纹杆、推动块和把手块，将固定套筒插入水底不透水土层内，通过固定套筒对支撑板起到限位作用，进一步提高支撑板对钢套筒的支撑作用，同时，转动把手块，通过螺纹杆使推动块向下移动，将推动块下方的气体通过气孔推入气管内，进而推动固定块向远离固定环的一侧移动，将固定块插入水底不透水土层内部，增大固定套筒与水底不透水土层之间的接触表面，进而提高固定套筒对支撑板起到限位效果。

4、该水下复合止水套管装置，通过设置第一锥形块，便于将固定机构插入水底不透水土层内部，同时，通过设置第二锥形块，便于将固定块插入水底不透水土层内部。

5、该水下复合止水套管装置，通过设置密封槽和密封垫，密封垫对固定块与滑槽之间连接处起到密封作用，防止推动块在推动气体时，推动块下方的气体通过固定块与滑槽之间连接处泄露出来，导致进入气管内的气体较少，进而使气体对固定块的推力减小。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1中a处放大图；

图3为本发明图1中b处放大图；

图4为本发明结构的正视图；

图5为本发明图4中c处放大图。

附图中标记分述如下：1降水管井、2钢套管、3第一凹槽、4粘土填充物、5粘土球填充物、6中粗砂滤料、7滤网、8支撑板、9第二凹槽、10第一限位环、11第二限位环、12支撑杆、13支撑环、14通孔、15固定机构、151固定套筒、152第二固定板、153固定环、154气管、155固定块、156滑槽、157挡环、158气孔、16第一固定板、17螺纹杆、18推动块、19把手块、20第一锥形块、21第二锥形块、22密封槽、23密封垫、24防滑环。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

请参阅图1-5，一种水下复合止水套管装置，包括降水管井1，降水管井1的外部包括钢套管2、第一凹槽3、粘土填充物4和粘土球填充物5，钢套管2的内壁与降水管井1的表面套接，钢套管2下插到水底不透水土层一定深度且不穿透，在钢套筒内形成管井作业空间，同时方便管井的定位和垂直度控制，第一凹槽3位于钢套管2的底部开设，第一凹槽3的内壁顶部与粘土填充物4的表面固定连接，粘土填充物4的底部与粘土球填充物5的顶部固定连接，粘土球填充物5的表面与第一凹槽3的内壁底部固定连接，粘土填充物4的内壁和粘土球填充物5的内壁均与降水管井1的表面套接，为了阻断降水管井1竖向穿越水底不透水土层时形成的空隙，采取在钢套管2和降水管井1间填入粘土填充物4和粘土球填充物5，阻断上部水体和目标降水层的通道。

降水管井1的内部包括中粗砂滤料6和滤网7，中粗砂滤料6位于降水管井1的内壁底部设置，中粗砂滤料6对水起到过滤作用，降水管井1的内壁并位于中粗砂滤料6的上方与滤网7的表面固定连接，滤网7对中粗砂滤料6起到阻挡作用，防止中粗砂滤料6扩散到水中，对水造成污染，钢套管2的表面包括支撑板8、第二凹槽9、第一限位环10、第二限位环11、支撑杆12和支撑环13，支撑板8的内壁与钢套管2的表面滑动连接，支撑板8与水底不透水土层接触后，对钢套筒起到支撑作用，第二凹槽9位于支撑板8的底部开设，钢套管2的表面并位于支撑板8上方与第一限位环10的内壁螺纹连接，第一限位环10的表面包括防滑环24，防滑环24的内壁与第一限位环10的表面粘接，钢套管2的表面并位于第二凹槽9内部与第二限位环11的内壁螺纹连接，第二限位环11的表面与支撑杆12靠近第二限位环11的一侧固定连接，支撑杆12远离第二限位环11的一侧支撑环13的内壁固定连接，支撑环13的表面与第二凹槽9的内壁滑动连接，通过第一限位块和第二限位块将支撑板8固定在钢套筒表面，便于更换需要调节支撑板8的位置，支撑板8的内壁包括通孔14、固定机构15、第一固定板16、螺纹杆17、推动块18和把手块19，通孔14位于支撑板8的上表面开设，通孔14的数量为四个，且四个通孔14以钢套管2为中心呈对称分布，通孔14的内壁与固定机构15的表面固定连接，固定机构15的内壁顶部与第一固定板16的表面固定连接，第一固定板16的内壁与螺纹杆17的表面螺纹连接，螺纹杆17的上下两侧分别与推动块18的顶部和把手块19的底部固定连接，转动把手块19，通过螺纹杆17使推动块18上下移动，推动块18的表面与固定机构15的内壁滑动连接，固定机构15包括固定套筒151、第二固定板152、固定环153、气管154、固定块155、滑槽156、挡环157和气孔158，通孔14的内壁与固定套筒151的表面固定连接，将固定套筒151插入水底不透水土层内，通过固定套筒151对支撑板8起到限位作用，进一步提高支撑板8对钢套筒的支撑作用，固定套筒151的内壁底部与第二固定板152的表面固定连接，固定套筒151的底部包括第一锥形块20，第一锥形块20的顶部与固定套筒151的底部固定连接，通过设置第一锥形块20，便于将固定机构15插入水底不透水土层内部，第二固定板152的上表面与固定环153的底部固定连接，固定环153的前后两侧均与固定套筒151的内壁固定连接，固定环153的内壁与气管154的表面固定连接，气管154的表面与固定块155的内壁滑动连接，滑槽156位于固定套筒151的左右两侧开设，滑槽156的内壁与固定块155的表面滑动连接，滑槽156的内部包括密封槽22和密封垫23，密封槽22位于滑槽156的内壁开设，密封槽22的内壁与密封垫23的表面粘接，密封垫23的内壁与固定块155的表面滑动连接，密封垫23对固定块155与滑槽156之间连接处起到密封作用，固定块155的表面靠近固定环153的一侧与挡环157的表面固定连接，固定块155的表面包括第二锥形块21，第二锥形块21靠近固定环153的一侧与固定块155远离固定环153的一侧固定连接，通过设置第二锥形块21，便于将固定块155插入水底不透水土层内部，气孔158分别位于固定环153的上表面和气管154的上表面开设，气管154内外的空气通过气孔158流通，固定套筒151的内壁顶部与第一固定板16的表面固定连接，推动块18的表面与固定套筒151的内壁滑动连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。