一种用于基坑降水的分层双向疏水方法及其装置与流程

本发明涉及基坑降水技术领域，尤其涉及一种用于基坑降水的分层双向疏水方法及其装置。

背景技术：

随着城市化进程的不断推进，众多复杂的地下构筑物日益增多。而基坑开挖是进行大型地下构筑物施工的首要程序。软土地区由于具有较高的含水量及压缩性等特点，在进行基坑开挖的过程中需进行必要的降水措施以疏干区域内土体，增强土体强度，保证基坑开挖的稳定性。通常情况下，针对非承压含水层，工程师们采用坑内布置疏水井的方式来降低土体含水量。

实际工程表明，在软土层进行疏水井施工过程中存在以下弊端：（1）软土的低渗透性导致疏水井的降水疏干速率缓慢，影响施工周期；（2）受限于土体自身的土体性质及滤料间隙，随着降水时间的推移，透水段的堵塞会导致井内降水速率进一步减缓；（3）对于厚度较大的土层大多需要分层开挖，现有技术在上部土层开挖后往往会导致疏干井真空失效，难以实现对深部土体的进一步疏干。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种用于基坑降水的分层双向疏水方法及其装置，通过结构相同的井结构兼做疏水井和注气井，对基坑进行联合疏干降水，解决解决疏干降水时真空度受限较大，难以提供并维持较高的降水压力差，通过注气井增加邻近土体孔隙水压力，增加疏水井与土体的压力差，加速土中水的疏干，提升疏干效率。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于基坑降水的分层双向疏水方法，其特征在于：在基坑场地内间隔布置井结构，所述井结构兼做疏水井与注气井；所述疏水井用于对所述基坑场地进行抽取疏水，所述注气井用于向所述基坑场地内注入高压气体。

将一所述井结构作为疏水井对所述基坑场地进行抽取疏水时，将与其临近的另一所述井结构作为注气井向所述基坑场地内注入高压气体；运行一段时间后，将作为疏水井的该井结构作为注气井向所述基坑场地内注入高压气体，而将作为注气井的另一井结构作为疏水井对所述基坑场地进行抽取疏水，如此互换循环，实现双向疏水。

所述井结构包括若干过滤段以及分别设置在各所述过滤段之间的所述密封段；在完成基坑场地内浅部土层疏水后挖除由浅至深的第一个密封段和第二个密封段之间的土体并割除所述第二段密封段以上井结构，继续在所述第二个密封段高度位置进行双向疏水，完成疏水后继续挖土，并按此顺序依次实施至所述井结构的范围全部土体开挖完成，实现分层双向疏水。

一种涉及上述的用于基坑降水的分层双向疏水方法的装置，其特征在于：所述装置包括井结构，所述井结构包括井管段、密封段、过滤段以及沉淀管段，其中所述沉淀管段位于所述井结构的底部，其顶端连接所述过滤段，所述过滤段连接所述密封段，所述密封段连接所述井管段。

所述井管段采用金属或塑料材料管材，通过焊接或机械连接与所述井结构的其他部位连接。

所述密封段包括无孔井管段和密封结构，其中所述密封结构设置在所述无孔井管段的外围。

所述密封结构为设置在所述无孔井管段外围的包裹体，所述包裹体连接有注浆管，通过所述注浆管向所述包裹体内注浆形成注浆体从而构成所述密封结构。

所述过滤段可采用带孔井管、透水材料井管或透水滤管组成，所述过滤段外围设置有透水滤料。

所述沉淀管段采用金属或塑料管材。

所述装置还包括出水系统和注气系统，所述出水系统和所述注气系统可分别与所述井结构相连接。

本发明的优点是：1）真空井加注气井的组合能有效提高疏干降水效率；2）采用相同的疏水井与注气井结构避免了成井方式差异所带来的施工难度，疏水井与注气井采用间隔布置方便疏水过程中疏水井与注气井的互换；3）采用降水-开挖-再降水这种分层开挖方式可显著提升对厚层土的疏干效果；4）疏水井与注气井的循环互换能极大改善井内由于长期定向流动造成的局部堵塞现象，增强土体空隙之间的连通性，扩大排水通道，增加疏水井内的出水量。故本发明在显著提升疏干降水成效，同时具有较强可实施性和可靠性。

附图说明

图1为本发明井结构示意图；

图2为本发明井的不同平面布置图；

图3为本发明实施例密封段结构示意图；

图4为本发明实施例过滤段示意图；

图5为本发明实施例步骤二示意图；

图6为本发明实施例步骤三示意图；

图7为本发明实施例步骤四示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-7所示，图中标记1-8、4.1-4.2、5.1-5.2分别表示为：疏水井1、注气井2、井管段3、密封段4、过滤段5、沉淀管段6、出水系统7、注气系统8、无孔井管段4.1、注浆管4.2、土工布袋4.3、注浆体4.4、圆孔滤管5.1、滤料5.2。

实施例：本发明实施例中的用于基坑降水的分层双向疏水方法，该实施例主体主要由疏水井1与注气井2联合实现，其中疏水井1与注气井2的成井方式相同，即两者的井结构相同。如图1所示，疏水井和注气井2均包括井管段3、密封段4、过滤段5、沉淀管段6。

其中，井管段3采用金属管材，通过焊接或可靠机械连接与井结构其他部位连接，主要起到连接件的作用。

如图3所示，密封段4包括无孔井管段4.1、注浆管4.2、土工布袋4.3与注浆体4.4。其中，作为包裹体的土工布袋4.3固定于无孔井管4.1外壁上，其上部引出注浆管4.2用于注浆体4.4的注入；通过注浆管4.2向土工布袋4.3内注浆形成注浆体4.4，以在无孔井管段4.1的外侧形成密封结构，该密封结构可紧贴在井结构的孔壁上，从而实现密封，提高疏水效果。密封段4的长度及个数根据现场土层及分层情况确定，本实施例列举的是如图1或图2所示的三段密封段4；而在实际工程中，可根据实际情况可相应增加或相应减少密封段4的数量。

如图4所示，过滤段5由圆孔滤管5.1及滤料5.2组成。圆孔滤管5.1上均匀成孔形成透水结构，并在外侧填充滤料5.2。过滤段5的长度及个数根据现场土层及分层情况确定，本实施例列举三段过滤段5，而在实际工程中，可根据实际情况可相应增加或相应减少密封段4的数量。

如图1或图2所示，沉淀管段6位于整个井结构的底部，采用金属管材，用于沉淀进入井结构中的杂质。

如图1或图2所示，在基坑场地内还布置有，出水系统7和注气系统8。其中，出水系统7可与井结构相连接并采用真空压力泵进行疏干井内的抽真空，同时井内设出水管，汇集如井内地下水通过出水管由真空吸至地表排入排水管道。而注气系统8则可与井结构相连接并采用气压泵外接管道形成注气系统。

本实施例中的分层双向疏水方法的具体实施过程如下：

1）平整基坑场地后，采用机械施工的方式成井至指定深度；根据现场情况确定疏水井1与注气井2的间隔分布形式，如图2所示（并不局限于此）；同时按照图1的形式制作安装该实施系统。

疏水井1和注气井2在安排布置时，确保每口疏水井1的周边邻近有注气井2，同时每口注气井2周边邻近有疏水井1，依据实际工况布置具体分布方式。

2）通过注浆管4.2向土工布袋4.3内注浆形成注浆体4.4，待注浆体强度满足要求后形成有效密封段5；出水系统7对疏水井1进行抽真空抽水，注气系统8向注气井2中注入带压气体，进行单向疏水，疏水运行一段时间后，调整管道布置，向疏水井1中注入带压气体，在注气井2中进行抽真空抽水，进行另外方向疏水，双向疏水可根据需要循环进行，如图5所示。

利用疏水井1与注气井2联合疏干降水方式来解决疏干降水时真空度受限较大，难以提供并维持较高的降水压力差，通过注气井2增加邻近土体孔隙水压力，增加疏水井1与土体的压力差，加速土中水的疏干，提升疏干效率；

同时由于疏水井1与注气井2的井结构一致，在长时间疏干降水后疏干效率可能下降时，通过向疏水井1中注气，注气井2中抽真空的方法解决由于长时间抽水导致疏水井周边土体孔隙率下降和透水段透水率降低的问题。

3）进行第一层土开挖，完成开挖后割除第二密封段4以上井结构，继续重复进行双向疏水过程，完成下部土层的疏干，如图6所示。

4）完成下部土疏干后，进行第二层土开挖，完成开挖后割除第三密封段4以上井结构，继续进行双向疏水过程，进行最后一层土体的疏干，如图7所示。采用降水-开挖-再降水这种分层开挖方式可显著提升对厚层土的疏干效果。

5）完成后最后土体疏干后，挖出剩余土体，完成基坑场地的疏水作业。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换故在此不一一赘述。