专利名称：双套管真空深井井点降水施工方法
技术领域：
本发明涉及的是一种降水施工方法，特别是一种双套管真空深井井点降水施工方法，属于建筑工程领域。
背景技术：
在高层建筑基础和地下结构物施工过程中，往往需要进行深基坑开挖。在地下水位较高的地区，为保证基坑开挖面干燥，便于工人作业或为了通过排水来提高基坑内侧土体强度，基坑内一般都要进行降水。当基坑底部以下地层含有微承压水或承压水时，为保证基坑底部不产生承压水突涌和坑底隆起，往往也需要对承压水或微承压水进行抽水降压处理。
经对现有技术的文献检索发现，高秀理著《基坑开挖和土方开挖》，收录于黄绍铭、高大钊主编、孙更生主审的《软土地基与地下工程》第十篇第七节中，中国建筑工业出版社2005年7月第二版，ISBN7-112-07208-5/TU·6436(13162)，该文介绍基坑降水要根据土层的地质条件、降水深度和工程特点等，合理选择井点类型。软土地基中常用的井点类型包括单级轻型井点、多级轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、真空深井井点。其中真空深井井点降水方法是20世纪90年代在上海地区发展起来的新颖降水方法，它是在深井井点基础上，将井管封闭起来抽真空，变重力集水为真空集水，再用泵将井水排出达到降水目的，由于用真空泵和深井泵分别承担地下水的集水和排水功能，井内的真空状态可加强集水作用，使渗透系数比较小(渗透系数≤10-7cm/s)的淤泥质黏土释水能力大大提高。同时只要提高水泵扬程，抽水深度基本不受限制，其降水效果比较稳定，可靠，因此这种方法比较适用于软土地区大深度降水工程，近年来在上海及周边地区深基坑工程中应用广泛。于志军著《上海新世界商城基坑深井泵结合真空泵降水》一文中也记载了上海地区一个运用真空深井井点实施深基坑降水的实例，收录于赵志缙、应惠清主编的《简明深基坑工程施工设计手册》10.5.3节中，中国建筑工业出版社2000年4月第一版，ISBN7-112-04090-6/TU·3208(9549)。
但是目前现有的真空深井井点仅仅是简单地将真空装置装在深井井点的井点管上，真空集水和抽水在同一空间内，而水泵的吸水口、泵体、管路、管路与井点接口均无法作到严格气密。在类似上海地区的低渗透性软土地层中，实际施工时抽水和抽气(即真空度保持)只能先后进行，即首先关闭井点顶部盖板，开启真空泵，是井点内部产生负压，利用真空集水；当水位到达一定高度后，关闭真空泵，打开盖板，放下水泵抽水，水位降低后再将水泵取出，关闭盖板，开启真空泵，进入下一循环。这种施工方法的缺陷是不能始终稳定地保持真空度，真空集水效果不能充分发挥，降低了降水效果；真空度损失大，一般仅能够达到0.5MPa；而且抽水状态和抽气状态转换必须人工操作，劳动强度大，管理困难，影响施工质量。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种双套管真空深井井点降水施工方法，可以在降水过程中稳定地保持较高真空度，提高降水效果，且降水过程中无需转换工作状态，降低劳动强度，便于管理，尤其适用于土层渗透性较低的软土地区。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明是一种双套管真空深井井点降水施工方法，针对于目前真空深井井点抽水时无法保持真空度的缺陷，将以往的单套管真空深井井点改为双套管真空深井井点，泵设置于内套管内，在内外套管之间用真空泵或其他抽气装置制造真空负压，内套管底部与外套管连通部位低于水泵吸水口，故始终被井点底部的积水完全浸没，且内套管本身为气密结构，因此真空区域和水泵的工作区域完全分隔开来，无论泵抽水、检修，也无论泵及其管路能否保持气密，内外套管之间都可以稳定地保持真空，地下水因此可以在持续的真空集水作用下，更快、更多地进入井点，降水效果由此得到大幅度改善。
以下对本发明进一步描述，方法的具体步骤如下(1)、井点管加工内、外套管事先采用钢板卷制，焊接成型。外套管下部与过滤器连接，过滤器形式与深井井点相同。内套管也直接可采用无缝钢管，其底部敞开，长度比外套管短1m。内、外套管必须每段进行水密、气密试验。检验合格后，运至现场。如采用包网过滤器，则在现场焊接垫筋，包覆过滤网。
(2)、成孔根据现场地层情况和其他条件，可以选用各类回转钻机或旋挖钻机成孔，护壁方式可选用泥浆护壁或清水护壁，成孔完成后，应进行清孔，将孔内泥浆比重指标控制在规范规定要求内。
(3)、下外套管利用钻机或吊车将外套管分节吊起，焊接找中器后，垂直沉入孔内，节与节之间采用焊接连接，焊缝要求达到水密、气密要求。
(4)、填砾在外套管和孔壁之间对称填充砂砾滤料，滤料级配可按照本地深井井点的施工经验选择或参见GB 50027-2001《供水水文地质勘察规范》。
(6)、止水在需要降水的含水层以上，填筑粘土球止水。
(7)、洗井采用活塞和压缩空气联合洗井，洗井要求可参见CJJ13-87《供水水文地质钻探与凿井操作规程》。
(8)、无负压试抽洗井完毕后，将水泵放入外套管内，在无负压状态下试抽至出水清澈。
(9)、下内套管内套管分节沉放或整根起吊后垂直沉放到外套管中央位置，如分节沉放，采用焊接连接，焊缝须保证水密、气密。内外套管顶部保持平齐，用盖板封闭，盖板呈环形，与内外套管均焊接，焊缝须保证水密、气密。盖板上开设真空泵接口和压力表。
(10)、施加真空等待自然进水将其淹没，也可向井内适当灌水将内套管底端淹没，然后将真空泵连接到盖板的真空泵接口上，开启真空泵，在内外套管之间造成真空。
(11)、正式安装水泵将正式运行需要的水泵安放在内套管内，泵吸水口底部须高于内套管底部，可设置自动液位开关，保证水位上升到设定的高水位时自动开启，下落到设定的低水位时自动关闭。
(12)、正式运行安装调试完毕后，井点可正式运行，正常运行时真空泵始终开启，保证一定真空度，即使水泵检修，也不影响真空泵运作。水泵在液位开关控制下自动运行，保持降水。
以往的实践经验证明，在渗透性比较差的土层中降水，井点内部保持真空负压状态可以大幅度提高降水效果，这是由于真空负压和水压力共同作用，加快了地下水向井点内流动的速度。本发明的原理就是采取隔离措施，使得水泵抽水不影响抽气，从而使得真空负压可以保持连续，以往的顶部活络盖板改为固定焊接结构，气密性大幅度提高，所能到达的真空度也可以大大提高，这样降水效果就比传统的真空深井井点大幅度提高。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
某基坑工程开挖深度15m，地面以下20m~30m深度为微承压含水粉土层，水头高度为地面以下6m，为保证基坑底部不产生隆起、管涌，根据《地基基础设计规范》(DGJ08一11-1999)要求，必须降低地下水水位6.4m。因此在基坑内设置若干口双套管真空深井井点来实施降水。以下对其中一口井施工工艺的工序进一步描述(1)、井点管加工外套管事先采用钢板卷制，焊接成型，总长度31m，外径500mm，壁厚6mm，分为9节，其下部3节设置过滤器，长度为9m，过滤器形式为圆孔包网过滤器，开孔率20％。内套管采用无缝钢管，外径351mm，壁厚8mm，长度30m，分为3节，长度分别为12m、12m、6m。内套管和外套管每段均进行0.4Mpa的水密试验和0.8Mpa气密试验。检验合格后，运至现场。过滤器部分在现场焊接垫筋，包覆过滤网。
(2)、成孔根据现场地层情况，选用GPS-10型钻机成孔，护壁方式为自造泥浆护壁，成孔直径为800mm，成孔完成后，进行清孔，将孔内泥浆比重控制1.10以下。
(3)、下外套管利用钻机自身起重能力将外套管分节吊起，焊接对找中器后，垂直沉入孔内，节与节之间采用焊接连接，焊缝按水密、气密要求实施。
(4)、填砾在外套管和孔壁之间对称填充砂砾滤料，滤料级配按照本地深井井点的施工经验选择D50＝2mm，D10＝0.5mm的中砂。
(6)、止水在20m~15m深度范围内，填筑粘土球止水。
(7)、洗井采用活塞和压缩空气联合洗井8小时以上，并满足出水含砂量体积比小于1/20000。
(8)、无负压试抽洗井完毕后，将潜水泵放入外套管内，抽水至出水清澈。
(9)、下内套管内套管采用汽车吊分节起吊，垂直沉放到外套管中央，节之间为焊接连接，焊缝按水密、气密要求施工。井点顶部设外径550mm，内径375mm，壁厚8mm的环形盖板，与内外套管均焊接，焊缝须保证水密、气密。盖板上设真空泵接口和压力表。
(10)、施加真空将真空泵连接到盖板的真空泵接口上，待自然进水将内套管底部淹没后开启真空泵，在内外套管之间造成真空，真空度保持在0.8MPa以上。
(11)、正式安装水泵将正式运行需要的水泵安放在内套管内，泵吸水口底部高度为29m。泵电源与自动液位开关相连，水位上升到16m深度自动开启，下落28m深度自动关闭。
(12)、正式运行开启真空泵，始终保证真空度达到0.8MPa以上，水泵检修时也不必关闭真空泵。水泵可在液位开关控制下自动运行，也可以人工视工程需要开关。
本实施例证明，采用本发明施工的双套管真空深井井点真空度可以稳定地保持在0.8MPa以上，而以往的真空深井井点真空度只能断续地保持在0.5MPa左右。因此，在其他参数相同的情况下，采用本发明的井点出水量明显大于同深度的普通深井井点，而在出水量相同的情况下，井点插入含水层深度可以大大缩短。在软土地区的深基坑工程中，由于控制地层沉降的需要，某些情况下围护墙深度是按超过井点深度1m以上设计的，在同样降水能力下，采用本发明可以大幅度缩短井点长度，从而减小围护墙体深度，大幅度降低工程造价。另外，此发明避免工人反复提升、放下水泵，减轻劳动强度，也保证了降水过程的稳定性和工程安全性。
权利要求
1.一种双套管真空深井井点降水施工方法，其特征在于将单套管真空深井井点改为双套管真空深井井点，泵设置于内套管内，在内外套管之间用真空泵制造真空负压，内套管底部与外套管连同部位低于水泵吸水口，故始终被水浸没，且内套管本身为气密结构，因此真空区域和水泵的工作区域完全被井点底部的积水完全分隔开来，内外套管之间能稳定地保持真空，地下水在持续的真空集水作用下进入加速井点。
2.根据权利要求1所述的双套管真空深井井点降水施工方法，其特征是，包括如下步骤(1)、井点管加工内、外套管事先采用钢板卷制，焊接成型，外套管下部与过滤器连接，过滤器形式与深井井点相同，内套管或者直接采用无缝钢管，内套管底部敞开，长度比外套管短1m，内、外套管必须每段进行水密、气密试验，检验合格后，运至现场；(2)、成孔选用回转钻机或旋挖钻机成孔，护壁方式选用泥浆护壁或清水护壁，成孔完成后，进行清孔，控制孔内泥浆比重指标；(3)、下外套管利用钻机或吊车将外套管分节吊起，焊接找中器后，垂直沉入孔内，节与节之间采用焊接连接，焊缝必须保证水密、气密；(4)、填砾在外套管和孔壁之间对称填充砂砾滤料；(6)、止水在需要降水的含水层以上，填筑粘土球止水；(7)、洗井采用活塞和压缩空气联合洗井；(8)、无负压试抽洗井完毕后，将水泵放入外套管内，在无负压状态下试抽至出水清澈；(9)、下内套管内套管分节沉放或整根起吊后垂直沉放到外套管中央位置，内外套管顶部保持平齐，用盖板封闭，盖板呈环形，与内外套管均焊接，焊缝须保证水密、气密，盖板上开设真空泵接口和压力表；(10)、施加真空向井内灌水将内套管底端淹没，或等待自然进水，将其淹没，然后将真空泵连接到盖板的真空泵接口上，开启真空泵，在内外套管之间造成真空；(11)、正式安装水泵将正式运行需要的水泵安放在内套管内，泵吸水口底部高于内套管底部，设置自动液位开关，保证水位上升到设定的高水位时自动开启，下落到设定的低水位时自动关闭；(12)、正式运行安装调试完毕后，井点正式运行，正常运行时真空泵始终开启，保证真空度达到0.8MPa以上，即使水泵检修，也不影响真空泵运作，水泵在自动液位开关控制下自动运行，保持降水。
3.根据权利要求2所述的双套管真空深井井点降水施工方法，其特征是，步骤(1)中，所述的内、外套管，如采用包网过滤器，则在现场焊接垫筋，包覆过滤网。
4.根据权利要求2所述的双套管真空深井井点降水施工方法，其特征是，步骤(2)中，所述的控制孔内泥浆比重指标，是指将孔内泥浆比重指标控制在CJJ13-87《供水水文地质钻探与凿井操作规程》要求的范围内。
5.根据权利要求2所述的双套管真空深井井点降水施工方法，其特征是，步骤(4)中，所述的填充砂砾滤料，滤料级配按照本地深井井点的施工经验选择或参见GB 50027-2001《供水水文地质勘察规范》。
6.根据权利要求2所述的双套管真空深井井点降水施工方法，其特征是，步骤(7)中，所述的洗井，其要求参见CJJ13-87《供水水文地质钻探与凿井操作规程》。
7.根据权利要求2所述的双套管真空深井井点降水施工方法，其特征是，步骤(9)中，所述的分节沉放，节与节之间采用焊接连接，焊缝须保证水密、气密。
全文摘要
一种双套管真空深井井点降水施工方法，属于建筑工程领域。本发明将单套管真空深井井点改为双套管真空深井井点，泵设置于内套管内，在内外套管之间用真空泵制造真空负压，内套管底部与外套管连同部位低于水泵吸水口，故始终被水浸没，且内套管本身为气密结构，因此真空区域和泵的工作区域完全被井点底部的积水完全分隔开来，内外套管之间都能稳定地保持真空，地下水在稳定的真空作用下进入井点。本发明可以在降水过程中稳定地保持较高真空度，提高降水效果，且降水过程中无需转换工作状态，降低劳动强度，便于管理，尤其适用于土层渗透性较低的软土地区。
文档编号E02D19/20GK1952272SQ200610118379
公开日2007年4月25日 申请日期2006年11月16日 优先权日2006年11月16日
发明者朱雁飞, 杨国祥, 娄荣祥, 沈尉, 吴林高 申请人:上海隧道工程股份有限公司