一种预充填滤料具有反滤功能的水位管的制作方法

本实用新型属于岩土工程监测技术领域，尤其是涉及一种预充填滤料具有反滤功能的水位管。

背景技术：

在岩土工程监测中，地下水位是最普遍、最重要的地下水监测要素。当进行地下水位观测时，常需要在地层中钻孔埋设水位管，然后采用水位计观测水位管中的水位变化。现有的水位管一般由底盖、沉淀管、滤水管、闭水管、束节、顶盖等组成，其中滤水管设置于含水层中，带有滤水孔，上接闭水管，下连沉淀管，是水位管最重要的组成部分。

当含水层中地下水进入滤水管内，会将细颗粒泥砂带入水位管中，因此需要采取措施对泥砂进行过滤。现有方法是将滤水管外包土工布，在滤水管与钻孔之间填充滤料，通过土工布和滤料的联合作用对泥砂进行过滤，该方法对于地层稳定性较好、深度较浅的水位孔较为适用。但是当地下水位埋藏较深，需要进行深孔钻探时，工程上常需采用泥浆护壁法成孔，成孔后孔底泥浆难以清理干净，面临的主要问题是滤料难以填充密实，导致滤层的过滤效果变差，细颗粒的泥浆极易渗入水位管内，形成沉淀。此外，如果钻孔孔壁不稳定(如遇到破碎地层、水敏性地层、软土地层等)，当由孔口向滤水管与钻孔之间填充滤料时，极易因孔壁卡堵、坍塌或者缩孔而造成钻孔与滤水管之间的滤料填充不实甚至填充失败，难以起到滤层的作用，仅依靠滤水管外包的土工布难以完全阻止土中的细颗粒进入管内，长期累积会导致管底沉淀大量泥浆，严重时无法观测到真实水位，导致水位观测孔失效。因此，现如今缺少一种结构简单，设计合理的预充填滤料具有反滤功能的水位管，能简便、快速完成水位管安装，滤水管对接简便，且能有效保证滤水管中内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管的同轴性，通过填充内层滤料和填充外层滤料，解决滤水管因滤料填充不良、过滤效果差导致的水位管失效问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种预充填滤料具有反滤功能的水位管，其结构简单、设计合理且投入成本较低、使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成水位管安装，滤水管对接简便，且能有效保证滤水管中内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管的同轴性，通过填充内层滤料和填充外层滤料，解决滤水管因滤料填充不良、过滤效果差导致的水位管失效问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种预充填滤料具有反滤功能的水位管，其特征在于：包括由下至上设置在钻孔内的底盖、沉淀管、滤水管和闭水管，所述闭水管的上端设置有顶盖，所述滤水管的数量为多段，相邻两段滤水管间通过直通束节连接，多段所述滤水管的结构和尺寸均相同，每段所述滤水管均包括由内至外且同轴布设的内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管，所述内层滤水管外设置有外包土工布，所述外包土工布和中层滤水管之间填充内层滤料，所述中层滤水管与外层滤水管之间填充外层滤料，所述内层滤水管的下端与沉淀管连接，所述沉淀管位于中层滤水管的内部且与中层滤水管同轴布设，所述内层滤水管的上端与闭水管连接，所述内层滤料和外层滤料内由下至上均间隔设置有分隔定位环，所述内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管上均设置有滤水孔，所述内层滤水管、沉淀管和闭水管的结构均相同，所述底盖的侧壁上设置有拉环，所述拉环内设置有钢丝绳，且钢丝绳延伸至钻孔外部与卷扬机连接。

上述的一种预充填滤料具有反滤功能的水位管，其特征在于：所述分隔定位环包括第一分隔定位环和第二分隔定位环，所述第一分隔定位环和第二分隔定位环的数量均为多个，所述第一分隔定位环和第二分隔定位环均为圆环形分隔定位环，所述内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管均为圆形滤水管；

所述第一分隔定位环的内径与内层滤水管的外径相互贴合，所述第一分隔定位环的外径与中层滤水管的内径相互贴合，所述第二分隔定位环的内径与中层滤水管的外径相互贴合，所述第二分隔定位环的外径与外层滤水管的内径相互贴合。

上述的一种预充填滤料具有反滤功能的水位管，其特征在于：所述底盖为锥形底盖，所述底盖与沉淀管、中层滤水管、外层滤水管之间均为承插式连接。

上述的一种预充填滤料具有反滤功能的水位管，其特征在于：所述内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管均为硬质PVC滤水管，且内层滤水管与沉淀管、闭水管之间通过均直通束节进行连接，所述外层滤水管与闭水管之间通过异径束节进行连接。

上述的一种预充填滤料具有反滤功能的水位管，其特征在于：所述滤水孔为均沿内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管的长度方向进行布设的多列滤水孔，相邻两列所述滤水孔呈交错布置。

上述的一种预充填滤料具有反滤功能的水位管，其特征在于：所述内层滤水管的内径D1，所述中层滤水管直径的内径D2，所述外层滤水管的内径D3，且所述内层滤水管的壁厚δ1的取值范围为1.5mm～2.0mm，所述中层滤水管的壁厚δ2的取值范围为2.5mm～3.5mm；所述外层滤水管的壁厚δ3的取值范围为3.5mm～5.0mm；

所述内层滤料的粒径为d1，所述外层滤料的粒径为d2，所述的d1取值范围为d1≤(D2－D1-δ1)/3，所述的d2取值范围为d2≤(D3－D2－δ2)/3，且所述d1＜d2。

上述的一种预充填滤料具有反滤功能的水位管，其特征在于：所述底盖、沉淀管、中层滤水管、外层滤水管中设置有穿过底盖、沉淀管、中层滤水管和外层滤水管的固定件。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且施工简便，投入成本较低。

2、使用操作简便且使用效果好、实用价值高，通过设置内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管，且在内层滤水管与中层滤水管间填充土工布和内层滤料，在中层滤水管和外层滤水管间填充外层滤料，形成反滤层结构，可极大减少细颗粒泥浆渗入滤水管内产生的泥浆沉淀，解决造成水位管失效问题。

3、施工成本低廉，土工布、内层滤料、外层滤料填充和滤水管安装一体化完成，克服了钻孔壁卡堵、坍塌、缩孔等而造成滤料填充不实或无法填充的问题，且能简便、快速完成滤水管接管过程。

4、通过在底盖中设置钢丝绳，水位管自重压力作用于底部，采用卷扬机吊放至钻孔内，避免了水位管因自重过大可能引起的拉断问题。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且投入成本较低、使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成水位管安装，滤水管对接简便，且能有效保证滤水管中内层滤水管、中层滤水管和外层滤水管的同轴性，通过填充内层滤料和填充外层滤料，解决滤水管因滤料填充不良、过滤效果差导致的水位管失效问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为本实用新型滤水管的对接安装示意图。

附图标记说明:

1—沉淀管； 2—滤水管； 2-1—内层滤水管；

2-2—中层滤水管； 2-3—外层滤水管； 3—闭水管；

4—直通束节； 5—异径束节； 6—底盖；

7—顶盖； 8-1—第一分隔定位环； 8-2—第二分隔定位环；

9—滤水孔； 10—外包土工布； 11-1—内层滤料；

11-2—外层滤料； 12—拉环； 13—钢丝绳；

14—钻孔； 15—卷扬机。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型包括由下至上设置在钻孔14内的底盖6、沉淀管1、滤水管2和闭水管3，所述闭水管3的上端设置有顶盖7，所述滤水管2的数量为多段，相邻两段滤水管2间通过直通束节4连接，多段所述滤水管2的结构和尺寸均相同，每段所述滤水管2均包括由内至外且同轴布设的内层滤水管2-1、中层滤水管2-2和外层滤水管2-3，所述内层滤水管2-1外设置有外包土工布10，所述外包土工布10和中层滤水管2-2之间填充内层滤料11-1，所述中层滤水管2-2与外层滤水管2-3之间填充外层滤料11-2，所述内层滤水管2-1的下端与沉淀管1连接，所述沉淀管1位于中层滤水管2-2的内部且与中层滤水管2-2同轴布设，所述内层滤水管2-1的上端与闭水管3连接，所述内层滤料11-1和外层滤料11-2内由下至上均间隔设置有分隔定位环，所述内层滤水管2-1、中层滤水管2-2和外层滤水管2-3上均设置有滤水孔9，所述内层滤水管2-1、沉淀管1和闭水管3的结构均相同，所述底盖6的侧壁上设置有拉环12，所述拉环12内设置有钢丝绳13，且钢丝绳13延伸至钻孔14外部与卷扬机15连接。

本实施例中，所述滤水管2的数量为多段，位于钻孔14内最下部的滤水管2称为第一段滤水管，所述第一段滤水管包括由内至外且同轴布设的第一段内层滤水管、第一段中层滤水管和第一段外层滤水管。

本实施例中，所述分隔定位环包括第一分隔定位环8-1和第二分隔定位环8-2，所述第一分隔定位环8-1和第二分隔定位环8-2的数量均为多个，所述第一分隔定位环8-1和第二分隔定位环8-2均为圆环形分隔定位环，所述内层滤水管2-1、中层滤水管2-2和外层滤水管2-3均为圆形滤水管；

所述第一分隔定位环8-1的内径与内层滤水管2-1的外径相互贴合，所述第一分隔定位环8-1的外径与中层滤水管2-2的内径相互贴合，所述第二分隔定位环8-2的内径与中层滤水管2-2的外径相互贴合，所述第二分隔定位环8-2的外径与外层滤水管2-3的内径相互贴合。

本实施例中，所述底盖6为锥形底盖，所述底盖6与沉淀管1、中层滤水管2-2、外层滤水管2-3之间均为承插式连接。

本实施例中，所述内层滤水管2-1、中层滤水管2-2和外层滤水管2-3均为硬质PVC滤水管，且内层滤水管2-1与沉淀管1、闭水管3之间通过均直通束节4进行连接，所述外层滤水管2-3与闭水管3之间通过异径束节5进行连接。

本实施例中，所述滤水孔9为均沿内层滤水管2-1、中层滤水管2-2和外层滤水管2-3的长度方向进行布设的多列滤水孔，相邻两列所述滤水孔呈交错布置。

本实施例中，所述内层滤水管2-1的内径D1，所述中层滤水管2-2直径的内径D2，所述外层滤水管2-3的内径D3，且所述内层滤水管2-1的壁厚δ1的取值范围为1.5mm～2.0mm，所述中层滤水管2-2的壁厚δ2的取值范围为2.5mm～3.5mm；所述外层滤水管2-3的壁厚δ3的取值范围为3.5mm～5.0mm；

所述内层滤料11-1的粒径为d1，所述外层滤料11-2的粒径为d2，所述的d1取值范围为d1≤(D2－D1-δ1)/3，所述的d2取值范围为d2≤(D3－D2－δ2)/3，且所述d1＜d2。

实际施工过程中，所述内层滤料11-1的粒径大于所述外包土工布10的有效孔径。

实际施工过程中，所述外层滤料11-2的粒径大于所述滤水孔9的孔径。

本实施例中，所述底盖6、沉淀管1、中层滤水管2-2、外层滤水管2-3中设置有穿过底盖6、沉淀管1、中层滤水管2-2和外层滤水管2-3的固定件。

本实施例具体实施时，首先由内而外依次将沉淀管1、所述第一段中层滤水管、所述第一段外层滤水管与底盖6承插式连接，将所述固定件依次穿过底盖6、沉淀管1、所述第一段中层滤水管、所述第一段外层滤水管，从而将底盖6、沉淀管1、所述第一段中层滤水管、所述第一段外层滤水管固定连接，然后将所述第一段内层滤水管安装在沉淀管1的上端，所述第一段内层滤水管、所述第一段中层滤水管和所述第一段外层滤水管的管顶高程依次降低20～50cm，且使所述第一段内层滤水管、所述第一段中层滤水管和所述第一段外层滤水管同轴布设，在所述第一段内层滤水管外设置有第一段外包土工布，再在所述第一段外包土工布和所述第一段中层滤水管之间填充第一段内层滤料，在所述第一段中层滤水管和所述第一段外层滤水管之间填充第一段外层滤料，在填充所述第一段内层滤料和所述第一段外层滤料的过程中，每填充2～3m厚的所述第一段内层滤料时，设置第一段分隔定位环，每填充2～3m厚的所述第一段外层滤料时，设置第二段分隔定位环，直至填充至段第一段外层滤水管的顶部时，完成第一段滤水管的安装，所述第一段滤水管安装后，采用卷扬机15通过钢丝绳13将所述第一段滤水管、沉淀管1和底盖6吊放至钻孔14内；然后，通过直通束节4在所述第一段内层滤水管、所述第一段中层滤水管和所述第一段外层滤水管上端分别续接第二段内层滤水管、第二段中层滤水管和第二段外层滤水管，完成第二段滤水管的安装，所述第二段滤水管安装后，采用卷扬机15通过钢丝绳13将所述第二段滤水管吊放至钻孔14内，依次完成多段滤水管的安装，形成滤水管2，能够简便、快速地便完成多段滤水管的接管过程；最后，所述滤水管2安装完成之后，采用异径束节5将外层滤水管2-3与闭水管3连接，并对滤水管2上部进行封堵，将内层滤水管2-1与闭水管3连接，继续采用卷扬机15通过钢丝绳13将闭水管3下方直至底盖6与钻孔14的底部接触，采用常规水位管埋设钻孔的回填方法进行回填处理，从而简便、快速完成水位管安装，滤水管2对接简便，且能有效保证滤水管2中内层滤水管2-1、中层滤水管2-2和外层滤水管2-3的同轴性，通过填充内层滤料11-1和填充外层滤料11-2，解决滤水管因滤料填充不良、过滤效果差导致的水位管失效问题。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。