專利名稱：雙套管真空深井井點降水施工方法
技術領域：
本發明涉及的是一種降水施工方法，特別是一種雙套管真空深井井點降水施工方法，屬于建筑工程領域。
背景技術：
在高層建筑基礎和地下結構物施工過程中，往往需要進行深基坑開挖。在地下水位較高的地區，為保證基坑開挖面干燥，便于工人作業或為了通過排水來提高基坑內側土體強度，基坑內一般都要進行降水。當基坑底部以下地層含有微承壓水或承壓水時，為保證基坑底部不產生承壓水突涌和坑底隆起，往往也需要對承壓水或微承壓水進行抽水降壓處理。
經對現有技術的文獻檢索發現，高秀理著《基坑開挖和土方開挖》，收錄于黃紹銘、高大釗主編、孫更生主審的《軟土地基與地下工程》第十篇第七節中，中國建筑工業出版社2005年7月第二版，ISBN7-112-07208-5/TU·6436(13162)，該文介紹基坑降水要根據土層的地質條件、降水深度和工程特點等，合理選擇井點類型。軟土地基中常用的井點類型包括單級輕型井點、多級輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井井點、真空深井井點。其中真空深井井點降水方法是20世紀90年代在上海地區發展起來的新穎降水方法，它是在深井井點基礎上，將井管封閉起來抽真空，變重力集水為真空集水，再用泵將井水排出達到降水目的，由于用真空泵和深井泵分別承擔地下水的集水和排水功能，井內的真空狀態可加強集水作用，使滲透系數比較小(滲透系數≤10-7cm/s)的淤泥質黏土釋水能力大大提高。同時只要提高水泵揚程，抽水深度基本不受限制，其降水效果比較穩定，可靠，因此這種方法比較適用于軟土地區大深度降水工程，近年來在上海及周邊地區深基坑工程中應用廣泛。于志軍著《上海新世界商城基坑深井泵結合真空泵降水》一文中也記載了上海地區一個運用真空深井井點實施深基坑降水的實例，收錄于趙志縉、應惠清主編的《簡明深基坑工程施工設計手冊》10.5.3節中，中國建筑工業出版社2000年4月第一版，ISBN7-112-04090-6/TU·3208(9549)。
但是目前現有的真空深井井點僅僅是簡單地將真空裝置裝在深井井點的井點管上，真空集水和抽水在同一空間內，而水泵的吸水口、泵體、管路、管路與井點接口均無法作到嚴格氣密。在類似上海地區的低滲透性軟土地層中，實際施工時抽水和抽氣(即真空度保持)只能先后進行，即首先關閉井點頂部蓋板，開啟真空泵，是井點內部產生負壓，利用真空集水；當水位到達一定高度后，關閉真空泵，打開蓋板，放下水泵抽水，水位降低后再將水泵取出，關閉蓋板，開啟真空泵，進入下一循環。這種施工方法的缺陷是不能始終穩定地保持真空度，真空集水效果不能充分發揮，降低了降水效果；真空度損失大，一般僅能夠達到0.5MPa；而且抽水狀態和抽氣狀態轉換必須人工操作，勞動強度大，管理困難，影響施工質量。
發明內容
本發明針對現有技術的不足和缺陷，提供一種雙套管真空深井井點降水施工方法，可以在降水過程中穩定地保持較高真空度，提高降水效果，且降水過程中無需轉換工作狀態，降低勞動強度，便于管理，尤其適用于土層滲透性較低的軟土地區。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明是一種雙套管真空深井井點降水施工方法，針對于目前真空深井井點抽水時無法保持真空度的缺陷，將以往的單套管真空深井井點改為雙套管真空深井井點，泵設置于內套管內，在內外套管之間用真空泵或其他抽氣裝置制造真空負壓，內套管底部與外套管連通部位低于水泵吸水口，故始終被井點底部的積水完全浸沒，且內套管本身為氣密結構，因此真空區域和水泵的工作區域完全分隔開來，無論泵抽水、檢修，也無論泵及其管路能否保持氣密，內外套管之間都可以穩定地保持真空，地下水因此可以在持續的真空集水作用下，更快、更多地進入井點，降水效果由此得到大幅度改善。
以下對本發明進一步描述，方法的具體步驟如下(1)、井點管加工內、外套管事先采用鋼板卷制，焊接成型。外套管下部與過濾器連接，過濾器形式與深井井點相同。內套管也直接可采用無縫鋼管，其底部敞開，長度比外套管短1m。內、外套管必須每段進行水密、氣密試驗。檢驗合格后，運至現場。如采用包網過濾器，則在現場焊接墊筋，包覆過濾網。
(2)、成孔根據現場地層情況和其他條件，可以選用各類回轉鉆機或旋挖鉆機成孔，護壁方式可選用泥漿護壁或清水護壁，成孔完成后，應進行清孔，將孔內泥漿比重指標控制在規范規定要求內。
(3)、下外套管利用鉆機或吊車將外套管分節吊起，焊接找中器后，垂直沉入孔內，節與節之間采用焊接連接，焊縫要求達到水密、氣密要求。
(4)、填礫在外套管和孔壁之間對稱填充砂礫濾料，濾料級配可按照本地深井井點的施工經驗選擇或參見GB 50027-2001《供水水文地質勘察規范》。
(6)、止水在需要降水的含水層以上，填筑粘土球止水。
(7)、洗井采用活塞和壓縮空氣聯合洗井，洗井要求可參見CJJ13-87《供水水文地質鉆探與鑿井操作規程》。
(8)、無負壓試抽洗井完畢后，將水泵放入外套管內，在無負壓狀態下試抽至出水清澈。
(9)、下內套管內套管分節沉放或整根起吊后垂直沉放到外套管中央位置，如分節沉放，采用焊接連接，焊縫須保證水密、氣密。內外套管頂部保持平齊，用蓋板封閉，蓋板呈環形，與內外套管均焊接，焊縫須保證水密、氣密。蓋板上開設真空泵接口和壓力表。
(10)、施加真空等待自然進水將其淹沒，也可向井內適當灌水將內套管底端淹沒，然后將真空泵連接到蓋板的真空泵接口上，開啟真空泵，在內外套管之間造成真空。
(11)、正式安裝水泵將正式運行需要的水泵安放在內套管內，泵吸水口底部須高于內套管底部，可設置自動液位開關，保證水位上升到設定的高水位時自動開啟，下落到設定的低水位時自動關閉。
(12)、正式運行安裝調試完畢后，井點可正式運行，正常運行時真空泵始終開啟，保證一定真空度，即使水泵檢修，也不影響真空泵運作。水泵在液位開關控制下自動運行，保持降水。
以往的實踐經驗證明，在滲透性比較差的土層中降水，井點內部保持真空負壓狀態可以大幅度提高降水效果，這是由于真空負壓和水壓力共同作用，加快了地下水向井點內流動的速度。本發明的原理就是采取隔離措施，使得水泵抽水不影響抽氣，從而使得真空負壓可以保持連續，以往的頂部活絡蓋板改為固定焊接結構，氣密性大幅度提高，所能到達的真空度也可以大大提高，這樣降水效果就比傳統的真空深井井點大幅度提高。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
某基坑工程開挖深度15m，地面以下20m~30m深度為微承壓含水粉土層，水頭高度為地面以下6m，為保證基坑底部不產生隆起、管涌，根據《地基基礎設計規范》(DGJ08一11-1999)要求，必須降低地下水水位6.4m。因此在基坑內設置若干口雙套管真空深井井點來實施降水。以下對其中一口井施工工藝的工序進一步描述(1)、井點管加工外套管事先采用鋼板卷制，焊接成型，總長度31m，外徑500mm，壁厚6mm，分為9節，其下部3節設置過濾器，長度為9m，過濾器形式為圓孔包網過濾器，開孔率20％。內套管采用無縫鋼管，外徑351mm，壁厚8mm，長度30m，分為3節，長度分別為12m、12m、6m。內套管和外套管每段均進行0.4Mpa的水密試驗和0.8Mpa氣密試驗。檢驗合格后，運至現場。過濾器部分在現場焊接墊筋，包覆過濾網。
(2)、成孔根據現場地層情況，選用GPS-10型鉆機成孔，護壁方式為自造泥漿護壁，成孔直徑為800mm，成孔完成后，進行清孔，將孔內泥漿比重控制1.10以下。
(3)、下外套管利用鉆機自身起重能力將外套管分節吊起，焊接對找中器后，垂直沉入孔內，節與節之間采用焊接連接，焊縫按水密、氣密要求實施。
(4)、填礫在外套管和孔壁之間對稱填充砂礫濾料，濾料級配按照本地深井井點的施工經驗選擇D50＝2mm，D10＝0.5mm的中砂。
(6)、止水在20m~15m深度范圍內，填筑粘土球止水。
(7)、洗井采用活塞和壓縮空氣聯合洗井8小時以上，并滿足出水含砂量體積比小于1/20000。
(8)、無負壓試抽洗井完畢后，將潛水泵放入外套管內，抽水至出水清澈。
(9)、下內套管內套管采用汽車吊分節起吊，垂直沉放到外套管中央，節之間為焊接連接，焊縫按水密、氣密要求施工。井點頂部設外徑550mm，內徑375mm，壁厚8mm的環形蓋板，與內外套管均焊接，焊縫須保證水密、氣密。蓋板上設真空泵接口和壓力表。
(10)、施加真空將真空泵連接到蓋板的真空泵接口上，待自然進水將內套管底部淹沒后開啟真空泵，在內外套管之間造成真空，真空度保持在0.8MPa以上。
(11)、正式安裝水泵將正式運行需要的水泵安放在內套管內，泵吸水口底部高度為29m。泵電源與自動液位開關相連，水位上升到16m深度自動開啟，下落28m深度自動關閉。
(12)、正式運行開啟真空泵，始終保證真空度達到0.8MPa以上，水泵檢修時也不必關閉真空泵。水泵可在液位開關控制下自動運行，也可以人工視工程需要開關。
本實施例證明，采用本發明施工的雙套管真空深井井點真空度可以穩定地保持在0.8MPa以上，而以往的真空深井井點真空度只能斷續地保持在0.5MPa左右。因此，在其他參數相同的情況下，采用本發明的井點出水量明顯大于同深度的普通深井井點，而在出水量相同的情況下，井點插入含水層深度可以大大縮短。在軟土地區的深基坑工程中，由于控制地層沉降的需要，某些情況下圍護墻深度是按超過井點深度1m以上設計的，在同樣降水能力下，采用本發明可以大幅度縮短井點長度，從而減小圍護墻體深度，大幅度降低工程造價。另外，此發明避免工人反復提升、放下水泵，減輕勞動強度，也保證了降水過程的穩定性和工程安全性。
權利要求
1.一種雙套管真空深井井點降水施工方法，其特征在于將單套管真空深井井點改為雙套管真空深井井點，泵設置于內套管內，在內外套管之間用真空泵制造真空負壓，內套管底部與外套管連同部位低于水泵吸水口，故始終被水浸沒，且內套管本身為氣密結構，因此真空區域和水泵的工作區域完全被井點底部的積水完全分隔開來，內外套管之間能穩定地保持真空，地下水在持續的真空集水作用下進入加速井點。
2.根據權利要求1所述的雙套管真空深井井點降水施工方法，其特征是，包括如下步驟(1)、井點管加工內、外套管事先采用鋼板卷制，焊接成型，外套管下部與過濾器連接，過濾器形式與深井井點相同，內套管或者直接采用無縫鋼管，內套管底部敞開，長度比外套管短1m，內、外套管必須每段進行水密、氣密試驗，檢驗合格后，運至現場；(2)、成孔選用回轉鉆機或旋挖鉆機成孔，護壁方式選用泥漿護壁或清水護壁，成孔完成后，進行清孔，控制孔內泥漿比重指標；(3)、下外套管利用鉆機或吊車將外套管分節吊起，焊接找中器后，垂直沉入孔內，節與節之間采用焊接連接，焊縫必須保證水密、氣密；(4)、填礫在外套管和孔壁之間對稱填充砂礫濾料；(6)、止水在需要降水的含水層以上，填筑粘土球止水；(7)、洗井采用活塞和壓縮空氣聯合洗井；(8)、無負壓試抽洗井完畢后，將水泵放入外套管內，在無負壓狀態下試抽至出水清澈；(9)、下內套管內套管分節沉放或整根起吊后垂直沉放到外套管中央位置，內外套管頂部保持平齊，用蓋板封閉，蓋板呈環形，與內外套管均焊接，焊縫須保證水密、氣密，蓋板上開設真空泵接口和壓力表；(10)、施加真空向井內灌水將內套管底端淹沒，或等待自然進水，將其淹沒，然后將真空泵連接到蓋板的真空泵接口上，開啟真空泵，在內外套管之間造成真空；(11)、正式安裝水泵將正式運行需要的水泵安放在內套管內，泵吸水口底部高于內套管底部，設置自動液位開關，保證水位上升到設定的高水位時自動開啟，下落到設定的低水位時自動關閉；(12)、正式運行安裝調試完畢后，井點正式運行，正常運行時真空泵始終開啟，保證真空度達到0.8MPa以上，即使水泵檢修，也不影響真空泵運作，水泵在自動液位開關控制下自動運行，保持降水。
3.根據權利要求2所述的雙套管真空深井井點降水施工方法，其特征是，步驟(1)中，所述的內、外套管，如采用包網過濾器，則在現場焊接墊筋，包覆過濾網。
4.根據權利要求2所述的雙套管真空深井井點降水施工方法，其特征是，步驟(2)中，所述的控制孔內泥漿比重指標，是指將孔內泥漿比重指標控制在CJJ13-87《供水水文地質鉆探與鑿井操作規程》要求的范圍內。
5.根據權利要求2所述的雙套管真空深井井點降水施工方法，其特征是，步驟(4)中，所述的填充砂礫濾料，濾料級配按照本地深井井點的施工經驗選擇或參見GB 50027-2001《供水水文地質勘察規范》。
6.根據權利要求2所述的雙套管真空深井井點降水施工方法，其特征是，步驟(7)中，所述的洗井，其要求參見CJJ13-87《供水水文地質鉆探與鑿井操作規程》。
7.根據權利要求2所述的雙套管真空深井井點降水施工方法，其特征是，步驟(9)中，所述的分節沉放，節與節之間采用焊接連接，焊縫須保證水密、氣密。
全文摘要
一種雙套管真空深井井點降水施工方法，屬于建筑工程領域。本發明將單套管真空深井井點改為雙套管真空深井井點，泵設置于內套管內，在內外套管之間用真空泵制造真空負壓，內套管底部與外套管連同部位低于水泵吸水口，故始終被水浸沒，且內套管本身為氣密結構，因此真空區域和泵的工作區域完全被井點底部的積水完全分隔開來，內外套管之間都能穩定地保持真空，地下水在穩定的真空作用下進入井點。本發明可以在降水過程中穩定地保持較高真空度，提高降水效果，且降水過程中無需轉換工作狀態，降低勞動強度，便于管理，尤其適用于土層滲透性較低的軟土地區。
文檔編號E02D19/20GK1952272SQ200610118379
公開日2007年4月25日 申請日期2006年11月16日 優先權日2006年11月16日
發明者朱雁飛, 楊國祥, 婁榮祥, 沈尉, 吳林高 申請人:上海隧道工程股份有限公司