用于沼气静压排放的内嵌式可回收水土过滤装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于沼气静压排放的内嵌式可回收水土过滤装置及其操作方法，适用于地铁施工中沼气排放，尤其是软土地区地铁施工，属地铁施工技术领域。

背景技术：

随着我国地下空间不断发展，地下沼气作为影响地铁施工的危害因素之一，对地铁工程的施工及建设有着非常不利影响，因此，在地铁施工中通常采取预先排气方式减小地下沼气对在建地铁施工及运营的影响。软土地区地铁施工时地下沼气通常采取静压排放法，即通过静压和上拔探杆的方式排放沼气，在探杆下端部安装一次性锥头以便增大杆端压强，使得探杆顺利进入设计排放深度，当沼气通过压差沿着探杆内部上升时，在探杆口连接各种阀门、沉淀池(气液分离器)、压力计和流量计测试沼气压力和流量。常规的排气施工方法需在探杆下端部设置钻眼、过滤网和活动探头，目的在于便于土中气体从探杆端口和孔眼中进入探杆内部从而排放到地表释放，但是简单的钻眼和过滤网很难过滤沼气中携带的水土杂质，另外因活动探头的脱离而形成的探杆端口更加快了地层中的水土流失，增大沼气排放区域因水土流失而产生土层沉降，影响周围建筑物或构筑物安全稳定性，降低施工质量，再者为避免影响后期盾构施工，损伤盾构设备，孔位布置需在隧道结构线外侧3～5m范围内布置，极易造成沼气的不完全排放，影响隧道结构的稳定性及机组人员安全，因此，常规的软土地区沼气静压排放施工中采用的钻眼、过滤网及活动探头所组成的过滤装置，往往加大了施工成本、增加了施工难度且水土过滤效果不佳。

技术实现要素：

为了克服软土地区地铁施工中现有沼气静压排放水土过滤装置成本高、工期长、过滤效果差等不足，本发明提供的用于沼气静压排放的内嵌式可回收水土过滤装置，能有效地克服上述沼气排放中采用常规水土过滤装置及其操作方法的缺点。本装置不但可以实现对沼气夹带水土杂质的有效过滤，而且工期短、操作方便、造价低、过滤效果佳。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于沼气静压排放的内嵌式可回收水土过滤装置，包括外筒管套、内芯套管和过滤组件，所述外筒管套的下部为锥尖，所述外筒管套的上部管壁设有透气孔，所述内芯套管的上部与探杆下端部连接，所述内芯套管的下部伸入所述外筒管套的内腔，所述内芯套管的下端与所述外筒管套的内腔固定连接，所述外筒管套的上部内壁与所述内芯套管的下部外壁之间为供所述过滤组件安装的过滤空腔，所述过滤空腔内安装过滤组件，所述内芯套管的中部设有排水孔道，所述排水孔道与所述过滤空腔连通。

进一步，所述过滤组件包括外钢丝网管片、中钢丝网管片和内钢丝网管片，所述外钢丝网管片靠接在所述外筒管套的上部内壁，所述外钢丝网管片与中钢丝网管片之间设置砂石过滤层，所述中钢丝网管片与内钢丝网管片之间设置泥石过滤层，所述内钢丝网管片靠接在所述内芯套管的下部外壁。

优选的，所述砂石过滤层由砂石过滤片、膨胀橡胶和砂石过滤片顺序逐次安装形成。

所述泥石过滤层由泥石过滤片、膨胀橡胶和泥石过滤片顺序逐次安装形成。

再进一步，所述内芯套管的上部与探杆下端部螺纹连接。

所述内芯套管的下端与所述外筒管套的内腔螺纹连接。

本实用新型的有益效果主要表现在：(1)操作简单、工期短。由于采用了内嵌式过滤设计，既满足了水土过滤的要求，又减小了探杆上拔时锥头带来的侧阻力，保证杆件的快速上拔，减小施工难度，节省了施工工期。(2)成本低。由于该装置可随锥头上拔重新回收利用，可实现装置的重复循环利用，减少了施工成本(3)过滤效果好。由于采用了砂石、泥浆分层式过滤，突破了原有过滤装置单一的过滤类型，使得沼气排放时夹带水土杂质过滤更加充分、效果更好，减少土层沉降对周围环境及盾构施工的影响。(4)无障碍物遗留，后期盾构施工方便。由于常规过滤装置不可回收锥头会在土体内留存有锥头障碍物，在后续盾构施工中因锥头障碍物存在不但损坏盾构刀盘而且造成工期延长，经济损失巨大。而内嵌式可回收水土过滤装置能解决障碍物遗留土层中的难题，后期盾构施工方便。(5)沼气排放孔可灵活布置，排气效果好。由于常规过滤装置不可回收锥头障碍物存在，常规沼气排放孔只能布置在盾构施工区域外侧，而不能根据沼气实际埋藏位置和深度情况进行布孔，使得单靠施工区域外侧的排气孔进行排气的效果不理想，易引发施工中沼气起火等安全事故。而内嵌式可回收水土过滤装置可以根据沼气埋藏位置和深度情况进行排放孔灵活布置，突破了原有施工中只能在盾构施工区域外侧布置排放孔的局限，使得沼气排放更加彻底、效果更好。

附图说明

图1是用于沼气静压排放的内嵌式可回收水土过滤装置的剖视图。

图2是外筒管套的示意图。

图3是内芯管套的示意图。

图4是钢丝网管片的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图4，一种用于沼气静压排放的内嵌式可回收水土过滤装置，包括外筒管套1、透气孔2、排水孔道3、内芯套管4、砂石过滤片5、泥浆过滤片6、膨胀橡胶7和钢丝网管片8。

所述外筒管套1的下部为锥尖，所述外筒管套1的上部管壁设有透气孔2，所述内芯套管4的上部与探杆下端部9连接，所述内芯套管4的下部伸入所述外筒管套1的内腔，所述内芯套管4的下端与所述外筒管套1的内腔固定连接，所述外筒管套1的上部内壁与所述内芯套管4的下部外壁之间为供所述过滤组件安装的过滤空腔，所述过滤空腔内安装过滤组件，所述内芯套管4的中部设有排水孔道3，所述排水孔道3与所述过滤空腔连通。

进一步，所述过滤组件包括外钢丝网管片、中钢丝网管片和内钢丝网管片，所述外钢丝网管片靠接在所述外筒管套的上部内壁，所述外钢丝网管片与中钢丝网管片之间设置砂石过滤层，所述中钢丝网管片与内钢丝网管片之间设置泥石过滤层，所述内钢丝网管片靠接在所述内芯套管的下部外壁。

优选的，所述砂石过滤层由砂石过滤片5、膨胀橡胶7和砂石过滤片5顺序逐次安装形成。

所述泥石过滤层由泥石过滤6片、膨胀橡胶7和泥石过滤片6顺序逐次安装形成。

再进一步，所述内芯套管4的上部与探杆下端部10螺纹连接。

所述内芯套管4的下端与所述外筒管套1的内腔螺纹连接。

某地铁施工区间地下土层中⑥2淤泥质粉质粘土和⑧2层粉质粘土均有气压较高的大量沼气，为了保证工程施工安全，需要进行沼气排放。为了获取地下土层沼气埋藏情况及沼气排放夹带水土杂质的有效过滤，采用常规沼气过滤装置过滤效果差、工期长、成本高，而采用本发明的用于沼气静压排放的内嵌式可回收水土过滤装置不但能实现过滤装置的有效过滤还能重复循环使用，极大程度降低了施工成本、加快施工进度、减少土层沉降对周围环境及盾构施工的影响。沼气排放孔以最小直径揭穿含气层，并通过生气层、储气层部位，孔深宜揭穿⑥2淤泥质粉质粘土进入⑧2层粉质粘土一定深度，单孔设计孔深45m。

本次沼气处理排放施工采用xy-100型钻机辅助引孔结合静压排放设备。由于该工程沼气含量较大且区域广，采用原有静压排放设备的过滤装置，不但成本高、工期长，而且过滤效果差。采用内嵌式可回收水土过滤装置可实现循环利用，具有费用低、工期短、后续施工方便和过滤效果好等优点。

本发明的实施方案是：

(a)根据该站点施工段土层状况及深度，选择静压法沼气处理方案，过滤装置采用用于沼气静压排放的内嵌式可回收水土过滤装置，根据沼气生气层及储气层深度设定排气深度为45m。

(b)孔位布置根据盾构区间沼气分布提前测量标注沼气排放孔位位置，孔位布置按梅花形布置。

(c)针对布孔位置打设地锚作为静力反压装置。对于无法打设地锚区段可采用履带式静压设备利用自重或增加配重作为反力装置，然后安装双油缸全液压传动设备。

(d)将外钢丝网管片8安装入外筒管套1内。

(e)按砂石过滤片5-膨胀橡胶7-砂石过滤片5的顺序逐次安装砂石过滤层。

(f)将中钢丝网管片8安装入外筒管套1内。

(g)按泥浆过滤片6-膨胀橡胶7-泥浆过滤片6的顺序在外筒管套1中逐次安装泥浆过滤层。

(h)将内钢丝网管片8安装入外筒管套1内。

(i)将内芯管套4通过螺纹连接与外筒管套1连接。

(j)将上述(i)步骤中安装好的装置通过螺栓将内芯管套4安装到探杆下端部9。

(k)通过静压装置将带有收缩式可回收锥头的探杆压入相应土层完成沼气压强、流量测量及排气，当沼气压强排放至小于设计工程安全值后，停止排气，上提探杆至下一指定排气土层深度进行沼气排放。

(l)当所有测试及排气施工完毕后，匀速将剩余探杆全部拔离地面，并将过滤装置从探杆下端部9取下。

(m)将内芯管套4从过滤组件拆下。

(n)将钢丝网管片8、泥浆过滤片6、膨胀橡胶7、砂石过滤片5相继从外筒管套1内拆下取出。

(o)回收锥头装置各构件，并对该沼气排放孔进行封孔处理。

(p)重复(c)～(o)步骤完成步骤(b)中所有孔位沼气排放。