一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井的制作方法

本发明涉及基坑降水工程领域，尤其涉及一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井。

背景技术：

随着城市建设的高速发展，高层、超高层建筑物和地下建筑物不断增多，基坑向大深度、大面积方向发展已成为必然趋势，由于基坑开挖深度的大幅度增加，工程师们所面临的地质条件越来越复杂，设计和施工的难度也越来越大。为了避免基坑在开挖过程中产生流砂、管涌，基坑壁土体坍塌现象，保证基坑的安全稳定，施工的顺利进行，防止与地下水有关的土体渗透变形，要避免在水下作业，不仅要考虑支护措施的可靠性与经济性，同时还必须重视基坑降水工程，确保基坑的降水效果，才能保证基坑的安全稳定。

然而自然界的含水系统绝大多数具有多层性，伴随着基坑开挖深度的增加，在基坑降水设计时经常会遇到要同时处理多个含水层的难题，并且这些含水层往往具有承压性，一旦处理不当，就会造成重大的工程事故。目前，在深基坑降水工程中，传统的方法是将各个含水层的降水井分设，致使基坑内布设井数过多，妨碍了正常的开挖支护施工工序，增加了基坑降水工程的造价和工期，在安全性和经济性两方面都不尽人意。可见针对多层含水系统，需要设计出一种兼具可靠性和经济性的降水系统，以确保基坑工程施工过程的安全可靠。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井，包括：井管、成井钻孔孔壁、排水主管、封孔段、第一含水层反滤料段、止水段、第二含水层反滤料段、潜水泵；

井管沿成井钻孔孔壁布置，排水主管沿井管布置，三者同轴；井管外壁与成井钻孔孔壁间的容置空间从上往下依次为封孔段、第一含水层反滤料段、止水段和第二含水层反滤料段，封孔段、第一含水层反滤料段、止水段和第二含水层反滤料段彼此间是在建造的时候直接搭建在一起的，上下两段之间不连通；井管从上往下依次为第一实管、第一含水层滤管、第二实管、第二含水层滤管和沉淀管；第一实管壁、第二实管壁及沉淀管壁不可渗水，第一含水层滤管壁及第二含水层滤管壁可以渗水；第一实管、第一含水层滤管、第二实管、第二含水层滤管和沉淀管彼此间是通过焊接连接在一起的，上下两管之间连通；排水主管下端连接潜水泵深入到第二含水层滤管的中部，排水主管上端出水口连接基坑外排水系统；封孔段和止水段用来隔水，防止含水层中地下水在井管和成井钻孔孔壁之间渗流；第一含水层反滤料段和第二含水层反滤料段用来将渗水排出并防止井壁周围砂土或岩石的颗粒流入井管内，并支撑和保护成井钻孔孔壁；第一含水层滤管和第二含水层滤管用来过滤细砂和粉砂杂质，避免这些杂质进入降水泵和淤塞井管；沉淀管自然沉淀流入井管内的细小砂粒和岩屑，防止第一含水层滤管和第二含水层滤管被沉淀物堵塞。

进一步地，封孔段与止水段的填料为φ20～40mm的粘土球。

进一步地，第一含水层反滤料段与第二含水层反滤料段的填料包括φ2～3mm的绿豆砂。

进一步地，将井管最底端预留的一段实管作为沉淀管。

进一步地，针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井在成井施钻过程中须打穿两层及以上的相对隔水层。

进一步地，第一含水层反滤料段和第二含水层反滤料段以及第一含水层滤管和第二含水层滤管对应于含水层。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：操作过程简单，降水过程稳定可靠，实现多个含水层的共同排水，提高了降水效率，减少了降水井的数量，降低了工程造价，缩短了降水工程的施工工期，具有较高的实用性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井的结构图；

图2是本发明实施例中一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井的俯视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的实施例提供了一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井，该混合降水井是针对两个或两个以上含水层同时作用而设计的特殊降水井。在实际生产中，可根据地下工程涉及到的含水层数量来灵活焊接组装。通过地层勘探所得数据，根据各含水层的厚度从地面向下交替布设实管和滤管。相对于常规降水井，该混合降水井，具有一井多能、同时起效的特点，极大地提高了降水效率，优化了降水方案。

请参考图1和图2，图1是本发明实施例中一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井的结构图，图2是本发明实施例中一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井的俯视图，一种针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井包括：井管1、成井钻孔孔壁2、排水主管3、封孔段4、第一含水层反滤料段5、止水段6、第二含水层反滤料段7、潜水泵13；

排水主管3、井管1和成井钻孔孔壁2均为圆形，井管1沿成井钻孔孔壁2布置，排水主管3沿井管1布置，三者同轴；井管1外壁与成井钻孔孔壁2间的容置空间从上往下依次为封孔段4、第一含水层反滤料段5、止水段6和第二含水层反滤料段7，封孔段4、第一含水层反滤料段5、止水段6和第二含水层反滤料段7彼此间是在建造的时候直接搭建在一起的，上下两段之间是不连通的；井管1从上往下依次为第一实管8、第一含水层滤管9、第二实管10、第二含水层滤管11和沉淀管12；第一实管壁、第二实管壁及沉淀管壁不可渗水，第一含水层滤管壁及第二含水层滤管壁可以渗水；第一实管8、第一含水层滤管9、第二实管10、第二含水层滤管11和沉淀管12之间彼此间是通过焊接连接在一起的，上下两管之间是连通的；

排水主管下端连接潜水泵深入到第二含水层滤管11的中部，排水主管上端出水口连接基坑外排水系统；封孔段4和止水段6用来隔水，防止含水层中地下水在井管和成井钻孔孔壁之间渗流；第一含水层反滤料段5和第二含水层反滤料段7用来将渗水排出并防止井壁周围砂土或岩石的颗粒流入井管内，并支撑和保护成井钻孔孔壁；第一含水层滤管9和第二含水层滤管11用来过滤细砂和粉砂杂质，避免这些杂质进入降水泵和淤塞井管；沉淀管12自然沉淀流入井管内的细小砂粒和岩屑，防止第一含水层滤管和第二含水层滤管被沉淀物堵塞；根据不同情况的需求，沉淀管12的高度可以改变。

在井管1外壁与成井钻孔孔壁2间的容置空间内相对应的位置填充反滤料，封孔段和止水段填充粘土球，用来隔水，防止含水层中地下水在井管和成井钻孔孔壁之间渗流；根据地层勘察的结果，确定含水层的分布、厚度和层数等，井管1交替布置第一实管、第一含水层滤管、第二实管和第二含水层滤管，实管壁不可渗水，含水层滤管壁可渗水；第一含水层反滤料段5和第二含水层反滤料段7以及第一含水层滤管9和第二含水层滤管11对应于含水层，第一含水层反滤料段5和第二含水层反滤料段7，用来将渗水排出并防止井管壁周围砂土或岩石的颗粒流入井管1内，同时还起到支撑和保护成井钻孔孔壁2的作用；第一含水层滤管9和第二含水层滤管11用来汇集含水层中的水，并过滤含水层中的细小砂粒和岩屑；

总之，各段的作用是用来隔水，防止含水层中地下水在井管和成井钻孔孔壁之间渗流，以致于造成抽水主管及井管的失稳破坏。

井管外壁与成井钻孔孔壁之间的容置空间自上而下分段填充不同的填料：封孔段与止水段的填料为φ20～40mm的粘土球，用来阻隔下层的承压水；第一含水层反滤料段与第二含水层反滤料段的填料为φ2～3mm的绿豆砂等砂石滤料，在井管最底端预留一段实管作为沉淀管。

沉淀管12自然沉淀经过第一含水层滤管9和第二含水层滤管11流入井管1内的细小砂粒和岩屑，防止第一含水层滤管9和第二含水层滤管11被沉淀物堵塞；排水主管3下端连接潜水泵13深入到第二含水层滤管11中部，排水主管3上端出水口连接基坑外排水系统，潜水泵13通过抽水主管3将各含水层汇聚的地下水输送到基坑外排水系统中。

本发明中针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井的成井工艺按照常规管井施工工艺进行，但是钻孔过程中须打穿两层甚至两层以上相对隔水层，为保证成井质量，以实现混合降水井的预期功能，需采取以下技术措施：

钻进控制：

针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井在成井施钻过程中须打穿两层甚至两层以上相对隔水层，承压水因水头差产生渗流对成井钻孔孔壁的稳定性有很大影响，易塌孔；在拉清过程中应减少拍浆、控制钻具稳定性，保持成井钻孔孔壁的稳定。

滤料控制：

因针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井连通了两个含水层，中间仅用粘土球阻隔下层承压水，因此在投料时要保证粘土球厚度与均匀程度，并严格控制滤料及粘土层的填位。防止在挖第一含水层及以上部分时，在井不开启的情况下，下部承压水沿井壁渗出。

在具体使用过程中，对于每一口针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井的操作步骤如下：电源通电后，潜水泵开始工作，将各含水层汇聚的地下水通过抽水主管输送到基坑外排水系统中。基坑开挖期间根据承压水的水位、基坑开挖深度、开挖处的土层地质条件等因素综合考虑降水。在满足基坑不发生突涌的前提下，尽量少抽水。降水维持过程中，考虑不同地段开挖深度的不同，应根据挖土程序的需要及地下室主体的施工进度，合理调整混合井开启数量。可采用局部施工地段集中开启部分降水井，而适当关闭其它区域部分降水井，具体开启数量以现场实测水位降深为准并加以控制调整。基坑降水任务完成后，混合降水井的封井工艺按照常规工法进行即可。

针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井，在基坑开挖至上层含水层时实现上层含水层的疏干作用与下层含水层的减压作用，后期开挖至设计标高后又可以起到深部承压含水层的减压作用；运用该针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井进行降水时，对洗井、抽水、封井等工序无明显影响；并且操作简便，降水过程稳定可靠，绿色环保；该针对多层含水系统设计的深基坑混合降水井可以实现多个含水层的共同排水，极大地提高了降水效率，大大减少了降水井的数量。从而扩大了施工空间、降低了工程造价、缩短了降水工程施工工期，具有较高的实用价值和市场前景。

本发明的有益效果是：操作过程简单，降水过程稳定可靠，实现多个含水层的共同排水，提高了降水效率，减少了降水井的数量，降低了工程造价，缩短了降水工程的施工工期，并根据深基坑工程施工的不同阶段发挥不同的效用，起到疏干作用和减压作用，具有较高的实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。