气压循环式降水监控方法

摘要

本发明的一种气压循环式降水监控方法，涉及基坑降水技术领域。针对软土地区土层渗透性差，含水量高等原因导致降水周期长，土体疏干效果差的问题。步骤如下：安设降水井管，在降水井管的真空区内安装抽真空装置和抽水装置一，在降水井管的压气区内安装压气装置和抽水装置二，建立基坑降水标准模型，计算抽真空装置最大真空度时对应的抽水量QUmax，以及压气装置最大气压时对应的抽水量QPmax，根据现场抽水试验得出单井出水量Q，并建立单井出水量Q与水位下降深度的关系曲线；根据抽水量变化值△Q实时调整真空区和压气区的实际抽水量，使得真空区和压气区的实际抽水量保持一致。

权利要求

1.气压循环式降水监控方法，其特征在于，步骤如下：S1：根据降水深度及含水层位置安设降水井管，在所述降水井管的真空区内安装抽真空装置和抽水装置一，在所述降水井管的压气区内安装压气装置和抽水装置二，建立基坑降水标准模型，通过基坑降水标准模型计算抽真空装置最大真空度时对应的抽水量QUmax，以及压气装置最大气压时对应的抽水量QPmax，根据现场抽水试验得出单井出水量Q，并建立单井出水量Q与水位下降深度的关系曲线；

S2：基坑降水施工过程中，根据抽水量变化值△Q实时调整真空区和压气区的实际抽水量，使得真空区和压气区的实际抽水量保持一致，若△Q=0时，当Q1＞Q2，

在真空区调减出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q1‑Q2）÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调小真空区内的真空度，直至真空区的调减出水量达到△Qm；或者，在压气区调增出水量△Qn＝QPmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q1‑Q2）÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水量QPmax为基准，按照线性变化等比调增压气区内的气压，直至压气区的调增出水量达到△Qn；

当Q1＜Q2，

在真空区调增出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q2‑Q1）÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调大真空区的真空度，直至真空区的调增出水量达到△Qm；或者，在压气区调减水出量△Qn＝QPmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q2‑Q1）÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水量QPmax为基准，按照线性变化等比调小压气区内的气压，直至压气区的调减水出量达到△Qn；

抽水量变化值△Q＝Q‑（Q1+Q2）,其中，Q为单井出水量，Q1为抽水装置一的实际抽水量，Q2为抽水装置二的实际抽水量。

2.气压循环式降水监控方法，其特征在于，步骤如下：S1：根据降水深度及含水层位置安设降水井管，在所述降水井管的真空区内安装抽真空装置和抽水装置一，在所述降水井管的压气区内安装压气装置和抽水装置二，建立基坑降水标准模型，通过基坑降水标准模型计算抽真空装置最大真空度时对应的抽水量QUmax，以及压气装置最大气压时对应的抽水量QPmax，根据现场抽水试验得出单井出水量Q，并建立单井出水量Q与水位下降深度的关系曲线；

S2：基坑降水施工过程中，根据抽水量变化值△Q实时调整真空区和压气区的实际抽水量，使得真空区和压气区的实际抽水量保持一致，若△Q＞0时，当Q1＞Q2，

在真空区调减出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调小真空区的真空度，直至真空区调减出水量达到△Qm；或者，在压气区调增出水量△Qn＝QPmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水量QPmax为基准，按照线性变化等比调增压气区内的气压，直至压气区调增出水量达到△Qn；

当Q1＜Q2，

在真空区调增出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调大真空区的真空度，直至真空区调增出水量达到△Qm；或者，在压气区调减出水量△Qn＝QPmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水量QPmax为基准，按照线性变化等比调小压气区内的气压，直至压气区调减出水量达到△Qn；

抽水量变化值△Q＝Q‑（Q1+Q2）,其中，Q为单井出水量，Q1为抽水装置一的实际抽水量，Q2为抽水装置二的实际抽水量。

3.根据权利要求1或2所述的气压循环式降水监控方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述降水井管包括井管主体及沿其轴向设置于其内腔的隔板，所述井管主体的底端密封，所述井管主体的管壁上沿径向设有多个通孔，所述隔板将所述井管主体内腔分隔为真空区和压气区，且所述真空区和所述压气区间隔设置。

4.根据权利要求3所述的气压循环式降水监控方法，其特征在于：所述隔板的横截面呈一字形或十字形，所述隔板固接于所述井管主体内壁，且所述隔板的宽度与所述井管主体的内径相匹配。

5.根据权利要求3所述的气压循环式降水监控方法，其特征在于：所述降水井管由多个井管节段首尾连接而成，相邻两个所述井管节段之间为承插连接。

6.根据权利要求3所述的气压循环式降水监控方法，其特征在于：所述井管主体的通孔位置与土体含水区的位置相对应。

7.根据权利要求1或2所述的气压循环式降水监控方法，其特征在于：所述步骤S1还包括，将密封盖板安装于降水井管顶部，且所述密封盖板上设有供抽真空装置、压气装置、抽水装置一和抽水装置二穿过的安装孔。

说明书

气压循环式降水监控方法

技术领域

[0001] 本发明涉及基坑降水技术领域，特别涉及一种气压循环式降水监控方法。

背景技术

[0002] 目前，现有基坑降水方法一般采用井点降水或真空疏干降水等方式，上述降水方式能够疏干基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，同时可以减少土坡土体侧向位移
与沉降，然而，对于软土地区而言，由于软土地区土层渗透性差，含水量高，而且土层厚度较
大等原因，导致降水周期比较长，土体疏干效果差。

发明内容

[0003] 针对软土地区土层渗透性差，含水量高，而且土层厚度较大等原因，导致降水周期比较长，土体疏干效果差的问题。本发明的目的是提供一种气压循环式降水监控方法。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：气压循环式降水监控方法，其特征在于，步骤如下：

[0005] S1：根据降水深度及含水层位置安设降水井管，在所述降水井管的真空区内安装抽真空装置和抽水装置一，在所述降水井管的压气区内安装压气装置和抽水装置二，建立
基坑降水标准模型，通过基坑降水标准模型计算抽真空装置最大真空度时对应的抽水量
QUmax，以及压气装置最大气压时对应的抽水量QPmax，根据现场抽水试验得出单井出水量Q，
并建立单井出水量Q与水位下降深度的关系曲线；

[0006] S2：基坑降水施工过程中，根据抽水量变化值△Q实时调整真空区和压气区的实际抽水量，使得真空区和压气区的实际抽水量保持一致，抽水量变化值△Q＝Q‑（Q1+Q2）,其
中，Q为单井出水量，Q1为抽水装置一的实际抽水量，Q2为抽水装置二的实际抽水量。

[0007] 优选的，所述步骤S1中，所述降水井管包括井管主体及沿其轴向设置于其内腔的隔板，所述井管主体的底端密封，所述井管主体的管壁上沿径向设有多个通孔，所述隔板将
所述井管主体内腔分隔为真空区和压气区，且所述真空区和所述压气区间隔设置。

[0008] 优选的，所述隔板的横截面呈一字形或十字形，所述隔板固接于所述井管主体内壁，且所述隔板的宽度与所述井管主体的内径相匹配。

[0009] 优选的，所述降水井管由多个井管节段首尾连接而成，相邻两个所述井管节段之间为承插连接。

[0010] 优选的，所述井管主体的通孔位置与土体含水区的位置相对应。

[0011] 优选的，所述步骤S1还包括，将密封盖板安装于降水井管顶部，且所述密封盖板上设有供抽真空装置、压气装置、抽水装置一和抽水装置二穿过的安装孔。

[0012] 优选的，所述步骤S2中，若△Q=0时，

[0013] 当Q1＞Q2，

[0014] 在真空区调减出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q1‑Q2）÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调小真
空区内的真空度，直至真空区的调减出水量达到△Qm；或者，在压气区调增出水量△Qn＝
QPmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q1‑Q2）÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的
抽水量QPmax为基准，按照线性变化等比调增压气区内的气压，直至压气区的调增出水量达
到△Qn；

[0015] 当Q1＜Q2，

[0016] 在真空区调增出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q2‑Q1）÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调大真
空区的真空度，直至真空区的调增出水量达到△Qm；或者，在压气区调减水出量△Qn＝QPmax
÷（QUmax+ QPmax）×（Q2‑Q1）÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水
量QPmax为基准，按照线性变化等比调小压气区内的气压，直至压气区的调减水出量达到△
Qn。

[0017] 优选的，所述步骤S2中，若△Q＞0时，

[0018] 当Q1＞Q2，在真空区调减出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调
小真空区的真空度，直至真空区调减出水量达到△Qm；或者，在压气区调增出水量△Qn＝
QPmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水
量QPmax为基准，按照线性变化等比调增压气区内的气压，直至压气区调增出水量达到△Qn；

[0019] 当Q1＜Q2，在真空区调增出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调
大真空区的真空度，直至真空区调增出水量达到△Qm；或者，在压气区调减出水量△Qn＝
QPmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水
量QPmax为基准，按照线性变化等比调小压气区内的气压，直至压气区调减出水量达到△Qn。

[0020] 本发明具有以下有益效果：本发明的气压循环式降水监控方法，采用对称式抽水与压气的降水方式，由大吸力抽真空装置在降水井管的真空区抽真空，使真空区内形成一
定的真空度，促进土体含水层中的水流入降水井管内，在降水井管的压气区采用压气装置
进行压气，使降水井管内形成一定的压力，高压气体通过降水井管管壁的通孔进入含水层，
提高含水层的区域渗透性，促使土体含水层中的水流入降水井管，通过控制降水井管内不
同功能区域的气压值及真空度，改变土体的渗透性，实现土体含水层内不同功能区域的均
衡降水；而且，两个抽水装置分别对真空区和压气区进行抽水，降水过程中平衡两个抽水装
置的抽水量，以及真空区和压气区的循环转换，实现对降水井管周边土体的均匀降水，避免
引起地面不均匀沉降。

附图说明

[0021] 图1为本发明的气压循环式降水监控方法一实施例中降水井管的结构示意图；

[0022] 图2为图1的E‑E剖视图；

[0023] 图3为本发明的气压循环式降水监控方法的示意图。

[0024] 图中标号如下：

[0025] 气压循环式降水系统100；降水井管10；井管主体11；通孔11‑1；隔板12；真空区14；压气区15；密封盖板16；抽真空装置30；压气装置20；抽水装置一41；抽水装置二42。

具体实施方式

[0026] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的
目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发
明技术方案的限制。

[0027] 实施例1

[0028] 结合图1至图3说明本发明的气压循环式降水监控方法，具体步骤如下：

[0029] S1：根据基坑平面大小、支撑布置及降水深度等确定降水方案，根据降水方案合理布设气压循环式降水系统100，气压循环式降水系统100包括降水井管10、抽真空装置30、压
气装置20、抽水装置一41和抽水装置二42，根据降水深度及含水层位置加工并安设降水井
管10，在降水井管10的真空区14内安装抽真空装置30和抽水装置一41，在降水井管10的压
气区15内安装压气装置20和抽水装置二42，建立基坑降水标准模型，通过基坑降水标准模
型计算抽真空装置30最大真空度Umax时对应的抽水量QUmax，以及压气装置20最大气压Pmax时
对应的抽水量QPmax，根据现场抽水试验得出单井出水量Q，并建立单井出水量Q与水位下降
深度的关系曲线，以单井出水量Q作为降水的监控标准；

[0030] S2：基坑降水施工过程中，根据抽水量变化值△Q实时调整真空区14和压气区15的实际抽水量，使得真空区14和压气区15的实际抽水量保持一致，抽水量变化值△Q＝Q‑（Q1+
Q2）,其中，Q为单井出水量，Q1为抽水装置一41的实际抽水量，Q2为抽水装置二42的实际抽
水量。

[0031] 本发明的气压循环式降水监控方法，采用对称式抽水与压气的降水方式，由大吸力抽真空装置30在降水井管10的真空区14抽真空，使真空区14内形成一定的真空度，促进
土体含水层中的水流入降水井管10内，在降水井管10的压气区15采用压气装置20进行压
气，使降水井管10内形成一定的压力，高压气体通过降水井管10管壁的通孔11‑1进入含水
层，提高含水层的区域渗透性，促使土体含水层中的水流入降水井管10，通过控制降水井管
10内不同功能区域的气压值及真空度，改变土体的渗透性，实现土体含水层内不同功能区
域的均衡降水；而且，两个抽水装置分别对真空区14和压气区15进行抽水，降水过程中平衡
两个抽水装置的抽水量，以及真空区14和压气区15的循环转换，实现对降水井管10周边土
体的均匀降水，避免引起地面不均匀沉降。

[0032] 如图3所示，所述步骤S1还包括，降水施工之前，将密封盖板16安装于降水井管10顶部，且密封盖板16上设有供抽真空装置30、压气装置20、抽水装置一41和抽水装置二42穿
过的安装孔，通过密封盖板16密封降水井管10以提高降水效率。

[0033] 如图1所示，降水井管10包括井管主体11及沿其轴向设置于其内腔的隔板12，井管主体11的底端密封，井管主体11的管壁上沿径向设有多个通孔11‑1，隔板12将井管主体11
内腔平均分隔为四个区域，分别为A区、B区、C区和D区，其中，A区和D区为真空区14，B区和C
区为压气区15，且真空区14和压气区15间隔设置；隔板12将降水井管10的内腔分隔为真空
区14和压气区15两个间隔设置的功能区域，降水井管10安装完成之后，利用压气装置20在
压气区15内形成一定高压力，将气体压入土层从而改善土体的渗透性，加快土层中水体流
动，同时，利用抽真空装置30在真空区14内形成一定真空度，促进土层中的水由通孔11‑1流
入降水井管10，通过对单井结构降水井管10的不同功能分区分别压入气体和抽真空，有效
改善了软土地区低透水性深厚土层的渗透特性，实现了低渗透性深厚土层的快速疏干降
水，并通过真空区14和压气区15的转换，实现对降水井管10周边土体的均匀降水，避免引起
地面不均匀沉降。

[0034] 如图1所示，上述隔板12的横截面呈一字形或十字形，隔板12固接于井管主体11内壁，且隔板12的宽度与井管主体11的内径相匹配，一字形隔板12将井管主体11内腔分隔为
两个区域，十字形隔板12将井管主体11内腔分隔为四个区域，均可实现本发明的技术方案。

[0035] 如图2所示，降水井管10由多个井管节段首尾连接而成，相邻两个井管节段之间为承插连接，即相邻两个井管节段的井管主体11和隔板12的连接部位均为承插连接，保证降
水井管10良好的密封性。

[0036] 如图3所示，井管主体11的通孔11‑1位置与土体含水区的位置相对应，通孔11‑1兼做透水与透气的作用。

[0037] 所述步骤S2中，若△Q=0时，

[0038] 当Q1＞Q2，

[0039] 在真空区14调减出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q1‑Q2）÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调小
真空区14内的真空度，直至真空区14的调减出水量达到△Qm；或者，在压气区15调增出水量
△Qn＝QPmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q1‑Q2）÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时
对应的抽水量QPmax为基准，按照线性变化等比调增压气区15内的气压，直至压气区15的调
增出水量达到△Qn；

[0040] 当Q1＜Q2，

[0041] 在真空区14调增出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q2‑Q1）÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调大
真空区14的真空度，直至真空区14的调增出水量达到△Qm；或者，在压气区15调减水出量△
Qn＝QPmax÷（QUmax+ QPmax）×（Q2‑Q1）÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对
应的抽水量QPmax为基准，按照线性变化等比调小压气区15内的气压，直至压气区15的调减
水出量达到△Qn。

[0042] 所述步骤S2中，若△Q＞0时，

[0043] 当Q1＞Q2，

[0044] 在真空区14调减出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调小真空
区14的真空度，直至真空区14调减出水量达到△Qm；或者，在压气区15调增出水量△Qn＝
QPmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水
量QPmax为基准，按照线性变化等比调增压气区15内的气压，直至压气区15调增出水量达到
△Qn；

[0045] 当Q1＜Q2，

[0046] 在真空区14调增出水量△Qm＝QUmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以抽真空装置最大真空度Umax及最大真空度时对应的抽水量QUmax为基准，按照线性变化等比调大真空
区14的真空度，直至真空区14调增出水量达到△Qm；或者，在压气区15调减出水量△Qn＝
QPmax÷（QUmax+ QPmax）×△Q÷2，接着，以压气装置最大气压值Pmax及最大气压时对应的抽水
量QPmax为基准，按照线性变化等比调小压气区15内的气压，直至压气区15调减出水量达到
△Qn。

[0047] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。