富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法及抽水器

摘要

本发明公开了一种富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法及抽水器，降水方法包括结合隧内降水和隧外降水井降水对暗挖隧洞进行综合降水；隧内降水包括在隧道底部斜向下打设抽水器，向掌子面喷射混凝土砂浆，洗管、试抽、抽降水；抽水完成后取出抽水器内各部件，并将管棚空腔填充密实；降水井降水包括在钻杆内穿设填料管，钻孔钻进至设计深度后，提高钻头钻速，提高填料管抽水动力，抽出泥水冲刷下坍塌的泥沙，直至在降水井井底形成孔洞区，降低钻头转速；从填料管中放入降水管，然后一边提升填料管，一边通过填料管向降水井底输送滤料；通过降水管进行降水。本申请具有降水效率高、适用多种渗透性小、降水难度大的复合地层的降水的优点。

权利要求

1.富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，包括抽水器，其特征在于：其中抽水器包括管棚(1)，所述管棚(1)的中下部开设有花孔(2)，所述管棚(1)内设置有抽水管(4)和真空管(5)，所述管棚(1)的上端设有密封塞(6)；所述方法包括以下步骤：结合隧内降水和隧外降水井降水对暗挖隧洞进行综合降水；

隧内降水包括在隧道(8)底部斜向下打设多根抽水器，然后向掌子面喷射混凝土砂浆封闭壁面，封闭后向抽水器中注入清水洗管、试抽，随后正式进行抽降水；降水过程中，在隧道(8)顶部打设超前小导管(11)并注浆；当地层浸润线低于隧底设计降深时，取出抽水器内各部件，并将管棚(1)空腔填充密实；

降水井降水包括在钻杆(12)内穿设填料管(13)，并利用钻杆(12)进行钻孔开挖，开挖过程中通过填料管和泥浆系统抽换出泥沙，钻进至设计深度后，向降水井井底加入一定体积的水，随后提高钻头钻速，搅动井底周围地层形成泥沙悬浊液，提高填料管(13)抽水动力，抽出泥水冲刷下坍塌的泥沙，直至在降水井井底形成孔洞区，降低钻头转速；

从填料管(13)中放入带有花孔(2)的降水管(15)，然后一边提升填料管(13)，一边通过填料管(13)向降水井底输送滤料(16)；重复上述过程直至扩挖井段完成，通过降水管(15)进行降水。

2.根据权利要求1所述的富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，其特征在于：所述管棚(1)的顶进端设有未开设花孔(2)段。

3.根据权利要求1所述的富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，其特征在于：所述抽水管(4)的顶进端包裹有滤网，所述滤网翻包至抽水管(4)的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，其特征在于：所述滤网通过铁丝绑扎在抽水管(4)上。

5.根据权利要求1所述的富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，其特征在于：所述管棚(1)的上端安装有真空测压表(7)。

6.根据权利要求1所述的富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，其特征在于：在多根抽水器上安装集水管路，集水管路包括多根与抽水器连通的支管(9)以及用于与抽水设备连接的总管(10)。

7.根据权利要求1所述的富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，其特征在于：将降水管(15)的下端包裹双层纱网，并螺旋形缠绕钢丝固定。

8.根据权利要求1所述的富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，其特征在于：在降水管(15)内设置水位计。

说明书

富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法及抽水器

技术领域

[0001] 本发明涉及降水施工的技术领域，特别是涉及一种富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法及抽水器。

背景技术

[0002] 现阶段较为成熟的降水方法为地面降水井降水及在此基础上衍生的真空降水井施工方法、多级降水井施工方法、地下连续墙封闭空间降水施工方法等技术，此多种方法更适用于设计降深不大、渗透系数较好、地层复杂程度低的明挖基坑降水施工工况；当需要降水的地层是由多层渗透性不相同的地层复合而成时，尤其是最下面几种地层渗透系数很小，不好降水，或者说降水难度大的特殊工况，上述降水方法降水效果欠佳。

[0003] 此外，现有多种降水方法仅单纯的应用地表打设降水井及其衍生方法降水，对于暗挖隧洞降水工况难以达成系统性、高效性且经济的降水设计。

发明内容

[0004] 本发明提供一种富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法及抽水器，具有降水效率高、适用多种渗透地层的降水的优点。

[0005] 解决的技术问题是：现有的降水方法针对渗透系数小、降水难度大的复杂地层降水效果欠佳，且对暗挖隧洞降水难以达成系统性、高效降水。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0007] 本发明一种抽水器，包括管棚，所述管棚的中下部开设有花孔，所述管棚内设置有抽水管和真空管，所述管棚的上端设有密封塞。

[0008] 本发明一种抽水器，进一步的，所述管棚的顶进端设有未开设花孔段。

[0009] 本发明一种抽水器，进一步的，所述抽水管的顶进端包裹有滤网，所述滤网翻包至抽水管的侧壁上。

[0010] 本发明一种抽水器，进一步的，所述滤网通过铁丝绑扎在抽水管上。

[0011] 本发明一种抽水器，进一步的，所述管棚的上端安装有真空测压表。

[0012] 本发明富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，包括以下步骤：结合隧内降水和隧外降水井降水对暗挖隧洞综合降水；

[0013] 隧内降水包括在隧道底部斜向下打设多根抽水器，然后向掌子面喷射混凝土砂浆封闭壁面，封闭后向抽水器中注入清水洗管、试抽，随后正式进行抽降水；降水过程中，在隧道顶部打设超前小导管并注浆；当地层浸润线低于隧底设计降深时，取出抽水器内各部件，并将管棚空腔填充密实；

[0014] 降水井降水包括在钻杆内穿设填料管，并利用钻杆进行钻孔开挖，开挖过程中通过填料管和泥浆系统抽换出泥沙，钻进至设计深度后，向降水井井底加入一定体积的水，随后提高钻头钻速，搅动井底周围地层形成泥沙悬浊液，提高填料管抽水动力，抽出泥水冲刷下坍塌的泥沙，直至在降水井井底形成孔洞区，降低钻头转速；

[0015] 从填料管中放入带有花孔的降水管，然后一边提升填料管，一边通过填料管向降水井底输送滤料；重复上述过程直至扩挖井段完成，通过降水管进行降水。

[0016] 本发明富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，进一步的，在多根抽水器上安装集水管路，集水管路包括多根与抽水器连通的支管以及用于与抽水设备连接的总管。

[0017] 本发明富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，进一步的，将降水管的下端包裹双层纱网，并螺旋形缠绕钢丝固定。

[0018] 本发明富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，进一步的，在降水管内设置水位计。

[0019] 本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0020] 1.对管棚进行改进，充分的利用现场施工材料，减少施工成本；并且通过在管棚内设置抽水管和真空管，实现真空降水，加快降水效率，适用于渗透系数较小、降水难度较大的复合地层降水；

[0021] 2.本申请在不适宜封闭降水的工况中，可避免降水工程中地下水补给速度过快以致难以降水至设计降深，影响施工安全及施工工期的问题；

[0022] 3.在降水降深范围内存在多种渗透系数相差较大的复合地层时，地下水位波动较大时，可有效针对不同渗透系数的地层，以考虑降水井扩底尺寸及位置，有效利用降水井渗水壁面，提高降水效果；

[0023] 4.针对暗挖隧洞隧内降水以达到设计降深时，采用本申请隧内降水系统，可取得良好降水效果。

[0024] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

[0025] 图1为本发明管棚的结构示意图；

[0026] 图2为本发明管棚顶进端结构示意图；

[0027] 图3为本发明管棚内部结构示意图；

[0028] 图4为隧内降水和降水井降水结合示意图；

[0029] 图5为本发明突出隧内降水结构示意图；

[0030] 图6为本发明富水复合地层抽水器抽降水示意图；

[0031] 图7为本发明降水井打设示意图；

[0032] 图8为本发明降水井井底扩挖并填充滤料示意图。

[0033] 附图标记：

[0034] 1、管棚；2、花孔；3、沉淀段；4、抽水管；5、真空管；6、密封塞；7、真空测压表；8、隧道；9、支管；10、总管；11、超前小导管；12、钻杆；13、填料管；14、空洞区；15、降水管；16、滤料；17、降水井。

具体实施方式

[0035] 结合图1‑图3，本发明公开一种富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法及抽水器，抽水器包括管棚1，管棚1的长度为12m，半径10cm，中下部开设有多排∅3cm的花孔2，花孔2呈梅花形布置；管棚1顶进端留有12cm未开设花孔2段，作为沉淀段3，用于沉淀进入管棚1中的大泥沙颗粒，防止堵塞抽水管4。管棚1内穿设有抽水管4、真空管5，真空管5用于真空降水抽真空，加快渗透性较小地层的降水效率；管棚1的上端设有螺纹密封塞6进行封闭。抽水管4下端30cm范围内包裹双层60密目滤网，并螺旋形缠绕钢丝固定，滤网能够尽可能的减少地层沙子抽出，导致地层塌陷。

[0036] 密封塞6上设有与管棚1连通的真空测压表7，能够实时检测管棚1内的气压，及时的通过真空管5进行抽气。

[0037] 本申请对管棚1进行改进，充分的利用现场施工材料，减少施工成本；并且通过在管棚1内设置抽水管4和真空管5，实现真空降水，加快降水效率，适用于渗透系数小、降水难度大的复合地层降水。

[0038] 参照图4，富水复合地层暗挖隧洞深层敞开式综合降水方法，包括以下步骤：结合隧内降水和隧外降水井降水对暗挖隧洞综合降水。

[0039] 结合图5和图6，隧内降水：利用顶进设备向隧道8底部以10°倾角斜向下打设多根抽水器，抽水器左右对称布置，安装集水管路，集水管路包括分别与抽水器连接的支管9以及与多根支管9连接用于与抽水设备连接的总管10。

[0040] 向掌子面喷射20mm厚混凝土砂浆封闭壁面以形成地层封闭空间，封闭后向抽水器中注入少量清水洗管、试抽，随后正式抽降水。抽水过程中，可在集水管路上铺设栈桥钢板，对集水管路进行保护。

[0041] 降水过程中，在隧道8顶部打设超前小导管11并注浆，加固隧道8顶部围岩，促使地层产生“平衡拱效应”同时减少地层由于地下水位下降而产生的固结沉降。

[0042] 当地层浸润线低于隧道8底部设计降水深度时，拧开螺纹密封塞6，取出抽水器内各部件，用黏土或混凝土砂浆将管棚1空腔填充密实。

[0043] 结合图7和图8，降水井降水：在钻杆12内穿设填料管13，利用钻杆12进行降水井开挖，并通过填料管13及泥浆系统抽换出钻进过程中的泥沙，钻进深度达到设计深度后，通过填料管13向降水井底部加入一定体积的水，随后加大钻杆12动力，提高钻头钻速，搅动降水井底部周围地层形成泥沙悬浊液，同时提高填料管13抽水动力，借助抽水强动力水流携带出周围受泥水不断冲刷以致坍塌的泥沙，直到形成一定高度的井底圆柱形空洞区14，随后降低钻杆12转速为缓慢搅动状态。

[0044] 从填料管13中放入四周有花孔2的降水管15，其中降水管15的下端30cm范围采用双层60密目纱网包裹并螺旋形缠绕钢丝固定，然后一边提升填料管13一边通过填料管13向降水井底输送大量砾石滤料16，增加滤水壁面的同时支撑地层，减少地层沉降，重复上述过程直至降水井需要扩挖的井段完成。

[0045] 正式抽水前经洗井试抽以后，在抽水管4中放置水位计，利用抽水管4进行抽水。其中水位计能够实时监控水位变化，当水位达到警戒值时，自动加大地面水泵抽降水功率，提高降水力度，实现不间歇抽水和避免重复抽水，达到动态施工的目的。

[0046] 本申请在不适宜封闭降水的工况中，可避免降水工程中地下水补给速度过快以致难以降水至设计降深，影响施工安全及施工工期的问题；

[0047] 在降水降深范围内存在多种渗透系数相差较大的复合地层，尤其是最下面几种地层渗透系数很小，不好降水，地下水位波动较大时，可有效针对不同渗透系数的地层，以考虑降水井扩底尺寸及位置，有效利用降水井渗水壁面，提高降水效果；

[0048] 针对暗挖隧洞隧内降水以达到设计降深时，采用本申请隧内降水系统，可取得良好降水效果。

[0049] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。