[发明专利]一种第四系微承压水保泉回灌井及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种第四系微承压水保泉回灌井及方法。

背景技术

对于相对封闭的水文地质单元类地区，泉域地下水具有埋藏浅、富水量大的特点，地下工程建设过程中，土体开挖基坑降水量很大，会威胁到泉群喷涌，对周围地质环境产生破坏并且对周围建筑物有不良影响。为平衡城市建设与地质环境保护问题，目前，根据区域水文地质特点需要，进行加压回灌是最有效的解决办法，然而现有的普通回灌井工艺存在以下缺陷：在持续有压回灌过程中会有破坏回灌含水层的渗透能力、回灌量随时间进行衰减的现象，回灌井壁隔水混凝土与地层会产生溢水现象，回扬时须重新下泵，影响回灌效率。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种第四系微承压水保泉回灌井成井及方法，本装置解决了长时间持续有压回灌井壁与填砾接触带、填砾与地层接触带冒水现象，提高了回灌能力；减小了回灌过程对含水层流场的扰动，极大的保证了含水层的原渗透能力，确保了井内有良好的水流渗透通道，缩短了回扬时间，提高了回灌效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种第四系微承压水保泉回灌井，包括井口部件、井下部件及防护层，其中，所述井下部件包括从上至下依次相连的井管和滤水管；所述井口部件设置于回灌井的端口位置，与井下部件连接，防护层包括双层止水层、隔水层和双层过滤层，双层止水层包裹井管，设置于其外侧，双层止水层的下部设置有隔水层，滤水管外包括双层过滤层，滤水管下端设置有泵室，泵室内设置有回扬潜水泵。

所述井口部件，包括回灌通道、回扬通道和排气阀、回灌阀门和回扬阀门，其中，排气阀设置于井口装置上，用于控制井管内空气，回灌阀门设置于回灌通道与井外装置连接处，回扬阀门设置于回扬通道上端；回灌通道、回扬通道均通过井口装置连接井管。

所述双层止水层，包括混凝土固定止水层和粘土球止水层，其中，混凝土固定止水层设置于井管与井口部件连接处及井管上端，所述粘土球止水层设置于井管下端。

所述混凝土固定止水层外侧设置有水泥注浆隔水层，一直延伸至混凝土固定止水层和粘土球止水层的连接处。

所述混凝土固定止水层至井口部件采用夯充填震击密实，使夯层充分与注浆水泥充分粘合。

所述水泥注浆隔水层采用二开注浆工艺，一开600mm成井水泥注浆，二开500mm成井。

所述双层过滤层，包括内层石英砂填砾层和灰岩碎石填砾层，内层石英砂填砾层包裹在滤水管的外侧，灰岩碎石填砾层包裹内层石英砂填砾层。

所述内层石英砂填砾层的碎石粒径为2-4mm；灰岩碎石填砾层的碎石粒径为5-20mm。

所述内层石英砂填砾层和灰岩碎石填砾层的分层填砾利用PVC管逐层填入。

所述回扬潜水泵设置于距离回灌井井底0.3-0.7m，充分将堵塞悬浮物排出，保证回扬通过井管直接到达井口部件。

所述井管为钢管。

一种适用于上述回灌井的工艺方法，包括以下步骤：

(1)回灌井从上至下依次为井口部件、钢管、滤水管和泵室，井口部件为回扬回灌一体装置；

(2)滤水管与含水层之间填砾采用分层填砾办法，内层采用石英砂，外层采用碳酸盐碎石；

(3)钢管外侧设置有双层止水层和二开注浆工艺隔水层，上层止水层为混凝土固定止水层，下层止水层为粘土球止水层，上部止水层至井口部件采用夯充填震击密实，使夯层充分与注浆水泥充分粘合；

(4)井管底部设潜水泵。

所述步骤(2)中，分层填砾利用PVC管，管径400mm，通过计算逐层填入，增加回扬周期；双层过滤层为内层石英砂，粒径为2-4mm，过滤外层为碳酸盐碎石，粒径为5-20mm。

所述步骤(3)中，二开注浆工艺隔水层为一开600mm成井水泥注浆，二开500mm成井。

本发明的有益效果为：

(1)采用新型井口成井工艺，使在持续有压回灌压力达到1MPa时，井壁无溢流现象，实现了回灌井持续加压回灌，可在连续状态下增大回灌流量80％；

(2)井口部件包括回灌通道与回扬通道，缩短了回扬时间，提高了回灌效率；

(3)采用填砾工艺，在保证过水断面的同时，外层采用与含水层相近的粒径5-20mm灰岩碎石，使回灌井流场与含水层流场相似，保护了回灌含水层的持续渗透能力，内层采用2-4mm石英砂，既能起到固定井管与含水层的作用，又能有效过滤含水层悬浮物；