一種用於地下水位監測的護孔、封孔裝置及其組合方法與流程
2023-10-06 06:05:34 2
本發明涉及巖土工程勘察與監測技術領域，具體地說是涉及一種用於地下水位監測的護孔、封孔裝置及其組合方法，尤其適用於特殊性巖土（如膨脹性土）、不良地質作用（如巖溶）區域。
背景技術：
地下水位的測量與監測是巖土工程勘察的一項重要內容。地下水位的真實性及準確性是分析評價場地地基穩定性與抗浮水位的依據。地下水位是指地下含水層中水面的高程，可分為鑽孔揭露含水層時首先發現的初見水位、變化很小且無系統上升或下降趨勢的穩定水位等。
目前，地下水位的測量與監測一般分為鑽孔、監測、封孔三個階段。
①鑽孔階段：按照場地實際要求使用鑽機在地面上定點鑽孔，為防止孔壁坍塌，需在鑽孔的同時打下護孔管（一般採用無縫地質鋼管），一個鑽孔需配一根等高的護孔管。
②監測階段：需統一測量初見水位、穩定水位。初見水位易於測出，穩定水位通常在場地所有鑽孔完成後開始測量，每次測量前均需待水位恢復及水位影響消除。在測得穩定水位後，還需設置監測孔，得出場地的地下水位受降雨量影響大小、季節性變化情況、所測最高水位等參數。
③封孔階段：在獲得場地所有地下水位參數後統一開始封孔。一般先沿管下放物料（如木塞等）作為堵頭，隔絕含水層，再使用灌漿機灌注水泥漿液，漿液凝固後使用鑽機起拔護孔管。
地下水位監測的三個階段均需使用護孔管完成，期間不可將護孔管拔出。因無縫地質鋼管造價相對較高，在監測階段，存在測量人員為減少護孔管用量而違規操作的情況：測完穩定水位即拔出護孔管將其用於其他鑽孔，缺少設置監測孔的過程，只是通過查找相關資料得出不準確的監測參數。該參數不能如實反映場地情況，沒有達到監測的目的，直接影響後續工作。
在封孔階段，因護孔管僅具有護孔功能，需另設堵頭完成封填。施工人員為求方便，往往忽視封填工作，不封孔或選用密封性差的堵頭封孔。封填時未完全隔絕含水層可能使地下水從鑽孔中湧入或使用於封孔的漿液洩露至含水層中，尤其是在特殊性巖土、不良地質作用區域，易造成基坑施工湧水、地基軟化、誘發周邊巖溶地面塌陷及汙染地下水等地質環境問題，其中周邊巖溶地面塌陷及汙染地下水多發生在地下水位監測完成後，難以追查及補救，存在極大安全生產隱患。
針對傳統鋼製護孔管因造價相對較高、功能單一不能有效保證地下水位監測、封孔質量的問題，發明一種用於地下水位監測的護孔、封孔裝置及其組合方法具有重要的工程意義。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是傳統鋼製護孔管因造價相對較高、功能單一不能有效保證地下水位監測、封孔質量的問題。
為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：一種用於地下水位監測的護孔、封孔裝置及其組合方法，由滲水管、封孔管、護孔管三部分由下至上依次相接。
所述滲水管位於裝置下方，包括外管、內管、堵頭和透水過濾層。外管、內管管壁開有透水孔，可透水，使含水層中的地下水可以滲入裝置，得出地下水位的相關數據。堵頭位於外管底部，起隔絕作用。透水過濾層位於內管、外管之間，在監測時可透水、防止孔壁泥土堵塞滲水管，在封孔時避免漿液進入含水層。
所述封孔管位於裝置中部，包括下段和上段。下段與滲水管相接，管徑為裝置中最大，用於固定支撐整個裝置，下段底部與滲水管相接處外壁由麻絲包裹，麻絲可增大封孔管外徑，使其便於安置，同時在灌漿時避免漿液進入地下含水層。上段與護孔管相接。上下段管壁上均開有灌漿孔，在灌漿時，可使漿液從孔中流出，填滿裝置與鑽孔孔壁間的縫隙。
所述護孔管位於裝置上方，頂部高於地面，可防止孔壁坍塌及地表泥土跌落。
所述管與管相接均採用膠粘方式。
所述滲水管、封孔管、護孔管均採用PE（聚乙烯）圓管。
所述透水過濾層採用土工布。
本發明的有益效果是：
成本低廉。所使用PE材料在達到相同效果的情況下與原有護孔管相比造價不足十分之一。
功能性強。兼有護孔、封孔功能，僅使用一種裝置即可替代原有護孔管、堵頭完成地下水位監測的三個階段，解決了原有護孔管功能單一的問題。
使用方便，縮短勘察工期，降低風險。鑽孔階段，測量人員每完成一個鑽孔，即可放入本裝置，使用本裝置護孔，可將打下、起拔護孔管兩道工序合一，縮短工期、降低搬移鑽機的安全風險。
綠色環保。可有效杜絕因封填效果差造成的地下水汙染等地質環境問題。
易於推廣。本發明可現場採購材料並連接；所使用PE材料較原無縫地質鋼管易於採購，還具有無需做防鏽處理、生產耗能低等優點。
附圖說明
圖1是本發明實施例的縱剖面圖。
圖2是本裝置滲水管的立面圖。
圖3是圖2的剖面圖。
圖4是本裝置封孔管的立面圖。
附圖標記：1-滲水管；2-封孔管；3-護孔管；4-封孔管下段；5-封孔管上段；6-滲水管外管；7-滲水管內管；8-堵頭；9-透水過濾層；10-外管透水孔；11-內管透水孔；12-麻絲；13-灌漿孔；21-巖層；22-鑽孔孔壁；23-鑽孔變徑；24-萬用表水位計（示意）；25-測量水位。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。
如圖1所示的一種用於地下水位監測的護孔、封孔裝置及其組合方法，由滲水管1、封孔管2、護孔管3三部分由下至上依次相接，封孔管2包括封孔管下段4和封孔管上段5，封孔管下段4底部與滲水管1相接處外壁由麻絲12包裹。
如圖2、3所示，所述滲水管1包括滲水管外管6、滲水管內管7、堵頭8和透水過濾層9。所述滲水管外管6管壁開有外管透水孔10，滲水管內管7管壁開有內管透水孔11，堵頭8位於滲水管外管6底部，透水過濾層9位於滲水管外管6和滲水管內管7之間。
如圖4所示，所述封孔管2包括封孔管下段4和封孔管上段5，封孔管下段4和封孔管上段5管壁均開有灌漿孔13。
對於開口孔徑為130mm、巖層變徑為91mm的鑽孔，利用本發明進行地下水位監測的步驟如下。
步驟一，選取五段PE（聚乙烯）圓管，分別用作滲水管外管6、滲水管內管7、封孔管下段4、封孔管上段5、護孔管3。
滲水管外管6管徑50mm，長500mm，管壁開十層外管透水孔10。外管透水孔10各層間距40mm，每層4個，十字交叉排列，孔徑12mm，不同層間孔呈品字形排列。
滲水管內管7管徑40mm，長500mm，管壁開十層內管透水孔11。內管透水孔11各層間距40mm，每層4個，十字交叉排列，孔徑10mm，不同層間孔呈品字形排列。
封孔管下段4管徑110mm，長500mm，管壁開兩層灌漿孔13。灌漿孔13各層間距100mm，每層6個，均勻分布，孔徑12mm，不同層間孔呈品字形排列。
封孔管上段5管徑50mm，長500mm，管壁開兩層灌漿孔13。灌漿孔13各層間距100mm，每層4個，十字交叉排列，孔徑8mm，不同層間孔呈品字形排列。
護孔管3管徑50mm，長度根據鑽孔深度而定，使其頂部高出地面200mm。
步驟二，採用土工布作為透水過濾層9，將滲水管外管6、滲水管內管7、堵頭8和透水過濾層9組合為滲水管1；將滲水管1、封孔管下段4、封孔管上段5、護孔管3通過膠粘組合為本裝置；將麻絲12包裹在封孔管下段4底部與滲水管1相接處外壁。
步驟三，在鑽孔階段每完成一個鑽孔，即可將本裝置沿鑽孔孔壁22下放至巖層21，安設在巖層頂部的鑽孔變徑23處，即可使用鑽機起拔原有鋼製護孔管。
步驟四，監測階段，使用萬用表水位計24測得測量水位25。
步驟五，封孔階段，使用灌漿機統一進行封孔，將水泥漿填滿裝置內部、裝置與鑽孔孔壁間縫隙。
上述實施例僅是本發明的一種優選實施方式而不限於本發明的保護範圍。應指出，在閱讀了本發明的內容之後，本領域的技術人員在不脫離本發明原理或思路的前提下能夠對本發明作若干改進或修改，這些等價形式同樣也應視為本發明的保護範圍。