一种第四系微承压水保泉回灌井及方法

摘要

本发明公开了一种第四系微承压水保泉回灌井及方法，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，双层止水层的外侧设置有隔水层，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。本发明解决了长时间持续有压回灌井壁冒水现象，提高了回灌能力。在解决回灌井物理堵塞的基础上，减小了回灌过程对含水层渗透能力的扰动，极大的保证了含水层的原渗透能力。

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；

(4)解决了长时间持续有压回灌井各接触带冒水现象，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。

附图说明

图1为本发明的成井结构图；

图2为本发明的井口部件简图。

其中，1、排气阀；2、回灌阀门；3、回扬阀门；4、井口装置；5、混凝土固定止水层； 6、一开600mm成井注浆；7、水泥注浆隔水层；8、粘土球止水层；9、二开孔径500mm； 10、井管；11、灰岩碎石填砾层；12、PVC管分层；13、内层石英砂填砾层；14、滤水管； 15、回扬潜水泵。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种地下水回灌井，从上至下依次包括井口部件4、普通钢管、滤水管14 和泵室，外侧从上之下依次为双层止水层、隔水层和双层过滤。滤水管14为桥式滤水管，双 层过滤层为渐变式过滤砾料，里层砾料采用石英砂，沙粒直径2-4mm，外层砾料采用灰岩碎 石，粒径4-20mm，上部双层隔水层，外层为注浆水泥层，内层为夯实混凝土层。

本地下水回灌井从上到下，从内到外依次包括井口部件4，混凝土固定止水层5，水泥注 浆隔水层7，粘土球止水层8，井管10，灰岩碎石填砾层11，碎石直径5-20mm，内层石英 砂填砾层13，粒径2-4mm，桥式滤水管14，回扬潜水泵15。本实施中，6为一开600mm 成井注浆工艺，待水泥凝结固定后，重新采用500mm孔径9成井，5混凝土隔水层与7注 浆水泥的粘合能力远远大于与第四系的粘合能力。

如图2所示，其中井口部件4主要包括排气阀1、回灌阀门2、回扬阀门3，当开始回灌 时，井筒内空气会随着回灌水进入含水层，造成气泡堵塞，当回灌进行时要用1排气阀控制 井筒内空气。随着回灌进行，因为堵塞原因，回灌量会逐渐衰减，因此需要定期进行回扬， 将回灌阀门2关闭，打开回扬阀门3，启动井底潜水泵即可。

井口部件包括回灌通道与回扬通道，回灌阀门2设置于回灌通道上，回扬阀门3设置于 回扬通道上，缩短了回扬时间，提高了回灌效率。

本技术成井工艺PVC管分层12填砾，完成洗井下管之后，另外使用直径400mmPVC管 下入，通过计算内层填入2-4mm石英砂，外层填入5-20mm石灰岩碎石，直到超过回灌含 水层厚度。上部混凝土填入后密实，使之与水泥充分粘合。

其中外层填砾碎石级配要求与含水层碎石级配接近。

开孔使用600mm孔径成井，至相对隔水层采用水泥注浆，然后使用500mm孔径重新成 井，充分解决了井壁溢流现象。回灌井从上至下依次为井口部件、钢管、滤水管和泵室，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，粒径2-4mm，外层采用碳酸盐 碎石，粒径5-20mm。其中分层填砾利用普通PVC管，管径400mm，通过计算逐层填入， 大大增加了回扬周期。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。

井管底部设潜水泵，该潜水泵离井底0.5m，可以使回扬效果更好，还能充分将堵塞悬浮 物排出，回扬可通过井管直接到达井口部件，缩短了回扬时间，极大提高了回灌效率。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限 制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。