1.本发明涉及地质工程、岩土工程、隧道与地下建筑工程、基坑工程、降水工程技术领域，具体涉及一种疏干降水装置及方法。


背景技术：

2.地下水对地下工程存在不利影响，在众多建设项目中，尤其是基坑工程，经常会遇到需进行疏干降水的工况。如果疏干排水不利，会导致地基大变形、围护结构受力不利、土体流动推坏桩基、挖机下陷、外运土方含水量高并导致水污染环境等问题。而且现在的淤泥质土属于软土，有三高两低(高压缩性、高含水量、高流变和蠕变性、低强度和低渗透性)问题，所以对于含有淤泥质土层的场地，一般疏干降水方法难以实现高效降水。综上所述，淤泥质土排水方法亟待发展新工艺。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种疏干降水装置及方法，提高淤泥质土层的降水效率。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种疏干降水装置，包括脉冲升压系统、疏干井系统和抽排水系统；
5.所述的脉冲升压系统包括激振组件和支撑组件；
6.所述的疏干井系统包括井管和沉淀管；
7.所述的抽排水系统包括抽水组件和排水组件；
8.所述的激振组件设置在井管内，支撑组件一端用于固定激振组件，另一端支撑在井管的井壁上，所述的井管底部设置沉淀管，抽水组件设置在沉淀管内，抽水组件连接有排水组件。优选地，所述的抽水组件为抽水泵，所述的排水组件为排水管。
9.优选地，所述的激振组件包括激振器、液压伺服阀和液压缸，所述的激振器的顶杆与液压伺服阀接触，液压伺服阀连接液压缸。优选地，所述的激振器提供激振力大于1000n，频率千赫兹。
10.优选地，所述的支撑组件为液压支撑臂，所述的液压支撑臂一端挤紧固定有激振组件，另一端紧贴井管的井壁，且具有与井壁相匹配的弧形结构。此液压支撑臂也称液压环形支撑臂。
11.优选地，所述的支撑组件有两个，在激振组件两侧相对设置。优选地，所述的激励组件设置在井壁管的中部。
12.优选地，所述的井管包括井壁管和设置在井壁管上的滤水管，所述的滤水管上设置有透水孔。所述的滤水管设置在井壁管的下部，与井壁管相接。
13.进一步优选地，所述的沉淀管位于滤水管底部，直径与滤水管相同，沉淀管底口封死。
14.进一步优选地，所述的滤水管外壁包覆有双层尼龙网。
15.优选地，所述的井管壁外设有填砾。
16.本发明装置包括脉冲升压系统、疏干井系统、抽排水系统。脉冲升压系统由吊绳、电源、进油回油管、激振器、液压伺服阀、液压缸、液压环形支撑臂组成，吊绳用于将该系统下放至井内，电源和进油回油管用于给激振器供电和液压装置供油，激振器通过电流带动内部线圈振动带动顶杆作往复运动，振动信号输入到液压伺服阀，通过其控制管道内液压力介质，推动液压缸中活塞产生100kn左右的激励力，液压环形支撑臂用于传递激振力到整个井壁。疏干井系统包括井壁管、滤水管、填砾、透水孔、沉淀管、双层尼龙网，井壁管与滤水管焊接在一起组成井管，填砾根据需处理淤泥质土相应深度布置，透水孔位于滤水管上，沉淀管焊接于滤水管底部，用于沉淀残渣，双层尼龙网用于防止细沙或填砾进入井内。抽排水系统包括电缆线、抽水泵、排水管，电缆线从液压环形支撑臂间穿入连接抽水泵，用于供电能给水泵，抽水泵置于疏干井内及时抽水进入水管，排水管与电缆线相同方式布置。
17.一种疏干降水方法，使用上述疏干降水装置进行。
18.优选地，所述的疏干降水方法，包括以下步骤：
19.s1：将连接有排水组件的抽水组件置于沉淀管内，将激振组件通过支撑组件固定在井管内；
20.s2：使激振组件工作，通过支撑组件给井管的井壁传递振动信号，进而将脉冲振动传递至井壁周边淤泥质土，停止激振，井壁周边淤泥质土中的地下水流入井管，在沉淀管中汇集；
21.s3：重复步骤s2多次，启动抽水组件，通过排水组件将沉淀管内积水排出。
22.本发明利用激振器在既有疏干井内一定深度井壁施加具有一定振幅的低频反复脉冲振动，再通过液压伺服系统传递振动信号到井壁，利用井壁和回填材料将脉冲振动传递至周边淤泥质土，则淤泥质土在振动作用下发生压密，同时内部产生超孔压。在一次振动周期结束后，井壁周边一定范围内超孔压会上升至一定峰值，然后停止激振，在井壁超孔压产生的较大水力梯度作用下，井壁周边淤泥质土中的地下水仍会向本井快速排出，接下来，继续施加后续脉冲周期，继续产生上述同样的淤泥质土的升压和排水过程，反复的横向脉冲导致井周的淤泥质土层升压-卸压循环，直至激振升压效果不明显，再进行正常排水。这样就可以解决淤泥质土降水缓慢的问题，对实现很多工程中软黏土降水工程有重大意义。
23.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
24.1.本发明装置可实现井管内横向反复脉冲式升压-卸压反流排水，大大提高淤泥质土层的降水效率；
25.2.本发明用于降水工程，运用脉冲升压系统、疏干井系统、抽排水系统，通过反复脉冲、井周升压、密实排水、横向疏干等步骤，能够实现加快改善淤泥质土土层降水缓慢的目标，对实现淤泥质土的疏干降水工程有重大意义；
26.3.本发明激振组件通过激振器、液压伺服阀和液压缸的配合设计，对激振器输出的激励力进行传递和放大，可将激励力放大百倍左右；
27.4.本发明通过支撑组件的设置，在方便实现对激振组件的固定和拆卸的同时，可将激励组件的激励力均匀、径向传递至井壁；
28.5.本发明相比自然疏干方式，尤其是淤泥质土的自然疏干过程，时间更短，排水效率更高。
附图说明
29.图1为本发明疏干降水装置的结构示意图；
30.图2为本发明疏干降水装置的井内俯视图；
31.图3为本发明的疏干降水方法的工作流程图；
32.图中：1-激振组件，11-激振器，12-液压伺服阀，13-液压缸，2-支撑组件，3-井管，31-井壁管，32-滤水管，321-透水孔，4-沉淀管，5-抽水组件，6-排水组件，7-双层尼龙网，8-填砾，9-吊绳，10-电源，14-进油回油管，15-电缆线。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
34.实施例1
35.一种疏干降水装置，如图1～2所示，该装置包括吊绳9，电源10，进油回油管14，激振器11，液压伺服阀12，液压缸13，支撑组件2，井壁管31，滤水管32，填砾8，透水孔321，沉淀管4，双层尼龙网7，电缆线15，抽水组件5，排水组件6。
36.具体地，该装置包括脉冲升压系统、疏干井系统、抽排水系统。
37.脉冲升压系统包括吊绳9、电源10、进油回油管14、激振器11、液压伺服阀12、液压缸13、支撑组件2组成，其中，本实施例支撑组件2为液压环形支撑臂；吊绳9用于将激振器11等放入井内；电源10用于给激振器11等电器提供电能；进油回油管14用于液压装置的进油回油；激振器11是通过交流电带动其中的动线圈在直流电带动的励磁线圈产生的磁场中振动，受到周期变化的激励力再带动顶杆作往复运动，顶杆与液压伺服阀12接触，传递预期的振动；液压伺服阀12接收到激振器11的振动信号，再转换输出到液压缸13；液压缸13通过液压伺服阀12更强的振动推动内部活塞产生较强的100kn激励力；液压环形支撑臂一端用于固定激振器11等，另一端支撑在环形井壁上，等吊绳9放置该系统到一定位置，通过液压伸出并挤紧，用于传递上述激振器11和液压系统产生的激励力到疏干井周围的淤泥质土上。
38.疏干井系统包括井壁管31、滤水管32、填砾8、透水孔321、沉淀管4、双层尼龙网7；井壁管31，起支护导流作用；滤水管32与井壁管31焊接在一起组成井管3，其上有透水孔321，设置在淤泥质土层对应深度；填砾8根据需处理的淤泥质土深度填在井管3壁外；透水孔321位于滤水管32上，用于引流排水；沉淀管4焊接于滤水管32底部，直径与滤水管32相同，底口用铁板封死，用于集水和沉淀残渣；双层尼龙网7外包于滤水管32外壁，用于防止细沙或填砾8进入井内，起过滤作用。
39.抽排水系统包括电缆线15、抽水组件5、排水组件6，本实施例抽水组件5为抽水泵，排水组件为排水管，电缆线15从液压环形支撑臂间放入并且连接抽水泵，用于将电源10提供的电能供给抽水泵，抽水泵置于疏干井内沉淀管4位置，用于实时将疏干井内的水抽出；排水管与电缆线15相同方式置入疏干井内，亦穿过上述的脉冲升压系统，用于排水出井。
40.一种疏干降水方法，使用本实施例疏干降水装置进行，工作流程如图3所示，具体方法如下：
41.先对场地内需要采用脉冲升压-卸压加快降水的淤泥质土区域进行测量放线，根
据设计的施工图和坐标网点测量放出施工轴线。再进行疏干井定位，钻机进场后钻进土层，根据实际淤泥质土层需降水深度放置制作焊接好的下部沉淀管4、中部滤水管32以及上部的井壁管31，再按照井管长度填入填料，底部和口部沉淀管4和井壁管31回填粘土块并用水泥浆封闭，滤水管32上有透水孔321，外包裹有双层尼龙网7，再用填砾8回填管外，保证排水的效果同时砂砾又不进入井内，然后连接电缆线15到抽水泵上，然后缓缓放入井内底部，电缆线15一端连接电源10。利用吊绳9垂直放下连接好的激振器11、液压伺服阀12、液压缸13和环形的液压支撑臂到预设位置，液压装置连接进油回油管14提供压力，所以液压支撑臂伸出挤紧井壁上，固定好后将激振器11上的电线15连接电源10，激振器11开始通电工作，传递振动信号给液压伺服阀12，再输出到液压缸13的活塞作反复运动，进油回油管14在该过程实时提供所需油压，最后通过液压支撑臂给环形井壁管激励力，井壁管31再带动回填材料将脉冲振动传递至周边淤泥质土，井周一定范围内的淤泥质土在振动作用下发生压密，同时内部产生超孔压，在振动周期结束后，井壁周边一定范围内超孔压升至一定峰值，然后停止激振，在井壁超孔压产生的较大水力梯度作用下，井壁周边淤泥质土中的地下水会向本井快速排出，提高了排水速度，接下来，继续施加后续轮次脉冲，继续产生淤泥质土的升压和排水，直至激振升压效果不明显，再利用疏干井进行正常排水。
42.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。