本发明属于地质工程、岩土工程、基坑工程技术领域，涉及井壁渗漏监测，尤其是涉及一种判断降压井侧壁粘土球封闭质量的自加温光纤装置与方法。
背景技术：
在地下水位比较高的施工环境中，井点降水是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施，能疏干基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，消除流砂，减少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，提供比较干的施工条件，还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。但是在降压井成井过程受到施工条件限制，常会出现粘土球封闭质量不理想的情况，导致井管底部承压水通过粘土球经管壁渗漏至地表，长时间的渗流甚至可能造成该井成为渗流通道而无法起到降压作用。目前在降压井施工工艺中未考虑针对粘土球封闭质量的检测方法，在粘土球封孔后经过洗井后即可安装泵管试抽水，急需就如何确定粘土球封闭产生的缺陷的位置定位，并及时处理缺陷防止降压井失效展开研究。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种判断降压井侧壁粘土球封闭质量的自加温光纤装置与方法。利用自加热光缆通过测量降压井侧壁布设的光缆的温度变化异常来判断降压井侧壁粘土球封闭质量。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供一种判断降压井侧壁粘土球封闭质量的自加温光纤装置，包括加热型铠装测温光缆和分布式光纤温度传感系统(dts)，所述的加热型铠装测温光缆由下向上呈螺旋状围绕于降压井侧壁外，顶端露出于地表并与分布式光纤温度传感系统相连。dts系统能够实现温度的实时监测和高温/低温报警。
优选地，从降压井底端沿长度方向，每增加一个预设长度，加热型铠装测温光缆围绕降压井侧壁外一周。
优选地，所述的加热型铠装测温光缆截面呈平椭圆形，由中心束管、内置于中心束管内的传感光纤和阻水填充物、包围于中心束管外的绝缘层以及包围于绝缘层外并内嵌加热铜导线加强件的外护套组成。
优选地，所述的加热型铠装测温光缆通过铁丝或铁片固定在降压井侧壁外，铁丝或铁片直接焊接在降压井侧壁上。
本发明第二方面提供一种判断降压井侧壁粘土球封闭质量的方法，采用所述的装置，且所述的降压井由多个对接的井管构成，该方法包括以下步骤：
s1：在底端的一段井管上布置加热型铠装测温光缆，并预留出可连接到地表的长度，将预留的光缆盘在该段井管的顶端；
s2：当该段井管吊放入降水井两段井管对接完成后，将预留的光缆随着下一段井管吊放时呈螺旋状固定在该段井管管壁上，重复操作直至井管吊放完成；
s3：降压井运行时，在抽水降压过程中，将加热型铠装测温光缆通电升温，并将地表露出的加热型铠装测温光缆与分布式光纤温度传感系统连接，检测加热型铠装测温光缆在降压井不同位置处的升温异常，根据升温异常确定井管外壁渗流位置，进而判断降压井侧壁粘土球封闭质量。
优选地，所述的降压井使用工程上已开始使用的降压井，井口高于底面以上0.5m，在承压水层滤水管设置有外填充砾料，其他位置井壁外设置有填充粘土球密封。
优选地，从降压井底端沿长度方向，每增加一米长度，加热型铠装测温光缆围绕降压井侧壁外一周，自井管管口起算，光缆长度与井管位置的对应关系为：
其中：l表示自井管管口起算的光缆长度；h表示自井管管口起算的井管长度；r表示实际井管半径。
优选地，步骤s3中，抽水降压过程中将加热型铠装测温光缆通入50-150v交流电，通电后光缆温度升高至30-70℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明能够在基坑降水前利用光纤测温技术方便快速地评价各降压井成井过程中粘土球封孔质量情况，如果粘土球封孔存在渗流缺陷可以快速定位缺陷位置，指导降压井承压水渗漏处置工作。基坑降水时，使水位降至开挖面以下是基坑开挖顺利进行的必要条件，如果由于降压井成井质量存在问题导致降水效果达不到要求将会耽误工期甚至发生施工事故，在降压井施工工艺中引入安装自加热光缆测量装置这一工序能够极大方便地观测粘土球封闭质量，能够为基坑降水施工工艺提供新的思路。
附图说明
图1为本发明的自加温光纤装置的示意图；
图2为本发明的加热型铠装测温光缆横截面示意图。
图中，1为降压井，2为加热型铠装测温光缆，3为铁片，4为填充粘土球，5填充砾料，6为分布式光纤温度传感系统，7为传感光纤，8为中心束管，9加热铜导线加强件，10绝缘层，11外护套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种判断降压井侧壁粘土球封闭质量的自加温光纤装置，如图1所示，包括加热型铠装测温光缆2和分布式光纤温度传感系统6，加热型铠装测温光缆2由下向上呈螺旋状围绕于降压井1侧壁外，顶端露出于地表并与分布式光纤温度传感系统6(现有技术中的dts)相连。dts系统能够实现温度的实时监测和高温/低温报警
本实施例中，降压井1采用工程上已开始使用的降压井1，具体井管尺寸与长度视现场实际承压水头及降水量等因素综合考虑，以实际施工设计方案为准，井口应高于地面以上0.50m，以防止地表污水渗入井内。在承压水层滤水管外设置有填充砾料5，其他位置井壁外设有填充粘土球4密封。
加热型铠装测温光缆2(自加温光缆)截面呈平椭圆形，由中心束管8(优选采用无缝钢管)、内置于中心束管8内的传感光纤7和阻水填充物、包围于中心束管8外的绝缘层10以及包围于绝缘层10外并内嵌加热铜导线加强件9的外护套11(优选采用pe材质)组成。该光缆具有较好的抗弯折抗刮蹭及信号传输性能，可广泛应用于工程检测。自加温光缆的布设方式为围绕降压井井管外壁螺旋状自井管管底向上布置，为了便于确定光缆长度与井管管壁位置关系，本实施例中优选从降压井1底端沿长度方向，每增加一个预设长度，加热型铠装测温光缆2围绕降压井1侧壁外一周。进一步优选从降压井底端沿长度方向，每增加一米长度，加热型铠装测温光缆围绕降压井侧壁外一周，自井管管口起算，光缆长度与井管位置的对应关系为：
其中：l表示自井管管口起算的光缆长度；h表示自井管管口起算的井管长度；r表示实际井管半径。
本实施例优选加热型铠装测温光缆2通过铁丝或铁片3固定在降压井1侧壁外，起固定作用，铁丝或铁片3直接焊接在降压井1侧壁上。
一种判断降压井侧壁粘土球封闭质量的方法，采用上述装置，降压井1设计深度根据实际工程场地地下承压水含水层深度确定，降压井1深度一般会达到几十米，吊放井管时需要分段吊放，井管吊放过程中在分段位置焊接，光缆在井管吊放过程中固定在井管侧壁。
该方法包括以下步骤：
s1：在底端的一段井管上布置加热型铠装测温光缆，并预留出可连接到地表的长度，将预留的光缆盘在该段井管的顶端；
s2：当该段井管吊放入降水井两段井管对接完成后，将预留的光缆随着下一段井管吊放时呈螺旋状固定在该段井管管壁上，重复操作直至井管吊放完成；
s3：降压井运行时，在抽水降压过程中，将加热型铠装测温光缆通电升温，并将地表露出的加热型铠装测温光缆与分布式光纤温度传感系统连接，检测加热型铠装测温光缆在降压井不同位置处的升温异常，根据升温异常确定井管外壁渗流位置，进而判断降压井侧壁粘土球封闭质量。
本实施例中优选步骤s3中，抽水降压过程中将加热型铠装测温光缆通入50-150v交流电(具体电压视自加热光缆实际布设长度确定)，通电后光缆温度升高至30-70℃。
在整个光缆布设过程中应注意避免光缆受到拉伸或受到井壁的挤压造成光缆断纤。
本发明能够在基坑降水前利用光纤测温技术方便快速地评价各降压井成井过程中粘土球封孔质量情况，如果粘土球封孔存在渗流缺陷可以快速定位缺陷位置，指导降压井承压水渗漏处置工作。基坑降水时，使水位降至开挖面以下是基坑开挖顺利进行的必要条件，如果由于降压井成井质量存在问题导致降水效果达不到要求将会耽误工期甚至发生施工事故，在降压井施工工艺中引入安装自加热光缆测量装置这一工序能够极大方便地观测粘土球封闭质量，能够为基坑降水施工工艺提供新的思路。
上述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。
1.一种判断降压井侧壁粘土球封闭质量的自加温光纤装置，其特征在于，包括加热型铠装测温光缆(2)和分布式光纤温度传感系统(6)，所述的加热型铠装测温光缆(2)由下向上呈螺旋状围绕于降压井(1)侧壁外，顶端露出于地表并与分布式光纤温度传感系统(6)相连。
2.根据权利要求1所述的判断降压井侧壁粘土球封闭质量的自加温光纤装置，其特征在于，从降压井(1)底端沿长度方向，每增加一个预设长度，加热型铠装测温光缆(2)围绕降压井(1)侧壁外一周。
3.根据权利要求1所述的判断降压井侧壁粘土球封闭质量的自加温光纤装置，其特征在于，所述的加热型铠装测温光缆(2)截面呈平椭圆形，由中心束管(8)、内置于中心束管(8)内的传感光纤(7)和阻水填充物、包围于中心束管(8)外的绝缘层(10)以及包围于绝缘层(10)外并内嵌加热铜导线加强件(9)的外护套(11)组成。
4.根据权利要求1所述的判断降压井侧壁粘土球封闭质量的自加温光纤装置，其特征在于，所述的加热型铠装测温光缆(2)通过铁丝或铁片(3)固定在降压井(1)侧壁外，铁丝或铁片(3)直接焊接在降压井(1)侧壁上。
5.一种判断降压井侧壁粘土球封闭质量的方法，其特征在于，采用权利要求1～4任一所述的装置，且所述的降压井(1)由多个对接的井管构成，该方法包括以下步骤：
s1：在底端的一段井管上布置加热型铠装测温光缆，并预留出可连接到地表的长度，将预留的光缆盘在该段井管的顶端；
s2：当该段井管吊放入降水井两段井管对接完成后，将预留的光缆随着下一段井管吊放时呈螺旋状固定在该段井管管壁上，重复操作直至井管吊放完成；
s3：降压井运行时，在抽水降压过程中，将加热型铠装测温光缆通电升温，并将地表露出的加热型铠装测温光缆与分布式光纤温度传感系统连接，检测加热型铠装测温光缆在降压井不同位置处的升温异常，根据升温异常确定井管外壁渗流位置，进而判断降压井侧壁粘土球封闭质量。
6.根据权利要求5所述的判断降压井侧壁粘土球封闭质量的方法，其特征在于，所述的降压井使用工程上已开始使用的降压井，井口高于底面以上0.5m，在承压水层滤水管外设置有填充砾料，其他位置井壁外设置有填充粘土球密封。
7.根据权利要求5所述的判断降压井侧壁粘土球封闭质量的方法，其特征在于，从降压井底端沿长度方向，每增加一米长度，加热型铠装测温光缆围绕降压井侧壁外一周，自井管管口起算，光缆长度与井管位置的对应关系为：
其中：l表示自井管管口起算的光缆长度；h表示自井管管口起算的井管长度；r表示实际井管半径。
8.根据权利要求5所述的判断降压井侧壁粘土球封闭质量的方法，其特征在于，步骤s3中，抽水降压过程中将加热型铠装测温光缆通入50-150v交流电，通电后光缆温度升高至30-70℃。
技术总结