CN104846804B - 小型组合式软地基处理施工设备 - Google Patents

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Abstract

一种小型组合式软地基处理施工设备，包括设置在软土地基覆膜上的若干个抽气水的出膜口，以及气水分离罐，气水分离罐旁设置一个水箱，水箱内设置一台潜水式水环真空泵；出膜口与气水分离罐连接，气水分离罐内安装潜水泵，潜水泵的排水口通过排水管路与水箱相接；气水分离罐上部设置有一抽气口，在抽气口处设有一个浮力截止阀，气水分离罐的上部的抽气口通过气压自动分配器与潜水式水环真空泵的吸气口相连接；所述的气压自动分配器包括并联的压力控制阀和大气射流泵，其小型轻便，全套装置就近安装在覆膜上，连接管路极短，同时又能大幅节约能耗。

Description

小型组合式软地基处理施工设备
技术领域
本发明涉及一种软地基处理施工技术，特别是一种小型组合式软地基处理施工设备。
背景技术
软土地基加固施工中，要求将软土地基中的水分和气体大部分抽出，使其密实度达到使用要求。目前现有软土地基加固施工中，广泛采用三种类型的施工设备：一、射流泵，该类施工设备的特点是：1、软土地基中的水分和气体，甚至微小颗粒的固态物都能抽出，能达到较高的真空度要求（-0.096Mpa）；2、设备轻便，管路很短，压力损耗小；3、工作效率比较低，特别是抽取气体的效率仅是等功率真空泵的30%，因此耗能较高；二、真空泵，采用此种施工方式，多选用较大功率的真空泵，实施较大面积的软土地基加固施工，此类设备的特点是：1、抽气效率较高，能对较大范围的软土地基实施加固作业，与单纯使用射流泵相比，单位施工面积、耗电少，效率较高；2、对抽吸介质的要求较高，或者不允许被抽液体吸入，或者要求被抽液体必须多次过滤，即使如此，一方面被吸液体可能对泵环的腐蚀，也是此类设备难以承受的，同时此该类真空泵用来抽吸液体，则效率大幅下降，基本上与射流泵的效率相同。3、真空泵对吸入口气体压力有要求，当吸入口处的气体真空度达到-0.090Mpa或更高真空度时，此类真空泵的工作效率大幅下降，甚至已不能进一步提高被抽空间的真空度；三、一种已经在试用的大型的用于软土地基处理的施工装置，该装置具备采用真空泵施工的优点，与单纯使用射流泵相比，单位施工面积耗电少、效率较高。但该装置体积庞大笨重，难以安装在稀软的软土地基上。而且连接管路长而复杂，管道压力损失较大，泄露事故多，施工地区的实际真空度较低，故施工效果较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种小型轻便，全套装置就近安装在覆膜上，连接管路极短，同时又能大幅节约能耗的组合式软地基处理施工设备。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种小型组合式软地基处理施工设备，包括设置在软土地基覆膜上的若干个抽气水的出膜口，以及气水分离罐，其特点是：气水分离罐旁设置一个水箱，水箱内设置一台潜水式水环真空泵；每一个出膜口分别与气水分离罐四周设置的接口相连接，并在每一个接口管路上设置一组止回阀和截止阀；气水分离罐内安装一台潜水泵，潜水泵的排水口通过排水管路及止回阀与水箱相接；气水分离罐上部设置有一抽气口，在抽气口处设有一个浮力截止阀，气水分离罐的上部的抽气口通过气压自动分配器与潜水式水环真空泵的吸气口相连接；在潜水式水环真空泵吸气口与气压自动分配器的连接管路上设置一个止回阀；所述的气压自动分配器包括并联的压力控制阀和大气射流泵，压力控制阀和大气射流泵均通过气水分离罐内的压力控制，气水分离罐内的负压值大于设定的负压值时，压力控制阀为打开状态、大气射流泵为关闭状态，气水分离罐的压力处于低真空状态，此时通过打开的压力控制阀对气水分离罐抽真空；气水分离罐内的负压值达到设定的负压值时，压力控制阀关闭、大气射流泵打开，通过大气射流泵继续对气水分离罐抽真空，使气水分离罐内的压力达到高真空状态。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的压力控制阀和大气射流泵均为电磁控制启闭阀，在气水分离罐上设有负压传感器，负压传感器输出的控制信号通过控制系统与压力控制阀和大气射流泵相接。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的压力控制阀为气压膜盒Ⅰ，气压膜盒Ⅰ的抽气口和大气射流泵的抽气口并联通过抽气管路与潜水式水环真空泵吸气口相接，气压膜盒Ⅰ的吸气口和大气射流泵的吸气口并联通过吸气管路与气水分离罐的抽气口相接，大气射流泵的空气入口管路通过气压膜盒Ⅱ与抽气管路相接，大气射流泵的空气入口管路与气压膜盒Ⅱ的空气出气口相接，气压膜盒Ⅱ的空气出气口通过支路与气压膜盒Ⅰ的膜片外腔相通。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，潜水式水环真空泵由支座、潜水电动机、密封油室和水环真空泵头四部分组成，密封油室采用两层油室腔，在每层油室腔内设置一组机械密封，在水环真空泵头内设置一组机械密封，由三组机械密封共同保证泵轴传动密封性能。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述低真空状态为气水分离罐内的负压值在-0.09~0MPa之间。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述高真空状态为气水分离罐内的负压值在-0.096~-0.09MPa。
本发明与现有技术相比，气水分离罐内的潜水泵将罐内由软土地基中抽吸上来的积水，排出罐外。排出的地下水由管路就近排入到潜水真空泵的水箱内，供水环真空泵的工作液及潜水电动机冷却之用。通过气压自动分配器实现使气水分离罐内的真空度逐渐达到高真空，其小型轻便，全套装置就近安装在覆膜上，连接管路极短，同时又能大幅节约能耗。
附图说明
图1为本发明的结构简图；
图2为浮力截止阀结构原理图；
图3为气控气压自动分配器原理图；
图4为电控气压自动分配器原理图；
图5为潜水式水环真空泵结构原理图。
具体实施方式
一种小型组合式软地基处理施工设备，包括设置在软土地基覆膜上的若干个抽气水的出膜口，以及气水分离罐，气水分离罐旁设置一个水箱，水箱内设置一台潜水式水环真空泵；每一个出膜口分别与气水分离罐四周设置的接口相连接，并在每一个接口管路上设置一组止回阀和截止阀；气水分离罐内安装一台潜水泵，潜水泵的排水口通过排水管路及止回阀与水箱相接；气水分离罐上部设置有一抽气口，在抽气口处设有一个浮力截止阀，气水分离罐的上部的抽气口通过气压自动分配器与潜水式水环真空泵的吸气口相连接；在潜水式水环真空泵吸气口与气压自动分配器的连接管路上设置一个止回阀；所述的气压自动分配器包括并联的压力控制阀和大气射流泵，压力控制阀和大气射流泵均通过气水分离罐内的压力控制，气水分离罐内的负压值大于设定的负压值时，压力控制阀为打开状态、大气射流泵为关闭状态，气水分离罐的压力处于低真空状态，此时通过打开的压力控制阀对气水分离罐抽真空；气水分离罐内的负压值达到设定的负压值时，压力控制阀关闭、大气射流泵打开，通过大气射流泵继续对气水分离罐抽真空，使气水分离罐内的压力达到高真空状态。
所述的压力控制阀和大气射流泵均为电磁控制启闭阀，在气水分离罐上设有负压传感器，负压传感器输出的控制信号通过控制系统与压力控制阀和大气射流泵相接。
所述的压力控制阀为气压膜盒Ⅰ，气压膜盒Ⅰ的抽气口和大气射流泵的抽气口并联通过抽气管路与潜水式水环真空泵吸气口相接，气压膜盒Ⅰ的吸气口和大气射流泵的吸气口并联通过吸气管路与气水分离罐的抽气口相接，大气射流泵的空气入口管路通过气压膜盒Ⅱ与抽气管路相接，大气射流泵的空气入口管路与气压膜盒Ⅱ的空气出气口相接，气压膜盒Ⅱ的空气出气口通过支路与气压膜盒Ⅰ的膜片外腔相通。
潜水式水环真空泵由支座、潜水电动机、密封油室和水环真空泵头四部分组成，密封油室采用两层油室腔，在每层油室腔内设置一组机械密封，在水环真空泵头内设置一组机械密封，由三组机械密封共同保证泵轴传动密封性能。
所述低真空状态为气水分离罐内的负压值在-0.09~0MPa之间。所述高真空状态为气水分离罐内的负压值在-0.096~-0.09MPa。
见附图1，包括设置在软土地基覆膜1上的若干个抽气水的出膜口2，每一个出膜口连接一组止回阀及截止阀3与安放在覆膜上的气水分离罐5四周的接口相连接；气水分离罐5内装有潜水泵4、液位传感器6，气水分离罐5顶部装有带负压传感器8的真空表、带浮力截止阀7的抽气口；带浮力截止阀7的抽气口与气压自动分配器10连接；气压自动分配器10的抽气口再与潜水式水环真空泵15的吸气口相连接，其连接管路13上串接一个止回阀12；潜水泵4的排水口通过管路11及止回阀12将排出的水直接排放入水箱16内；气水分离罐5顶部装有配电箱9，配电箱9通过电路与负压传感器8、液位传感器6、潜水泵4、潜水式水环真空泵15、电控气压自动分配器中的电磁阀23和26相连接，并由一根电缆由软土地基外供电。
在气水分离罐5顶部抽气口设置一个浮力截止阀7，见附图2。当气水分离罐内的积水升至顶部时，浮球20上浮堵住变径法兰17的入口。变径法兰17通过密封垫19，用螺丝18与气水分离罐5的出口相连接。浮球20由安装在变径法兰17的格栅21限制在一定空间内。
气压自动分配器10，电控方案实施方式，见附图4：串接在潜水式水环真空泵15吸气口与气水分离罐5抽气口之间的（电控）气压自动分配器，由管路22分接至电磁阀23的抽气口和大气射流泵25的抽气口；电磁阀23的吸气口和大气射流泵25的吸气口由管路24并接后与气水分离罐5的抽气口处的变径法兰17相连接；在大气射流泵25的空气入口管路27中串接电磁阀26，电磁阀23和电磁阀26由气路连接至配电箱9.当潜水式水环真空泵15工作开始抽吸气水分离罐5中的气体时，在气水分离罐5中的真空度为-0.09~0MPa区间内，电磁阀23处于“通”，电磁阀26处于“止”。则潜水式水环真空泵15通过管路22和管路24，直接抽吸气水分离罐5中气体；当气水分离罐5中的气体真空度达到-0.09MPa时，负压传感器8输出控制信号，电磁阀23截止，电磁阀26开启。则潜水式水环真空泵15只能通过管路22和大气射流泵25抽吸由管路27进入的空气，再由大气射流泵25的混合室来通过管路24抽吸气水分离罐5内的气体，从而使气水分离罐5的真空度达到-0.096MPa。
气压自动分配器10，气控方案实施方式，见附图3：串接在潜水式水环真空泵15吸气口与气水分离罐5抽气口之间的（气控）气压自动分配器，由管路22分接至气压膜盒Ⅰ28B的抽气口和大气射流泵25的抽气口；气压膜盒Ⅰ28B的吸气口和大气射流泵25的吸气口由管路24并接后与气水分离罐5的抽气口处的变径法兰17相连接；管路22同时分接至气压膜盒Ⅱ28A的工作腔内。大气射流泵25的空气入口管路27，由气压膜盒Ⅱ28A端部的弹簧阀杆32关闭。当潜水式水环真空泵15开始抽吸气水分离罐5中的气体，在罐中的气体真空度为-0.09~0MPa区间内。气压膜盒Ⅱ28A的内腔负压逐渐升高，膜片31在外部大气压力下，压缩阀杆29移动，阀杆29在弹簧30的阻力下只能逐步移动；此时气压膜盒Ⅰ28B的膜片31仍处于管路27中的等值负压，故其阀杆29不发生移动。故潜水式水环真空泵15仍然通过管路22，通过气压膜盒Ⅰ28B内腔，通过管路24直接抽吸气水分离罐5中的气体。由设定，当气水分离罐中的真空度达到-0.090MPa时，气压膜盒Ⅱ28A中的阀杆29顶开弹簧阀杆32，则空气入口管路27开通。外部大气经管路27进入气压膜盒Ⅰ28B的膜片31外腔。则其内腔的阀杆29迅速移动关闭管路22与管路24经其内腔的通道；同时外部大气经管路27通入到大气射流泵的大气入口。此时潜水式水环真空泵15只能通过管路22抽吸大气射流泵25，大气射流泵25通过其混合室经管路24抽吸气水分离罐5内的气体，从而使气水分离罐5的真空度逐渐达到-0.096MPa。
潜水式水环真空泵15见附图5，由支座33、潜水电动机35、密封油室36和水环真空泵头38四部分组成。潜水电动机35的电缆引出的密封装置34包括与泵体密封连接的盖板和电缆线，盖板设有个内腔，电缆线引出口开在内腔壁上，位于盖板内腔内的电缆线的每相线都设置有一段裸线，在盖板内腔里充填有绝缘密封材料。见本申请人拥有的“一种泵引出电缆线接头的密封装置”（ZL20092003861.5)专利技术实现其水下密封性能；密封油室36采用两层油室腔，在每层油室腔内设置一组机械密封37，在水环泵头38内设置一组机械密封37，由三组机械密封37共同保证泵轴传动密封性能。

Claims (6)

1.一种小型组合式软地基处理施工设备，包括设置在软土地基覆膜上的若干个抽气水的出膜口，以及气水分离罐，其特征在于：气水分离罐旁设置一个水箱，水箱内设置一台潜水式水环真空泵，潜水式水环真空泵由支座、潜水电动机、密封油室和水环真空泵头四部分组成；每一个出膜口分别与气水分离罐四周设置的接口相连接，并在每一个接口管路上设置一组止回阀和截止阀；气水分离罐内安装一台潜水泵，潜水泵的排水口通过排水管路及止回阀与水箱相接；气水分离罐上部设置有一抽气口，在抽气口处设有一个浮力截止阀，气水分离罐的上部的抽气口通过气压自动分配器与潜水式水环真空泵的吸气口相连接；在潜水式水环真空泵吸气口与气压自动分配器的连接管路上设置一个止回阀；所述的气压自动分配器包括并联的压力控制阀和大气射流泵，压力控制阀和大气射流泵均通过气水分离罐内的压力控制，气水分离罐内的负压值大于设定的负压值时，压力控制阀为打开状态、大气射流泵为关闭状态，气水分离罐的压力处于低真空状态，此时通过打开的压力控制阀对气水分离罐抽真空；气水分离罐内的负压值达到设定的负压值时，压力控制阀关闭、大气射流泵打开，通过大气射流泵继续对气水分离罐抽真空，使气水分离罐内的压力达到高真空状态，所述浮力截止阀包括变径法兰和上浮堵住变径法兰入口的浮球。
2.根据权利要求1所述的小型组合式软地基处理施工设备，其特征在于：所述的压力控制阀和大气射流泵均为电磁控制启闭阀，在气水分离罐上设有负压传感器，负压传感器输出的控制信号通过控制系统与压力控制阀和大气射流泵相接。
3.根据权利要求1所述的小型组合式软地基处理施工设备，其特征在于：所述的压力控制阀为气压膜盒Ⅰ，气压膜盒Ⅰ的抽气口和大气射流泵的抽气口并联通过抽气管路与潜水式水环真空泵吸气口相接，气压膜盒Ⅰ的吸气口和大气射流泵的吸气口并联通过吸气管路与气水分离罐的抽气口相接，大气射流泵的空气入口管路通过气压膜盒Ⅱ与抽气管路相接，大气射流泵的空气入口管路与气压膜盒Ⅱ的空气出气口相接，气压膜盒Ⅱ的空气出气口通过支路与气压膜盒Ⅰ的膜片外腔相通。
4.根据权利要求1所述的小型组合式软地基处理施工设备，其特征在于：密封油室采用两层油室腔，在每层油室腔内设置一组机械密封，在水环真空泵头内设置一组机械密封，由三组机械密封共同保证泵轴传动密封性能。
5.根据权利要求1所述的小型组合式软地基处理施工设备，其特征在于：所述低真空状态为气水分离罐内的负压值在-0.09~0MPa之间。
6.根据权利要求1所述的小型组合式软地基处理施工设备，其特征在于：所述高真空状态为气水分离罐内的负压值在-0.096~-0.09MPa。
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