CN111636452A - 地基降水系统及其降水方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地基降水系统及其降水方法，该系统包括：水气置换箱，包括安装于降水井中的箱体，所述箱体内部具有容置空腔，所述箱体开设有通气口，进水口和排水口，所述通气口、所述进水口和所述排水口分别连通于所述容置空腔，所述排水口连接有出水管，所述出水管伸至所述降水井的外部，所述进水口安装有进水单向阀，所述排水口内安装有出水单向阀；液位探测装置，安装于所述降水井内；电动供气装置，所述电动供气装置通过输气管路连接于所述通气口；控制器，信号连接于所述液位探测装置、实时电动供气装置。本发明解决了基坑或地基降水采用人工监控降水，降水效率低，设备易损坏，降水成本高的问题。

Description

地基降水系统及其降水方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种地基降水系统及其降水方法。

背景技术

近几年来，随着建筑行业不断发展，桩基工程、深大基坑的不断出现，施工前的基坑降水工作更突显的尤为重要。现有技术中，基坑开挖大多需要采用井点降水进行基坑降水，对地下水水位的测量一般通过降水井实时观察，设置观测井来实现，现场用电动水泵抽水外排。现有技术的基坑降水的缺点是，现场工人只能依据经验开启或停止电动水泵抽水，特别是基坑较大，降水井数量较多时，需要安排多名工人进行实时监控降水井的水位，夜间更是不间断的抽水，如出现降水井降到预定水位，而工人没有及时关闭电动水泵，会造成电动水泵干烧甚至烧坏，不仅浪费人力、物力和财力，降水效率低。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种地基降水系统及其降水方法，以解决基坑或地基降水采用人工监控降水，降水效率低，设备易损坏，降水成本高的问题。

为实现上述目的，提供一种地基降水系统及其降水方法，包括：

水气置换箱，包括安装于降水井中的箱体，所述箱体内部具有容置空腔，所述箱体开设有通气口、进水口和排水口，所述通气口、所述进水口和所述排水口分别连通于所述容置空腔，所述排水口连接有出水管，所述出水管伸至所述降水井的外部，所述进水口安装有进水单向阀，所述排水口内安装有出水单向阀；

液位探测装置，安装于所述降水井内；

电动供气装置，所述电动供气装置通过输气管路连接于所述通气口；

控制器，信号连接于所述液位探测装置、所述电动供气装置。

进一步的，所述降水井的数量为多个，每一所述降水井内分别安装有所述水气置换箱和所述液位探测装置，所述地基降水系统还包括气体分配器，所述气体分配器连接于所述电动供气装置，所述气体分配器通过输气管路连接于每一所述水气置换箱的通气口。

进一步的，所述水气置换箱的通气口安装有换气阀，所述换气阀包括竖向设置的变径管，所述变径管的两端的内径缩小分别形成缩颈段，所述变径管的上端的缩颈段伸至所述降水井的液位上方，所述变径管的下端的缩颈段通过所述输气管路连接于所述电动供气装置，所述变径管内滑设有用于封堵所述变径管本体的上端的缩颈段或下端的缩颈段的封堵件，所述变径管通过支管连接于所述通气口。

进一步的，所述封堵件的外径尺寸与所述变径管的内径尺寸相适配。

进一步的，所述封堵件呈柱状。

进一步的，所述封堵件的两端的端面为外凸弧面。

进一步的，所述液位探测装置为液位传感器。

进一步的，还包括沉淀池和回收池，所述出水管伸至所述沉淀池内，所述沉淀池的上部连通于所述回收池的上部。

本发明提供一种地基降水方法，其特征在于，包括以下步骤：

将水气置换箱放置于降水井中，所述降水井中的积水经由所述水气置换箱的进水单向阀灌注于所述水气置换箱的容置空腔中；

将液位探测装置安装于所述降水井中，所述液位探测装置实时采集降水井内的实时液位高度；

控制器获取所述实时液位高度、将所述实时液位高度与所述控制器内预设的警戒液位高度比较，并在所述实时液位高度大于所述警戒液位高度时对外发送降水信号；

电动供气装置接收所述降水信号并通过输气管路经由所述通气口向所述容置空腔中泵入压缩空气，使得所述容置空腔内的气压升高，进而使得容置空腔内的所述积水经由所述出水单向阀并通过出水管排至所述降水井的外部；

在所述容置空腔内的气压稳定后，所述控制器关闭所述电动供气装置，所述容置空腔通过所述输气管路连通于外界大气，使得所述容置空腔内的压缩空气经由所述输气管路排至所述外界大气中，所述降水井的积水在所述容置空腔连通于外界大气后再次经由所述进水单向阀灌注于所述容置空腔中。

本发明的有益效果在于，本发明的地基降水系统适用于低渗透性土质基坑或地基的降水，无时间限制，可全天候自动运行监控水位并降水，稳定安全可靠，全程自动控制，提高降水工效，便于成本及质量控制。

附图说明

图1为本发明实施例的地基降水系统的结构示意图。

图2为本发明实施例的水气置换箱的结构示意图。

图3为本发明实施例的水气置换箱的进水排气状态示意图。

图4为本发明实施例的水气置换箱的进气排水状态示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

图1为本发明实施例的地基降水系统的结构示意图、图2为本发明实施例的水气置换箱的结构示意图、图3为本发明实施例的水气置换箱的进水排气状态示意图、图4为本发明实施例的水气置换箱的进气排水状态示意图。

参照图1至图4所示，本发明提供了一种地基降水系统，包括：水气置换箱1、液位探测装置、电动供气装置3及控制器。

具体的，水气置换箱1包括箱体11。箱体11为密封性能好的箱体。箱体沉放于降水井内。箱体可固定安装于降水井4中。箱体11内部具有一容置空腔。箱体11开设有通气口，进水口和排水口。通气口、进水口和排水口分别连通于容置空腔。排水口连接有出水管131。出水管131伸至降水井4的外部。排水口内安装有出水单向阀13。箱体的容置空腔内的积水在容置空腔的内部气压增大的情况下能从排水口排出而不能回流至容置空腔内。进水口安装有进水单向阀12。降水井的积水，在容置空腔内的气压小于其外侧的降水井的积水的水压时，在压力差的作用下自动灌入经由进水单向阀灌入容置空腔中。

液位探测装置安装于降水井4内，用于实时采集降水井内的积水的液位高度值。

电动供气装置3用于向箱体内泵入压缩空气。电动供气装置3通过输气管路31连接于箱体的通气口。在电动供气装置切断后，箱体的容置空腔通过输气管路连通于外界大气，容置空气内的气压恢复至外界大气压强值。

控制器(附图中未显示)，其信号连接于液位探测装置和电动供气装置。控制器用于获取液位探测装置实时采集的实时液位高度，控制器中预设有一警戒液位高度值，控制器将实时液位高度值与警戒液位高度值相比较后，当实时液位高度值大于警戒液位高度值后，控制器对外发送降水信号。电动供气装置接收降水信号并启动。电动供气装置产生压缩空气并通过输气管路持续的泵入箱体的容置空腔中，以压迫容置空腔内的积水经由出水单向阀通过出水管排至降水井的外部，以实现降水井的降水。

本发明的地基降水系统适用于低渗透性土质基坑或地基的降水，无时间限制，可全天候自动运行监控水位并降水，稳定安全可靠，全程自动控制，提高降水工效，便于成本及质量控制。

在本实施例中，对于降水井数量越多的情况下，降水施工的单位成本越低。具体的，降水井4的数量为多个。每一个降水井4内分别安装有水气置换箱1和液位探测装置。地基降水系统还包括气体分配器32。气体分配器32连接于电动供气装置。气体分配器32具有多个排气口，每一个排气口一一对应地通过输气管路31连接于每一个水气置换箱1的通气口。

在本实施例中，电动供气装置为空气压缩机，空气压缩机连接有储气罐33，储气罐33连接于气体分配器32。在一些实施方式里，每一个降水井内的箱体的通气口上对应安装有一个电动控制阀。多个电动控制阀分别信号连接于控制器。当一降水井内的液位探测装置采集的实时液位高度大于警戒液位高度时，控制器开启安装于该降水井内的水气置换箱的输气管路上的电动控制阀，使得压缩空气可以进入该降水井内的水气置换箱内以进行降水施工。

为了方便在在切断压缩空气的供给后，容置空腔连通于外界大气，水气置换箱1的通气口安装有换气阀。参阅图2所示，换气阀包括变径管141、支管144和封堵件143。具体的，变径管141竖向设置且两端开口。变径管141的两端的内径缩小分别形成一缩颈段142。变径管141的上端的缩颈段142通过连通管路伸至降水井4的液位上方。变径管141的下端的缩颈段142通过输气管路31连接于电动供气装置3。变径管141内滑设有用于封堵变径管141本体的上端的缩颈段142或下端的缩颈段142的封堵件143。变径管141通过支管连接于通气口。

当封堵件被推至变径管的上端并遮蔽于缩颈段时，压缩空气通过变径管的下端的缩颈段经由支管连通于箱体的容置空腔，使得压缩空气泵入容置空腔中。

当封堵件在自重的影响下坠至变径管的下端时，外界大气通过连通管路经由支管连通于箱体的容置空腔，使得容置空腔内的气压与外界大气压相等。

作为一种较佳的实施方式，封堵件143的外径尺寸与变径管141的内径尺寸相适配。

在本实施例中，封堵件143呈柱状。在容置空腔内的气压变化时，封堵件在压缩空气或自身重力推动下沿变径管的轴线方向上下滑动，以形成不同的通路。

为了达到较佳的密封性，封堵件143的两端的端面为外凸弧面。

在本实施例中，水气置换箱，在降水井的积水中，有三个状态：一、进水排气状态；二进气排水状态；三换气状态。

具体的，进水排气状态参阅图3和图4所示，将水气置换箱1放置于降水井4中，降水井4中的积水经由水气置换箱1的进水单向阀12灌注于水气置换箱1的容置空腔中，此为进水过程(其中，积水流向为实心箭头实线标注)；由于封堵件在自重的影响下坠至变径管的下端(此时无压缩空气输入)，容置空腔中的空气(为空心箭头虚线标注)，经由支管以及变径管的上端的缩颈段排至外界大气中，此为排气过程。

对于进气排水状态参阅图3和图4所示，当需要降水时，电动供气装置开启，压缩空气经由变径管的下端的缩颈段进入换气阀，封堵件在压缩空气的压力下被推至变径管的上端并遮蔽于上端的缩颈段，使得压缩空气经由支管进入容置空腔中，此为进气过程；随着压缩空气的不断泵入，容置空腔内气压增大进而将容置空腔中的积水经由出水单向阀排至降水井的外部，此为排水过程。

在容置空腔内的积水排完且容置空腔内的气压稳定后，控制器关闭电动供气装置切断压缩空气的供给，变径管的下端的缩颈段通过输气管路连通外界大气，此时封堵件在没有压缩空气的推顶以及自重的影响下再次下坠至变径管的下端，使得容置空腔内的压缩空气经由支管以及变径管的上端的缩颈段连通于外界大气，使得容置空腔内的气压恢复至外界大气压水平，此为换气过程，在换气后，降水井的积水在容置空腔连通于外界大气后再次经由进水单向阀灌注于容置空腔中。

在本实施例中，液位探测装置为液位传感器。

为了节约水资源和资源的再利用，本发明的地基降水系统还包括沉淀池5和回收池6。水气置换箱的出水单向阀的出水管131的另一端伸至沉淀池5内，沉淀池5的上部连通于回收池6的上部。容置空腔内排出的积水进入沉淀池中沉淀，当沉淀后的积水没过沉淀池的上部与回收池的上部的溢流口，经由溢流口流至回收池。流至回收池的积水可以再利用施工的其它需求之处。

作为一种较佳的实施方式，箱体内的容置空腔中安装有压力传感器，压力传感器信号连接于控制器。控制器中设置有一预设压力范围内。当排水过程中，容置空腔内的积水排除干净后，为了避免电动供气装置的持续运转，控制器接收压力传感器的实时压力值，当实时压力值位于所述预设压力范围内时，控制器关闭电动供气装置切断压缩空气的供给。

本发明提供一种地基降水方法，包括以下步骤：

S1：将水气置换箱1放置于降水井4中，降水井4中的积水经由水气置换箱1的进水单向阀12灌注于水气置换箱1的容置空腔中。

具体的，将水气置换箱1放置于降水井4的积水中，降水井4中的积水经由水气置换箱1的进水单向阀12灌注于水气置换箱1的容置空腔中。由于封堵件在自重的影响下坠至变径管的下端(此时无压缩空气输入)，容置空腔中的空气(为空心箭头虚线标注)，经由支管以及变径管的上端的缩颈段排至外界大气中。

S2：将液位探测装置安装于降水井4中，液位探测装置实时采集降水井4内的实时液位高度。

S3：控制器获取实时液位高度、将实时液位高度与控制器内预设的警戒液位高度比较，并在实时液位高度大于警戒液位高度时对外发送降水信号。

S4：电动供气装置3接收降水信号并通过输气管路31经由通气口向容置空腔中泵入压缩空气，使得所述容置空腔内的气压升高，进而使得容置空腔内的所述积水经由所述出水单向阀13并通过出水管131排至所述降水井4的外部。

具体的，电动供气装置3接收降水信号后启动，并向储气罐中进行储存缓冲，对空气进行稳压，然后通过输气管路经由通气口向实时液位高度大于警戒液位高度的降水井中的水气置换箱的容置空腔中泵入压缩空气，使得所述容置空腔内的气压升高，进而使得容置空腔内的所述积水经由所述出水单向阀13并通过出水管131排至所述降水井4的外部。

S5：在容置空腔内的气压稳定后，控制器关闭电动供气装置3，容置空腔通过输气管路31连通于外界大气，使得容置空腔内的压缩空气经由输气管路31排至外界大气中，降水井4的积水在容置空腔连通于外界大气后再次经由进水单向阀12灌注于容置空腔中。

至此完成一个完整的灌水、排水进程。当实时液位高度高于警戒液位高度时，再开始下一个排水灌水的降水进程。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (9)

1.一种地基降水系统，其特征在于，包括：

水气置换箱，包括安装于降水井中的箱体，所述箱体内部具有容置空腔，所述箱体开设有通气口、进水口和排水口，所述通气口、所述进水口和所述排水口分别连通于所述容置空腔，所述排水口连接有出水管，所述出水管伸至所述降水井的外部，所述进水口安装有进水单向阀，所述排水口内安装有出水单向阀；

液位探测装置，安装于所述降水井内；

电动供气装置，所述电动供气装置通过输气管路连接于所述通气口；

控制器，信号连接于所述液位探测装置、所述电动供气装置。

2.根据权利要求1所述的地基降水系统，其特征在于，所述降水井的数量为多个，每一所述降水井内分别安装有所述水气置换箱和所述液位探测装置，所述地基降水系统还包括气体分配器，所述气体分配器连接于所述电动供气装置，所述气体分配器通过输气管路连接于每一所述水气置换箱的通气口。

3.根据权利要求1所述的地基降水系统，其特征在于，所述水气置换箱的通气口安装有换气阀，所述换气阀包括竖向设置的变径管，所述变径管的两端的内径缩小分别形成缩颈段，所述变径管的上端的缩颈段伸至所述降水井的液位上方，所述变径管的下端的缩颈段通过所述输气管路连接于所述电动供气装置，所述变径管内滑设有用于封堵所述变径管本体的上端的缩颈段或下端的缩颈段的封堵件，所述变径管通过支管连接于所述通气口。

4.根据权利要求3所述的地基降水系统，其特征在于，所述封堵件的外径尺寸与所述变径管的内径尺寸相适配。

5.根据权利要求4所述的地基降水系统，其特征在于，所述封堵件呈柱状。

6.根据权利要求5所述的地基降水系统，其特征在于，所述封堵件的两端的端面为外凸弧面。

7.根据权利要求1所述的地基降水系统，其特征在于，所述液位探测装置为液位传感器。

8.根据权利要求1所述的地基降水系统，其特征在于，还包括沉淀池和回收池，所述出水管伸至所述沉淀池内，所述沉淀池的上部连通于所述回收池的上部。

9.一种如权利要求1至8中的任意一项所述的地基降水系统的地基降水方法，其特征在于，包括以下步骤：

将水气置换箱放置于降水井中，所述降水井中的积水经由所述水气置换箱的进水单向阀灌注于所述水气置换箱的容置空腔中；

将液位探测装置安装于所述降水井中，所述液位探测装置实时采集降水井内的实时液位高度；

控制器获取所述实时液位高度、将所述实时液位高度与所述控制器内预设的警戒液位高度比较，并在所述实时液位高度大于所述警戒液位高度时对外发送降水信号；

电动供气装置接收所述降水信号并通过输气管路经由所述通气口向所述容置空腔中泵入压缩空气，使得所述容置空腔内的气压升高，进而使得容置空腔内的所述积水经由所述出水单向阀并通过出水管排至所述降水井的外部；

在所述容置空腔内的气压稳定后，所述控制器关闭所述电动供气装置，所述容置空腔通过所述输气管路连通于外界大气，使得所述容置空腔内的压缩空气经由所述输气管路排至所述外界大气中，所述降水井的积水在所述容置空腔连通于外界大气后再次经由所述进水单向阀灌注于所述容置空腔中。

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