CN112049138A - 深基坑降水、净化、回灌一体化系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及深基坑降水、净化、回灌一体化系统及控制方法，其包括位于基坑内的降水井和位于基坑外的回灌井，所述降水井内设置有第一水泵，所述第一水泵连接有第一进水管，所述第一进水管连接有净化罐，所述净化罐连接有水箱，水箱通过排水管与回灌井连接，水箱上还设置有溢流管，溢流管连接有二次净化罐，二次净化罐连接有消毒装置。本申请能够依据监测结果及时调整降水或回灌方案，确保基坑自身及周边环境安全，并能够通过净化罐、二次净化罐和消毒装置对水进行净化，以供施工现场用水。
Description
技术领域
本申请涉及基坑工程技术领域，尤其是涉及深基坑降水、净化、回灌一体化系统及控制方法。
背景技术
基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程，地下水要满足支护结构和挖土施工的要求，并且不因地下水位的变化对基坑周围的环境和设施带来危害。在建筑物密集的场地上进行深基坑施工时，仅仅考虑基坑降水问题不够的，还要考虑到因过度降水而引起周围原有建筑物地基的不均和位移问题，这些不均匀沉降和位移会导致原有建筑物产生沉降开裂或倾斜。另外，若大量抽取的地下水不加以回灌，会造成水资源的大量浪费。因此，将抽出的地下水重新回灌利用，是降水施工的必然趋势。
现有的施工时一般采用水箱回灌的方法，在现场设置水箱，将降水井抽出来的地下水直接排至水箱中，水箱底部连接回灌主管道，水箱中的水自流至回灌主管道，水箱上部设置溢流口，多余地下水经溢流口排走，当需要回灌时，打开连接回灌井的控制阀，主管道中的水就会流进回灌井。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：水箱中的水在重力作用下直接进入回灌井内，但是当回灌井所处的地层为黏土层时，回灌井中的水渗入土层的速度较慢，使基坑周围的地下水不能及时得到补充，需要增加回灌井的数量以保证回灌效果；同时，没有对多余的水进行回收利用，水直接排走，造成水资源浪费。
发明内容
第一方面，本申请提供一种深基坑降水、净化、回灌一体化系统，采用如下的技术方案：
深基坑降水、净化、回灌一体化系统，包括位于基坑内的降水井和位于基坑外的回灌井，还包括水箱，所述降水井内设置有第一水泵，所述第一水泵连接有第一进水管，所述第一进水管连接有净化罐，所述净化罐通过连接管与水箱连接，所述水箱通过排水管与回灌井连接，所述排水管上设置有增压泵、压力表和第一止水阀，所述回灌井井口设置有密封盖，所述回灌井连接有回扬管，所述回扬管上设置有第二止水阀和第二水泵。
通过采用上述技术方案，降水井内的水在第一水泵的作用下通过第一进水管进入净化罐内，经净化罐净化后进入水箱内，然后通过增压泵进入回灌井内，因为回灌井顶部通过密封盖密封，当回灌井内的水渗入土层的速度较慢时，回灌井内会充满水，随着增压泵的不断泵送，回灌井内的压力会增大，使水能够更快进入土层内，单个回灌井的回灌效率较高，能够减少回灌井的开挖数量，有效降低施工成本。当回灌井内的压力超过一定值时会出现回灌井井壁冒水的现象，通过观察压力表，当压力到达预警值时，开启第二水泵，将回灌井内的部分水排出，以降低回灌井内的压力。
优选的，所述净化罐包括罐体，所述罐体侧壁上开设有第一进水口，所述第一进水口设置有第一电磁阀，所述罐体底部开设有排污口，所述排污口设置有第二电磁阀，所述罐体内腔设置有多个大小呈梯度设置的过滤罩，且多个过滤罩依次套设，所述罐体腔上部设置有与最内层的过滤罩的内腔连通的储水腔，所述储水腔上设置有与连接管连接的第一出水口，所述第一出水口设置有第三电磁阀。
通过采用上述技术方案，工作时，将第一电磁阀和第三电磁阀打开，将第二电磁阀关闭，降水井抽出的水通过第一进水口进入罐体内，然后通过多级过滤罩进行过滤，水中杂质被过滤罩拦截，过滤后的水进入储水腔，然后从第一出水口排出。
当使用一段时间后过滤罩上累积较多杂质需要进行清洗时，关闭第一电磁阀，开启第二电磁阀和第三电磁阀，储水腔内部的水和罐体内的水在重力作用下向下流动，依次经过多个过滤网，将过滤网上附着的杂质冲下，然后通过排污口排出。
优选的，所述罐体内穿设有驱动轴，罐体外壁设置有与驱动轴传动连接的电机，所述过滤罩与驱动轴同轴设置，驱动轴上设置有与过滤罩外壁抵接的刷板。
通过采用上述技术方案，在清洗罐体的过程中，启动电机，电机带动驱动轴旋转进而带动刷板旋转，刷板能够将过滤罩外壁的杂质更好的刮下，清洗效果较好。
优选的，所述水箱顶部设置有溢流管，所述溢流管连接有二次净化罐，所述二次净化罐包括壳体，所述壳体上分别设置有进料口和滤芯插口，所述滤芯插口螺纹连接有盖板，所述盖板朝向壳体内的一侧固定有滤芯，所述滤芯包括芯筒和填充在芯筒内的吸附剂，所述芯筒是由两组以上不同目数的过滤网按照不同目数叠放，并通过烧结、加压、轧制等工艺制作而成的高精度多孔烧结材料。
通过采用上述技术方案，降水井内的水经过净化罐初步除去泥沙后，进入二次净化罐内进行进一步过滤，能够进一步减少水中的杂质，提高水的质量，烧结网芯筒具有渗透性好、强度高、抗腐蚀性强、易于清洗的优点，并且精度极其稳定、耐高压性能非常突出，特别适用于对抗压强度要求高及过滤粒度要求均一的场合。
优选的，所述二次净化罐连接有消毒装置，所述消毒装置包括消毒器本体，所述消毒器本体上设置有与溢流管连接的第二进水口和与施工现场供水管道连接的第二出水口，所述消毒器本体两端分别设置有端盖，所述端盖朝向消毒器本体的一侧设置有紫外线灯管，所述紫外线灯管在端盖上呈矩阵设置有多组。
通过采用上述技术方案，水箱内设置有与一流管处于同一平面的液位检测装置，当水箱内的水位不断升高，升高到最高位置时通过溢流管流入消毒器本体，同时液位检测装置发出信号，使消毒器装置接通电源开始工作，消毒装置通过紫外线对水进行杀菌，进一步提升水质，可以作为施工现场用水，能够节约大量水资源，并进一步降低生产成本。
优选的，所述第二水泵通过第二进水管与净化罐连接。
通过采用上述技术方案，回扬水不会被浪费，能够通过净化罐重新回到水箱内，以供后续继续回灌。
优选的，所述密封盖上连接有排气管，所述排气管上设置有排气阀。
通过采用上述技术方案，在进行增压回灌时，排气阀处于关闭状态，当需要解除回灌井内的压力时，将排气阀打开即可使回灌井内气压迅速与外界气压达到平衡状态，响应速度快，便于操作。
优选的，所述回灌井内设置有固定管，所述固定管顶端穿过密封盖并设置有三通接头，所述排水管和回扬管分别与三通接头连接。
通过采用上述技术方案，回灌井深度往往在20到30米之间，且回灌井往往设置有多组，通过固定管与第一止水阀和第二止水阀的配合即可实现回灌井的注水和排水，无需设置多组管道，较为节省材料。
第二方面，本申请提供一种上述深基坑降水、净化、回灌一体化系统的控制方法，采用如下的技术方案：
一种上述深基坑降水、净化、回灌一体化系统的控制方法，包括如下步骤：
S1.固定设置并依次连接第一水泵、第一进水管、净化罐、水箱、增压泵、压力表、排水管，接着设置回扬管和第二水泵，并在深基坑周边地表上设置有多个检测装置，检测装置用于测量地表沉降和建筑物倾斜等状况；
S2.启动第一水泵，使降水井内的水在第一水泵的作用下通过第一进水管进入净化罐内，经净化罐净化后进入水箱内，然后进入回灌井内；
S3.监控中心在对压力表和检测装置的数据处理分析后与阈值数据进行对比并根据对比结果发出相应的指令，如未超出监测阈值数据，保持原状继续进行基坑排水和回灌；
S4.当深基坑内降水井水位低于预设值时，监控中心指示关闭第一水泵，停止降水；
S5.当地表沉降值高于预设值时，监控中心指示打开增压泵，增大回灌井内的压力，使水能够加速进入土层内；
S6.当压力表上的数值达到预警值时，依次关闭增压泵并开启第二水泵，第二水泵将回灌井内的部分水抽出，降低回灌井内压力；
S7.当压力表数值降低到安全范围后，依次关闭第二水泵和第二止水阀。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
通过在回灌井上设置密封盖，使回灌井内形成密封空间，并通过增压泵对回灌井内增压泵水，使回灌井内的空气被压缩，空气压强增大，迫使水加速渗入土层内；
通过设置第二水泵，当回灌井内的压力到达预警值时，开启第二水泵，将回灌井内的部分水排出，以降低回灌井内的压力。
附图说明
图1是本申请深基坑降水、净化、回灌一体化系统及控制方法的主视图；
图2是图1中A的局部放大示意图；
图3是图1中净化罐的剖面结构示意图；
图4是图2中刷板和驱动轴连接结构示意图；
图5是图1中二次净化罐的剖面结构示意图；
图6是图1中消毒装置的剖面结构示意图。
附图标记说明：1、降水井；2、回灌井；3、水箱；4、净化罐；41、罐体；42、第一进水口；43、排污口；44、过滤罩；45、储水腔；46、第一出水口；47、驱动轴；48、刷板；481、刷杆；482、连接杆；49、电机；5、消毒装置；51、消毒器本体；52、第二进水口；53、第二出水口；54、端盖；55、紫外线灯管；6、二次净化罐；61、壳体；62、进料口；63、滤芯插口；64、盖板；65、滤芯；651、芯筒；652、吸附剂；7、排水管；8、井管；9、密封盖；10、固定管；11、增压泵；12、压力表；13、第一止水阀；14、排气管；15、排气阀；16、回扬管；17、第二止水阀；18、第二水泵；19、第二进水管；20、溢流管；22、连接管；23、第一进水管；24、第一电磁阀；25、第二电磁阀；26、第三电磁阀；27、第一水泵。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的深基坑降水、净化、回灌一体化系统，包括设置在基坑内的降水井1和位于基坑外的回灌井2，基坑外还设置有水箱3、净化罐4和二次净化罐6，降水井1内设置有第一水泵5，第一水泵5和净化罐4通过第一进水管23连接，水箱3通过排水管7与回灌井2连接，降水井1内的水在第一水泵5的作用下通过第一进水管23进入净化罐4内，经净化罐4净化后进入二次净化罐6进行过滤，过滤后的水进入水箱3内，然后通过增压泵11进入回灌井2内。
参照图2，降水井1和回灌井2分别设置有多组，根据基坑的施工进度和施工期间的雨水量控制开启数量，当基坑开挖至-6m时逐步开启降水井1，当基坑全面开挖时，为降水井1抽水高峰期，开启全部降水井1，当地垫层基本施工完毕时，开始减少降水井1开启数量，当抽水井减少时，回灌井2也随之减少。
回灌井2顶部插接有井管8，井管8为钢管，井管8的外壁紧贴在回灌井2的内壁上，井管8的顶端固定有密封盖9，密封盖9上穿设有固定管10，固定管10的底端伸到回灌井2的底部，固定管10的顶端与排水管7连接，排水管7上设置有增压泵11、压力表12和第一止水阀13。
井管8和密封盖9盖使回灌井2内形成一个相对密闭的空间，当基坑周围的建筑对沉降较为敏感时，需要保证回灌量，此时将增压泵11打开，随着增压泵11的不断泵送，回灌井2内的压力会增大，使水能够更快进入土层内，回灌速度较快，避免回灌水量不足引发沉降现象。
密封盖9上连接有排气管14，排气管14上设置有排气阀15，在进行增压回灌时，排气阀15处于关闭状态，当需要解除回灌井2内的压力时，将排气阀15打开即可使回灌井2内气压迅速与外界气压达到平衡状态。
固定管10顶端还连接有回扬管16，回扬管16上依次设置有第二止水阀17和第二水泵18，固定管10、排水管7和回扬管16通过三通接头连接。
因为当回灌井2内的压力超过一定值时会出现回灌井2井壁冒水的现象，通过观察压力表12，当压力到达预警值时，首先关闭增压泵11，然后关闭第一止水阀13，接着打开第一止水阀13，并开启第二水泵18，将回灌井2内的部分水排出，以降低回灌井2内的压力。
第二水泵18通过第二进水管19与净化罐4连接，使抽出的水可被重复使用。
净化罐4包括罐体41，罐体41侧壁上开设有第一进水口42，第一进水口42设置有第一电磁阀24，罐体41底部开设有排污口43，排污口43设置有第二电磁阀25，罐体41内腔设置有三组大小呈梯度设置的过滤罩44，且三个过滤罩44依次套设，罐体41腔上部设置有与最内层的过滤罩44的内腔连通的储水腔45，储水腔45上设置有与连接管22连接的第一出水口46，第一出水口46设置有第三电磁阀26。
罐体41内穿设有驱动轴47，罐体41外壁设置有与驱动轴47传动连接的电机49，过滤罩44与驱动轴47同轴设置，驱动轴47上设置有三组与过滤罩44一一对应设置的刷板48，每组竖板包括沿过滤罩44周向设置的流柱刷杆481，同一组刷板48的刷杆481之间通过连接杆482连接。连接杆482呈环形；
工作时，将第一电磁阀24和第三电磁阀26打开，将第二电磁阀25关闭，降水井1抽出的水通过第一进水口42进入罐体41内，然后通过多级过滤罩44进行过滤，水中在杂质被过滤罩44拦截，过滤后的水进入储水腔45，然后从第一出水口46排出；
当进行清洗时，关闭第一电磁阀24，开启第二电磁阀25和第三电磁阀26，储水腔45内部的水和罐体41内的水在重力作用下向下流动，依次经过多个过滤网，将过滤网上附着的杂质冲下，然后通过排污口43排出。
二次净化罐6包括壳体61，壳体61上分别设置有进料口62和滤芯插口63，滤芯插口63螺纹连接有盖板64，盖板64朝向壳体61内的一侧固定有滤芯65。在使用一端将盖板64旋出即可将滤芯65取出进行清洗。
滤芯65包括芯筒651和填充在芯筒651内的吸附剂652，芯筒651是由两组以上不同目数的不锈钢丝网组成，本实施例优选为五组，五组不锈钢网按照目数组件增大的次序从外到内排列叠放，并通过烧结、加压、轧制工艺制作成高精度多孔烧结材料。吸附剂652为吸附树脂，吸附性好，稳定性较高。
二次净化罐64连接有消毒装置5，消毒装置5包括消毒器本体51，消毒器本体51上设置有与溢流管20连接的第二进水口52和与施工现场供水管道连接的第二出水口53，消毒器本体51两端分别设置有端盖54，端上朝向消毒器本体51的一侧设置有紫外线灯管55，紫外线灯管55在端盖54上呈矩阵设置有多组。
水箱3内设置有与一流管处于同一平面的液位检测装置，当水箱3内的水位不断升高，升高到最高位置时通过溢流管20流入消毒器本体51，同时液位检测装置发出信号，使消毒器装置接通电源开始工作。
本实施例的实施原理为：在进行基坑降水时，打开第一水泵5，第一水泵5将降水井1内的水泵送到净化罐4内；
净化时，水流从进水口42进入罐体41内，然后从排水口43排出到水箱3，能够在罐体41内产生旋流，由于离心力的作用，泥沙靠近罐体41内壁四周向下滑动，落到罐体41上；
回灌时，打开第一止水阀13，关闭第二止水阀17和排气阀15，水箱3内的水在重力作用下流入回灌井2内，当需要加速回灌的速度时，关闭排气阀15，并打开增压泵11，增压泵11对回灌井2内增压泵11水，使回灌井2内的空气被压缩，空气压强增大，迫使水加速渗入土层内；
回扬时，依次关闭增压泵11和第一止水阀13，接着打开第一止水阀13和排气阀15，并开启第二水泵18，第二水泵18将回灌井2内的部分水抽回到净化罐4内。
本申请实施例还公开了一种深基坑降水、净化、回灌一体化系统的控制方法，包括如下步骤，
S1.固定设置并依次连接第一水泵5、第一进水管23、净化罐4、水箱3、增压泵11、压力表12、排水管7，接着设置回扬管16和第二水泵18，并在深基坑周边地表上设置多个用于测量地表沉降和建筑物倾斜等状况的检测装置；
S2.启动第一水泵5，使降水井1内的水在第一水泵5的作用下通过第一进水管23进入净化罐4内，经净化罐4净化后进入水箱3内，然后进入回灌井2内；
S3.监控中心在对压力表和检测装置的数据处理分析后与阈值数据进行对比并根据对比结果发出相应的指令，如未超出监测阈值数据，保持原状继续进行基坑排水和回灌；
S4.当深基坑内降水井1水位低于预设值时，监控中心指示关闭第一水泵5，停止降水；
S5.当地表沉降值高于预设值时，监控中心指示打开增压泵11，增大回灌井2内的压力，使水能够加速进入土层内；
S6.当压力表12上的数值达到预警值时，依次关闭增压泵11并开启第二水泵18，第二水泵18将回灌井2内的部分水抽出，降低回灌井内压力；
S7.当压力表12数值降低到安全范围后，依次关闭第二水泵18和第二止水阀17。
降水井1和回灌井2内均设置有水位计，水位计、压力表、检测装置均设置有GPRS型物联网智能终端且通过无线连接至监控中心，监控中心实时接收水位计、压力表、检测装置采集的数据，并对采集的数据进行保存和在线分析，同时实时生成趋势图、变化曲线、监测报表，以及发送预警信息，监测数据的采集、上报时间间隔可自定义设置，定时自动采集上报，避免出现漏测、漏报、迟报现象。
监控中心可随时查看、下载和在线分析数据，可生成趋势图、变化曲线、监测报表，可自动报警、发送预警信息，提高工作效率和成果质量。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种深基坑降水、净化、回灌一体化系统，包括位于基坑内的降水井(1)和位于基坑外的回灌井(2)，还包括水箱(3)，所述降水井(1)内设置有第一水泵(27)，所述第一水泵(27)连接有第一进水管(23)，其特征在于：所述第一进水管(23)连接有净化罐(4)，所述净化罐(4)通过连接管(22)与水箱(3)连接，所述水箱(3)通过排水管(7)与回灌井(2)连接，所述排水管(7)上设置有增压泵(11)、压力表(12)和第一止水阀(13)，所述回灌井(2)井口设置有密封盖(9)，所述回灌井(2)连接有回扬管(16)，所述回扬管(16)上设置有第二止水阀(17)和第二水泵(18)。
2.根据权利要求1所述的深基坑降水、净化、回灌一体化系统，其特征在于：所述净化罐(4)包括罐体(41)，所述罐体(41)侧壁上开设有第一进水口(42)，所述第一进水口(42)设置有第一电磁阀(24)，所述罐体(41)底部开设有排污口(43)，所述排污口(43)设置有第二电磁阀(25)，所述罐体(41)内腔设置有多个大小呈梯度设置的过滤罩(44)，且多个过滤罩(44)依次套设，所述罐体(41)腔上部设置有与最内层的过滤罩(44)的内腔连通的储水腔(45)，所述储水腔(45)上设置有与连接管(22)连接的第一出水口(46)，所述第一出水口(46)设置有第三电磁阀(26)。
3.根据权利要求2所述的深基坑降水、净化、回灌一体化系统，其特征在于：所述罐体(41)内穿设有驱动轴(47)，罐体(41)外壁设置有与驱动轴(47)传动连接的电机(49)，所述过滤罩(44)与驱动轴(47)同轴设置，驱动轴(47)上设置有与过滤罩(44)外壁抵接的刷板(48)。
4.根据权利要求1所述的深基坑降水、净化、回灌一体化系统，其特征在于：所述水箱(3)顶部设置有溢流管(20)，所述溢流管(20)连接有二次净化罐(6)(4)，所述二次净化罐(6)包括壳体(61)，所述壳体(61)上分别设置有进料口(62)和滤芯插口(63)，所述滤芯插口(63)螺纹连接有盖板(64)，所述盖板(64)朝向壳体(61)内的一侧固定有滤芯(65)，所述滤芯(65)包括芯筒(651)和填充在芯筒(651)内的吸附剂(652)，所述芯筒(651)是由至少两组不同目数的过滤网按照不同目数叠放，并通过烧结、加压、轧制等工艺制作而成的高精度多孔烧结材料。
5.根据权利要求4所述的深基坑降水、净化、回灌一体化系统，其特征在于：所述二次净化罐(6)连接有消毒装置(5)，所述消毒装置(5)包括消毒器本体(51)，所述消毒器本体(51)上设置有第二进水口(52)和第二出水口(53)，所述消毒器本体(51)两端分别设置有端盖(54)，所述端盖(54)朝向消毒器本体(51)的一侧设置有紫外线灯管(55)，所述紫外线灯管(55)在端盖(54)上呈矩阵设置有多组。
6.根据权利要求1所述的深基坑降水、净化、回灌一体化系统，其特征在于：所述第二水泵(18)通过第二进水管(19)与净化罐(4)连接。
7.根据权利要求1所述的深基坑降水、净化、回灌一体化系统，其特征在于：所述密封盖(9)上连接有排气管(14)，所述排气管(14)上设置有排气阀(15)。
8.根据权利要求1所述的深基坑降水、净化、回灌一体化系统，其特征在于：所述回灌井(2)内设置有固定管(10)，所述固定管(10)顶端穿过密封盖(9)并设置有三通接头，所述排水管(7)和回扬管(16)分别与三通接头连接。
9.根据权利要求1至8任一项所述的深基坑降水、净化、回灌一体化系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.固定设置并依次连接第一水泵(27)、第一进水管(23)、净化罐(4)、水箱(3)、增压泵(11)、压力表(12)、排水管(7)，接着设置回扬管(16)和第二水泵(18)，并在深基坑周边地表上设置有多个检测装置，检测装置用于测量地表沉降和建筑物倾斜等状况；
S2.启动第一水泵(27)，使降水井(1)内的水在第一水泵(27)的作用下通过第一进水管(23)进入净化罐(4)内，经净化罐(4)净化后进入水箱(3)内，然后进入回灌井(2)内；
S3.监控中心在对压力表(12)和检测装置的数据处理分析后与阈值数据进行对比并根据对比结果发出相应的指令，如未超出监测阈值数据，保持原状继续进行基坑排水和回灌；
S4.当深基坑内降水井(1)水位低于预设值时，监控中心指示关闭第一水泵(27)，停止降水；
S.当地表沉降值高于预设值时，监控中心指示打开增压泵(11)，增大回灌井(2)内的压力，使水能够加速进入土层内；
S5.当压力表(12)上的数值达到预警值时，依次关闭增压泵(11)并开启第二水泵(18)，第二水泵(18)将回灌井(2)内的部分水抽出，降低回灌井(2)内压力；
S6.当压力表(12)数值降低到安全范围后，依次关闭第二水泵(18)和第二止水阀(17)。
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