CN112459098A - 一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，属于沉井施工的技术领域，该集中供水供气系统包括：至少两个供水供气管组，各个所述供水供气管组分别位于沉井平台所划分的不同区域内；分别与各个供水供气管组连通的供水供气总成，当沉井平台的不同区域相互独立时，通过各所述供水供气总成分别单独供水供气；当沉井平台的不同区域相互连通时，通过同一所述供水供气总成集中供水供气，以保证供水供气系统的稳定，进而保证沉井下沉施工地顺利进行。

Description

一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统及其方法

技术领域

本发明属于沉井施工的技术领域，具体而言，涉及一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统及其方法。

背景技术

在桥梁大型沉井基础施工中，几台吸泥机常共用一套供水供气系统，平台所有吸泥机即配备多套供水供气系统，在单套系统水泵供水量或空压机出气量不稳定进而影响供水供气的情况下，无法保证特定沉井口所在的吸泥设备可以正常运行。尤其是对于大型沉井工程、设备多、吸泥量大的情况，其供水供气要求高，故障发生时会严重影响工作效率甚至延误工程进度。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统及其方法以保证供水供气系统的稳定，进而保证沉井下沉施工地顺利进行。

本发明所采用的技术方案为：一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，该集中供水供气系统包括：

至少两个供水供气管组，各个所述供水供气管组分别位于沉井平台所划分的不同区域内；

分别与各个供水供气管组连通的供水供气总成，当沉井平台的不同区域相互独立时，通过各所述供水供气总成分别单独供水供气；当沉井平台的不同区域相互连通时，通过同一所述供水供气总成集中供水供气。

进一步地，所述供水供气管组包括供水主管和供气主管，所述供水主管和供气主管均沿沉井平台的外接壁板走道布置，且沉井平台的各个沉井舱分别配设有对其供水供气的供水支管和供气支管，各所述供水支管和供气支管分别连通至供水主管和供气主管。

进一步地，所述供水支管和供气支管的管口处分别设有单舱供水阀门和单舱供气阀门，且供气支管上均设有止回阀。

进一步地，所述供水主管和供气主管所在的管路上间隔设置有检修阀门。

进一步地，所述供水供气总成包括：

供水总成，所述供水总成包括供水管、试水管和多个水泵，各所述水泵的进水端分别连接有抽水管，且各所述水泵的出水端连通于供水管和试水管，且供水管和试水管的管口处均设有供水控制阀门；

供气总成，所述供气总成包括供气管、至少一总风管和至少一储气罐组，所述总风管通过分风管分别连通有多个对其供气的空压机，且总风管通过储气罐组连通至供气管，且供气管的管口设有供气控制阀门。

进一步地，所述储气罐组包括至少两个储气罐，各所述储气罐的一端均连通至总风管，另一端均连通至供气管，且各个储气罐所在管路上分别设有供气切换阀门。

进一步地，各所述总风管之间连接有联通阀，并通过联通阀实现各所述总风管之间的连通或隔断。

进一步地，该集中供水供气系统还包括：

与所述供水供气管组连通的顶面供水供气主管，所述顶面供水供气主管连接有垂向供水供气主管；

与所述供水供气总成连通的接船供水供气主管，所述接船供水供气主管通过法兰三通连接至顶面供水供气主管。

进一步地，所述沉井平台的不同区域内供水供气管组之间通过连通管连通，且连通管上设置有分区连通阀，通过分区连通阀的开启或关闭实现不同区域内供水供气管组之间的连通或隔断。

进一步地，该集中供水供气系统还包括：

集控主机，所述集控主机分别与各所述单舱供水阀门、各所述单舱供气阀门和分区连通阀通信连接。

在本发明的技术方案还提供了一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气方法，该方法应用于上述所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，该方法包括：

S1：将沉井平台分为两个区域，两个区域内供水供气管组的管口分别设置于沉井平台的对角处；

S2：各个供水供气管组的管口分别连通至对应的供水供气总成，开启供水供气总成进行供水供气；

S3：高压水和高压空气分别通过供水支管和供气支管引入至各个沉井舱内，并进行取土下沉；

S4：取土下沉过程中，各沉井舱的气举取土设备、供水支管以及供气支管均不拆卸；

S5：通过集控主机采集各沉井舱对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门所反馈信号，根据反馈信号分别控制各沉井舱对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门的开度大小，并通过集控主机控制分区连通阀的开闭。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其通过多个供水供气系统运行，且每个供水供气系统中供水泵组的出水量和空压机组的出气量均相对稳定，在运行过程中，不会造成供水供气系统的水压、气压不稳定，进而确保对应的吸泥机工作效率较高，不会影响到施工进度；特别是对于大型沉井工程、吸泥量大以及所需设备多的情况下，在供气供水系统的稳定供应能够极大提高吸泥效率。

2.采用本发明所提供的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气方法，在对各个沉井舱进行供气供水的同时，通过集控主机控制各个沉井舱所对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门的开度大小，在保证供水供气稳定的同时，还可满足不同施工状况与沉井舱所需的气、水量，且通过集控主机控制分区连通阀的启闭，能够保障在故障发生时，各个区域能够顺利进行供水供气。

附图说明

图1是本发明所提供的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统的总平图；

图2是图1的局部放大示意图；

图3是本发明所提供的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统中多功能船的整体结构示意图；

图4是本发明所提供的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统中沉井侧壁垂向供气供水主管的布置示意图；

附图中标注如下：

1-沉井平台，2-多功能船，3-沉井舱，4-供水主管，5-供气主管，6-供水管，7-供气管，8-止回阀，9-检修阀门，10-总供气阀，11-总供水阀，12-供气支管，13-供水支管，14-抽水管，15-水泵，16-空压机，17-总风管，18-分风管，19-储气罐，20-试水管，21-垂向供水供气主管，22-法兰三通，23-接船供水供气主管，24-顶面供水供气主管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图1所示，在本实施例中具体提供了一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，旨在保证供水供气系统的稳定以及沉井下沉施工地顺利进行，该集中供水供气系统包括：沉井平台1、供水供气管组以及供水供气总成，其具体设计如下：

①供水供气管组

如图2所示，在本实施例中，将沉井平台1划分为两个区域，两个区域分别设有供水供气管组，以实现将各个所述供水供气管组分别布置于沉井平台1所划分的不同区域内。

供水供气管组包括供水主管4和供气主管5，所述供水主管4和供气主管5均沿沉井平台1的外接壁板走道布置，且沉井平台1的各个沉井舱3分别配设有对其供水供气的供水支管13和供气支管12，各所述供水支管13和供气支管12分别连通至供水主管4和供气主管5，以通过各个所述供水支管13和供气支管12分别为对应的沉井舱3供应高压水、高压空气，在实际应用时，各单个沉井舱3配对的应有一个供水支管13和一个供气支管12。

在供水支管13和供气支管12的管口处分别设有单舱供水阀门和单舱供气阀门，当该沉井舱3需要供气时，开启单舱供气阀门；当该沉井舱3需要供水时，开启单舱供水阀门。同时，在供气支管12上均设有止回阀8，防止气体回流。

在供水主管4和供气主管5所在的管路上间隔设置有检修阀门9，检修阀门9处于常开状态，在各个供水支管13或供气支管12需要检修时，则将检修阀门9关闭，因此，应当将供水主管4上的检修阀门9设置在靠近供水支管13处，同理，将供气主管5上的检修阀门9设置在靠近供气支管12处。

由于将沉井平台1分为两个区域，且不同的区域分别由一供水供气管组进行集中供水供气，因此，在沉井平台1的不同区域所在的供水供气管组之间通过连通管连通，且连通管上设置有分区连通阀，通过分区连通阀的开启或关闭实现不同区域内供水供气管组之间的连通或隔断。

分区连通阀一般处于关闭状态，在某个区域所对应的供水供气总成出现故障出现故障时，可打开分区连通阀以确保正常的供水供气来保障施工。将分区联通阀设置在分区连接处，处于常闭状态，在其中一艘多功能船2发生故障时，可切换使用。

②供水供气总成

如图3所示，在沉井平台1的施工过程中需要应用到多功能船2，而在多功能船2上则承载有本实施例所提供的供水供气总成，对于其设计具体如下：

在上述中两个区域所在的供水供气管组分别连通有供水供气总成，当沉井平台1的不同区域相互独立时，通过各所述供水供气总成分别单独供水供气；当沉井平台1的不同区域相互连通时，经分区连通阀开启实现，则可通过同一所述供水供气总成进行集中供水供气。

对于供水供气总成的设计为：所述供水供气总成包括：供水总成和供气总成，具体为：

(a)供水总成，所述供水总成包括供水管6、试水管20和多个水泵15，各所述水泵15的进水端分别连接有抽水管14，且各所述水泵15的出水端连通于供水管6和试水管20，且供水管6和试水管20的管口处均设有供水控制阀门，供水管6与沉井平台1的供水主管4连通。在本实施例中，包括6个水泵15和3条管线，所述水泵15设为离心泵；所述3条管线分别为抽水管14线、试水管20线和供水管6线，所述抽水管14线为各个水泵15对应的抽水管14，抽水管14通向江水且抽水管14上设置阀门控制抽水过程；所述试水管20线为试水管20，试水管20连通于各个水泵15的出水端，以试水管20用于测试、试验水压的大小且试水管20与各个水泵15连接的管口处均设有供水控制阀门；所述供水管6也连通于各个水泵15的出水端，以供水管6的尾端接沉井平台1所需的供水供气管组，且供水管6与各个水泵15连接的管口处均设有供水控制阀门，同时，在供水管6与供水供气管组连接的管口处还设有总供水阀11，以总供水阀11控制供水总成的总供水。

(b)供气总成，所述供气总成包括供气管7、至少一总风管17和至少一储气罐组，所述总风管17通过分风管18分别连通有多个对其供气的空压机16，且总风管17通过储气罐组连通至供气管7，且供气管7的管口设有供气控制阀门，供气管7与沉井平台1的供气主管5连通。在本实施例中，具体为：

设有两个总风管17，每个总风管17上连通有7个分风管18，各个分风管18分别连通有空压机16，各个空压机16将压缩空气供应至对应的同一总风管17内；且两个总风管17的一端连接有联通阀，并通过联通阀的启闭实现两个所述总风管17之间的连通或隔断。

设有两组储气罐组，每组储气罐组对应一个总风管17。在本实施例中，储气罐组包括两个储气罐19，各所述储气罐19的一端均连通至总风管17，另一端均连通至供气管7，且各个储气罐19所在管路上分别设有供气切换阀门，供气切换阀门包括进气阀门和出气阀门，所述进气阀门和出气阀门分别布置在各个储气罐19的进气口和出气口处。在实际应用时，通过供气切换阀门的启闭，以实现在同一组储气罐组中，采用一个储气罐19或两个储气罐19，进一步，对于本实施例中的供气总成，可通过控制供气切换阀门使用1-4个储气罐19，同时，控制进气阀门与出气阀门来控制供气气压的供给与大小。

将储气罐19的一端通过供气管7连通至供气主管5，且在供气管7上设有总供气阀10，以总供气阀10控制供气总成的总供气。

为实现将多功能船2上的供水供气总成与沉井平台1的供水供气管组进行连通，如图4所示，该集中供水供气系统还包括：

与所述供水供气管组连通的顶面供水供气主管24，所述顶面供水供气主管24通过法兰三通22连接有垂向供水供气主管21，顶面供水供气主管24分别与供水供气管组中的供水主管4和供气主管5连通；

与所述供水供气总成连通的接船供水供气主管23，所述接船供水供气主管23通过法兰三通22连接至垂向供水供气主管21；接船供水供气主管23分别与供水供气总成中的供水管6和供气管7连通；

由于垂向供水供气主管21长度可调整，根据不同的长度设置法兰三通22以适应沉井下沉的高程变化。

为实现在施工过程中，能够进行远程控制，该集中供水供气系统还包括：

集控主机，所述集控主机分别与各所述单舱供水阀门、各所述单舱供气阀门和分区连通阀通信连接。所述单舱供水阀门和单舱供气阀门应当采用带反馈信号的智控电动阀，以通过单舱供水阀门和单舱供气阀门将其采集的压力信号反馈至集控主机，集控主机通过电子计算机输出执行命令，执行命令通过无线或有线的方式传递至智控电动阀的阀门执行器，以进行远距离的开闭控制。

其中，智控电动阀包括压力传感器、阀门执行器、控制模块和定位器，所述压力传感器用于检测当前沉井舱3对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门的压力情况；

所述阀门执行器用于调节阀门的开度大小；

所述控制模块用于处理压力传感器的信号，并将其反馈至集控主机；用于接收集控主机的执行命令，并将其传输至阀门执行器；

所述定位器用于传达该智控电动阀所对应的沉井舱3编号，并将沉井舱3编号信息反馈至集控主机。

在运行过程中，其工作原理如下：

在对沉井舱3进行供水供气的同时，由于该沉井舱3所对应的供气支管12和供水支管13不拆卸，在运行过程中，由单舱供水阀门和单舱供气阀门所附带的传感器实时检测压力情况，并将压力情况实时反馈至集控主机，集控主机进行运算处理后，将执行命令传到至对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门，进而通过对应的阀门执行器调节阀门的开度大小。

实施例2

在上述实施例1中所提供的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统的基础上，在本实施例中具体还提供了一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气方法，该方法包括：

S1：将沉井平台1分为两个区域，两个区域内供水供气管组的管口分别设置于沉井平台1的对角处。

S2：各个供水供气管组的管口分别连通至对应的供水供气总成，开启供水供气总成进行供水供气；在施工时，具体由两艘多功能船2上对应的供水供气总成进行供水、供气。

S3：在多功能船2上的供水供气总成安装完成后，将高压水和高压空气分别通过供水支管13和供气支管12引入至各个沉井舱3内，并进行取土下沉；具体步骤为：

一部分：

(1)通过试水管20进行离心泵供水测试，多级离心泵先“闭阀启动”，后开启电源，在离心泵负载正常、电流稳定后，再开启试水管20上闸阀，若试水管20的出水压力稳定且流量足够，则说明离心泵工作正常(在离心泵关闭前，先关闭试水管20上的供水控制阀门，再切断多级离心泵的电源)；(2)需要离心泵正常供水时，轮流开启6台离心泵工作，应当避免离心泵长时间工作，同时，离心泵正常供水时，应当确保多功能船2上供水主管4上的总供水阀11处于开启状态。

另一部分：

由于供气总成设有两组储气罐组和多台空压机16，每组储气罐组包含两个储气罐19，作为气压稳定装置，分两列摆放，连接至两条总风管17，各个总风管17上的各个空压机16通过分风管18将气导入该总风管17；在两条总风管17之间设置连通阀，在供气系统部分发生故障时，打开连通阀确保正常供气，进而确保供给气压的稳定。在储气罐19出口端的供气管7与沿沉井侧壁与沉井顶面供气主管5相连。

S4：通过垂向供水供气主管21将高压水、高压空气引至沉井平台1的顶面后，通过沿沉井上下游两侧圆端外壁布置的供水主管4、供气主管5和沿中间门吊轨道方向布置的供水支管13、供气支管12引入到各个沉井舱3所在的井孔内，进行取土下沉。

S5：取土下沉过程中，各沉井舱3的气举取土设备、供水支管13以及供气支管12均不拆卸；

S6：通过集控主机采集各沉井舱3对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门所反馈信号，一方面，根据反馈信号分别控制各沉井舱3对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门的开度大小，以确保各个沉井舱3的施工效率；

另一方面，当沉井平台1中某个区域对应的供水供气总成出现故障时，集控主机得到反馈(即单舱供水阀门和单舱供气阀门所反馈的压力信号为零)，集控主机通过打开分区连通阀，将另一半区的水、气导向故障所在半区区域，以确保系统仍然可以保证正常运行。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，该集中供水供气系统包括：

至少两个供水供气管组，各个所述供水供气管组分别位于沉井平台所划分的不同区域内；

分别与各个供水供气管组连通的供水供气总成，当沉井平台的不同区域相互独立时，通过各所述供水供气总成分别单独供水供气；当沉井平台的不同区域相互连通时，通过同一所述供水供气总成集中供水供气。

2.根据权利要求1所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，所述供水供气管组包括供水主管和供气主管，所述供水主管和供气主管均沿沉井平台的外接壁板走道布置，且沉井平台的各个沉井舱分别配设有对其供水供气的供水支管和供气支管，各所述供水支管和供气支管分别连通至供水主管和供气主管。

3.根据权利要求2所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，所述供水支管和供气支管的管口处分别设有单舱供水阀门和单舱供气阀门，且供气支管上均设有止回阀；所述供水主管和供气主管所在的管路上间隔设置有检修阀门。

4.根据权利要求1所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，所述供水供气总成包括：

供水总成，所述供水总成包括供水管、试水管和多个水泵，各所述水泵的进水端分别连接有抽水管，且各所述水泵的出水端连通于供水管和试水管，且供水管和试水管的管口处均设有供水控制阀门；

供气总成，所述供气总成包括供气管、至少一总风管和至少一储气罐组，所述总风管通过分风管分别连通有多个对其供气的空压机，且总风管通过储气罐组连通至供气管，且供气管的管口设有供气控制阀门。

5.根据权利要求4所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，所述储气罐组包括至少两个储气罐，各所述储气罐的一端均连通至总风管，另一端均连通至供气管，且各个储气罐所在管路上分别设有供气切换阀门。

6.根据权利要求4所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，各所述总风管之间连接有联通阀，并通过联通阀实现各所述总风管之间的连通或隔断。

7.根据权利要求1所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，该集中供水供气系统还包括：

与所述供水供气管组连通的顶面供水供气主管，所述顶面供水供气主管连接有垂向供水供气主管；

与所述供水供气总成连通的接船供水供气主管，所述接船供水供气主管通过法兰三通连接至顶面供水供气主管。

8.根据权利要求3所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，所述沉井平台的不同区域内供水供气管组之间通过连通管连通，且连通管上设置有分区连通阀，通过分区连通阀的开启或关闭实现不同区域内供水供气管组之间的连通或隔断。

9.根据权利要求8所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，其特征在于，该集中供水供气系统还包括：

集控主机，所述集控主机分别与各所述单舱供水阀门、各所述单舱供气阀门和分区连通阀通信连接。

10.一种大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气方法，该集中供水供气方法应用于如权利要求9所述的大型沉井吸泥下沉施工的集中供水供气系统，该方法包括：

S1：将沉井平台分为两个区域，两个区域内供水供气管组的管口分别设置于沉井平台的对角处；

S2：各个供水供气管组的管口分别连通至对应的供水供气总成，开启供水供气总成进行供水供气；

S3：高压水和高压空气分别通过供水支管和供气支管引入至各个沉井舱内，并进行取土下沉；

S4：取土下沉过程中，各沉井舱的气举取土设备、供水支管以及供气支管均不拆卸；

S5：通过集控主机采集各沉井舱对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门所反馈信号，根据反馈信号分别控制各沉井舱对应的单舱供水阀门和单舱供气阀门的开度大小，并通过集控主机控制分区连通阀的开闭。

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