CN112942395A - 一种地下压力排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下压力排水领域，具体为一种地下压力排水系统，包括：潜水排污泵，设置在深基坑底部，包括抽水口和排水口；水位开关，与潜水排污泵相连；排水管道，与所述排水口相连，包括连接所述排水口到地表面的竖向抽取段和地表面外的横向排水段；过滤网罩，设置在所述抽水口上；防堵止回阀，所述防堵止回阀设置在所述竖向抽取段中；所述防堵止回阀的侧壁设有开口，所述开口形成易开启的清扫口；控制器，与潜水排污泵、接触开关、防堵止回阀和水位开关相连。通过转移泥沙积聚的位置和阻隔大件杂物保护潜水排污泵，分隔泥沙减少其在排污管道中的积聚，并通过设置清扫口使主要发生堵塞的防堵止回阀能快速排堵，降低堵塞的形成和方便维护。

Description

一种地下压力排水系统

技术领域

本发明涉及地下压力排水领域，更具体地，涉及一种地下压力排水系统。

背景技术

深基坑是建筑施工过程中的临时结构，由于安全储备较小，具有较大的风险性。在开挖深基坑过程中，排水防灌是地下施工中非常重要的安全保障措施，是一个贯穿整个深基坑作业过程的一环。深基坑会持续受到各种水的影响，最常见的是地下含水层的渗透和雨水的侵袭，而这些以各种形式导致的深基坑中的水位上升问题难以从根源控制。在不同地质水文气候条件影响下，排水作业主要以间歇运行的形式进行，长期的人员值守不符合施工效率，深基坑的排水通常是依赖设备和自动化的检测进行，而排水系统的安全性直接影响了施工的安全，从而变得非常重要。

地下作业施工过程中会产生大量松散的土体，这些土体会与深基坑中的水混合，导致深基坑中的水中含有大量的泥沙。这些含有大量泥沙的水是导致地下压力排水系统容易堵塞的主要原因之一。虽然混有泥沙会降低混合水的流动性，增加抽取所需的压力，但在连续抽取的过程中，由于泥沙和水处于比较均匀的混合状态，排水系统不容易产生堵塞。而一旦抽取停止，在重力作用下，管道中的大量泥沙会随着水的回流在排污泵内堆积，引起排污泵的堵塞。

混合水中泥沙相对较重，一般会沉在底部，所以抽水过程中总体水量越多，抽取的混合水中含有的泥沙反而较少。随着总体水量下降，特别是接近底部时，水中的泥沙含量越高，而回流往往来自抽取过程中总体水量最少的时候，这无疑加剧了排污泵的堵塞。而且越深和越长的具有高度差变化的管道对泥沙量含量的提高越明显。因为水平管回流一段距离后只是在管中停留，而具有高度差变化的管，如倾斜向上或竖直向上的管体重，泥沙会在重力的作用下一直落到最低处。若此时混合水含泥沙20％，5m的管就会在排污泵上方淤积接近1m的泥沙；而含泥沙10％，15m的管就会在排污泵上方淤积接近1.5m的泥沙。大量的泥沙积聚一方面会超出了排污泵的负荷，导致排污泵无法带动水冲开泥沙的淤堵；另一方面由于泥沙在排污泵中积聚结块，以致排污泵的压力无法正常有效地传递从而产生堵塞。

现有技术有通过过滤防止泥沙对排水系统的影响，但泥沙的颗粒差异大，如果过滤孔径太大，很多细小的泥沙进入排污泵后依然会出现回流和堵塞；而孔径太小，过滤设备又很容易发生堵塞，需要频繁地更换。这导致过滤所需的成本高，不符合实际工程的需要。然而一旦发生堵塞，不但需要将排污泵与管体进行分离，还可能需要对排污泵进行拆卸以清除堵塞物，使得维护的时间长，非常影响排水的效率，导致深基坑中的安全性降低。虽然可以通过采用大功率的排污泵和多个排污泵轮流接替，但这也会导致系统复杂，成本大幅度上升，未能有效地解决问题。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种地下压力排水系统，用于解决深基坑的无人间歇排水作业中，泥沙集中回流导致的排污泵堵塞，维护排堵时间长且效率低下的问题。

本发明采取的技术方案是，一种地下压力排水系统，包括：潜水排污泵，设置在深基坑底部，包括抽水口和排水口；水位开关，与潜水排污泵相连，用于根据深基坑内的积水水位控制潜水排污泵间歇启停；排水管道，与排水口相连，包括连接排水口到地表面的具有高度变化的竖向抽取段和地表面外的横向排水段，用于将深基坑内含泥沙的水排放至地表面；过滤网罩，设置在抽水口上，用于过滤大块杂物；防堵止回阀，所述防堵止回阀的主体为一直通止回阀，设置在所述竖向抽取段中；所述防堵止回阀的侧壁设有开口，所述开口形成易开启的清扫口；所述防堵止回阀用于分隔竖向抽取段，防止排水管道中的泥沙在停泵时在排水口处集中积聚；控制器，与潜水排污泵、接触开关、防堵止回阀和水位开关相连，用于监测和控制地下压力排水系统。

地下压力压力排水过程中，大块的泥沙或杂物能通过设置过滤网罩进行过滤，由于过滤网罩的滤格大，不容易堵塞，而细小的泥沙则让其混合在水中进入排水管道，并随着排水过程排出。通过设置防堵止回阀，将原本回流至潜水排污泵内的泥沙阻隔在外，降低了绝大部分回流泥沙的影响，充分保护了潜水排污泵；同时，防堵止回阀对排污管道进行了分隔，避免了所有的泥沙集中，使回流的泥沙相对均匀地分布在防堵止回阀分隔的不同管段中，分散了排污管道中需要承受的压力；进而在阻挡泥沙的主要部件防堵止回阀上设置清扫口，使防堵止回阀在无需拆除的基础上能快速进行清堵排污，且排污过程不会造成防堵止回阀失效，泥沙回流至潜水排污泵中。

通过转移泥沙积聚的位置和阻隔大件杂物保护潜水排污泵，通过分隔泥沙减少排污管道中的积聚，降低了泥沙集中回流导致的堵塞，通过设置清扫口使主要发生堵塞的防堵止回阀能快速排堵，从降低堵塞的形成和方便维护两个角度，解决深基坑的无人间歇排水作业中，泥沙集中回流导致的排污泵堵塞，维护排堵时间长且效率低下的问题。

本技术方案是，所述防堵止回阀包括：与竖向抽取段形成可拆连接的上安装口和下安装口；所述上安装口和下安装口之间设有用于阻挡泥沙回流的自复位阻挡件；所述自复位阻挡件包括一端与上安装口相连的弹性支撑件和与弹性支撑件另一端相连的阻挡瓣，所述阻挡瓣用于封闭下安装口，使回流泥沙无法进入与下安装口相连的排水管道；所述上安装口、下安装口和弹性支撑件的中心位于同一轴线上。

所述防堵止回阀通过这一结构使其具有独立于所述清扫口的止回结构，用于防止泥沙回流至与下安装口相连的管道之中。而无论防堵止回阀的清扫口的开启，还是清扫口开启后的排堵过程，在防堵止回阀无需拆离排水管道的基础上，被阻挡的泥沙始终不会进入下安装口，确保了防堵止回阀对潜水排污泵的保护。

本技术方案是，所述上安装口设有将弹性支撑件远离阻挡瓣的一端固定在上安装口中心的固定臂；所述固定臂一端与弹性支撑件连接，另一端与上安装口的边缘相连；所述弹性支撑件包括：滑动轴，一端与阻挡瓣相连；限位套，与滑动轴远离阻挡瓣的一端形成活动连接，与固定臂相连，用于限制阻挡瓣的上升高度，使阻挡瓣位于最高点时，防堵止回阀的流通量最大；弹性件，位于限位套和阻挡瓣之间，一端与限位套相连，另一端与阻挡瓣相连，持续推动阻挡瓣向下安装口移动；接触开关，设置在限位套的下端，所述阻挡瓣上升接触限位套时触发所述接触开关。

采用固定臂对弹性支撑件进行固定，是为了减少对上安装口的遮挡，保证防堵止回阀的流量。所述滑动轴能限制阻挡瓣上下运动的轨迹，使阻挡瓣准确遮挡下安装口。所述地下压力排水系统的安全性很大程度基于在对堵塞的监测。通过设有接触开关的限位套，以阻挡瓣上升的位置判断地下压力排水系统的状态具有以下特点，其一，防堵止回阀是压力排水系统中承受最多泥沙影响和最容易堵塞的一环；其二，阻挡瓣的上升不仅反映了排水管道是否通畅，还反映了进入防堵止回阀中的压力是否足够，从而体现潜水排污泵是否正常，防堵止回阀本身是否存在故障，全面地体现了压力排水系统的状态。

本技术方案是，所述弹性件为一中空结构，所述滑动轴位于弹性件中；所述弹性支撑件还包括伸缩套管，所述伸缩套管一端与限位套相连，另一端与阻挡瓣相连，且至少使弹性件和接触开关避免与进入防堵止回阀中的水接触；所述固定臂和限位套内设有连通的连接通道，所述接触开关通过所述连接通道与控制器相连，发送阻挡瓣上升状态的信号。

所述中空结构的弹性件避免了阻挡瓣运动时对滑动轴造成阻碍；伸缩套管的设置是为了保护弹性件和接触开关不受泥沙和水的影响，降低了对弹性件和接触开关的要求，创造了一个良好的环境，延长了对两部件的寿命。而连接通道的设置使接触开关能通过有线的方式与控制器相连，提高了信号传输过程的安全和稳定。

本技术方案是，所述下安装口包括：封堵口，与阻挡瓣配合，防止泥沙回流至与下安装口连接的排水管道；接驳口，设置在封堵口下方，用于与排水管道相连；导液腔，设置在封堵口和接驳口之间；所述防堵止回阀内，靠近上安装口和封堵口的两端截面小，靠近上安装口和封堵口中间的截面大；所述限位套能把阻挡瓣限制在防堵止回阀中间截面的最大处。

使阻挡瓣上升到最高点时，防堵止回阀的流量不会因为阻挡瓣而降低，保证了防堵止回阀的整体流量，并能在压力的作用下逐渐调整高度，使阻挡瓣的响应速度加快。

本技术方案是，所述防堵止回阀内还设有冲刷口；所述防堵止回阀发生堵塞时，导液腔引导未能进入防堵止回阀的水经冲刷口进入防堵止回阀内进行冲刷去堵。

针对防堵止回阀堵塞的主要原因：弹性支撑件被卡紧无法变形和/或泥沙过重导致阻挡瓣无法上升，引导被阻挡的水通过其他通道进入防堵止回阀内，使泥沙被水扰动，达到抽取过程中泥沙与水的混合状态，恢复其流动性，消除对弹性支撑件的卡紧，减少积压在阻挡瓣上的泥沙。从而消除防堵止回阀的堵塞问题。

本技术方案是，所述冲刷口与导液腔通过一旁通管连通；所述旁通管穿过冲刷口延伸至防堵止回阀内形成外延喷嘴，所述外延喷嘴正对弹性支撑件；所述旁通管与防堵止回阀形成活动连接。

旁通管的外延喷嘴进一步加强了水压力的集中，以快速清理准确地清理弹性支撑件，使阻挡瓣恢复上升为目标提高自动排堵的效率，而活动连接的设计使旁通管更容易检测并能进行快速的维护更换。

本技术方案是，所述旁通管设有第一控制阀，用于控制导液腔与冲刷口之间的连通；所述清扫口设有第二控制阀，用于控制清扫口的开关；所述第一控制阀和第二控制阀与控制器相连；所述控制器通过接触开关的信号控制第一控制阀和/或第二控制阀开启进行防堵止回阀的排堵。

通过控制器对第一控制阀和第二控制阀的控制，实现了防堵止回阀的自动排堵功能，是防堵止回阀在堵塞时无需人工疏通、通过控制器控制即可远程实现防堵止回阀的排堵。

本技术方案是，所述旁通管内设有弹性控制的止回件，所述止回件包括：安装部，位于止回件的一端，设置在旁通管上；连通部，为一中空管体，一端与安装部连通，设有用于与外部连通的出水口；弹性套件，包裹连通部，利用自身弹性收缩封堵出水口；阻脱部，封堵连通部远离安装部的一端，与安装部组合形成对弹性套件位置的固定；所述进入连通部的水体压力大于弹性套件的弹性收缩力，封堵出水口的弹性套件被撑开，水体经过止回件进入旁通管。所述外延喷嘴设有活动的遮挡盖，所述遮挡盖上部与外延喷嘴上部形成活动连接，所述遮挡盖通过重力作用遮挡外延喷嘴，形成单向开启。

所述旁通管的另一种构思，利用止回件的特殊结构，使旁通管在无需控制器和控制阀的情况下，能自动开启和关闭，简化了排堵对控制系统的依赖，使防堵止回阀具有自清洁功能。

本技术方案是，所述防堵止回阀的上安装口和接驳口设有法兰；所述防堵止回阀适用于管径为40mm至500mm的排污管道。

采用法兰有助于节省了空间、减轻了重量，而且密封性能好。所述管径为40mm至500mm之间，防堵止回阀过小容易增加堵塞的发生。限制防堵止回阀的高度便于检测和维护，而进一步限制防堵止回阀与所述排水口之间的距离有助于均匀分隔排水管道，减少泥沙的集中积聚。所述防堵止回阀与所述排水口之间的距离小于所述竖向抽取段长度的1/2，且防堵止回阀与所述排水口之间的高度差最好小于3m，也可根据现场实际情况如：泵功率、管径、水体泥沙含量等灵活调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过转移泥沙积聚的位置和阻隔大件杂物保护潜水排污泵；通过分隔泥沙减少排污管道中的积聚，降低了泥沙集中回流导致的堵塞；通过设置清扫口使主要发生堵塞的防堵止回阀能快速排堵；结合带有信号反馈和自动控制的防堵止回阀，实现自动排堵及延时报警的功能，从降低堵塞的形成、方便维护和有效监控三个角度，解决深基坑的无人间歇排水作业时，泥沙集中回流导致的排污泵堵塞，维护排堵时间长且效率低下的问题。

附图说明

图1为本发明的地下压力排水系统示意图。

图2为本发明的防堵止回阀旁通管采用控制阀的结构示意图。

图3为本发明的防堵止回阀旁通管采用控制阀的自复位阻挡件的局部示意图。

图4为本发明的防堵止回阀旁通管不采用控制阀的结构示意图。

图5为本发明的防堵止回阀旁通管不采用控制阀的旁通管的局部示意图。

图6为本发明的防堵止回阀的俯视图。

附图标记说明：潜水排污泵001，防堵止回阀002，水位开关003，竖向抽取段004，横向排水段005，上安装口200，固定臂210，封堵口301，接驳口303，自复位阻挡件400，弹性支撑件410，限位套411，弹性件412，滑动轴413，伸缩套管414，接触开关415，阻挡瓣420，环形凸圈421，清扫口500，固定壁510，第二控制阀600，密封件610，导液腔302，冲刷口720，旁通管730，第一控制阀731，止回件740，安装部741，连通部742，弹性套件743，阻脱部744，出水口745。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实施例是一种地下压力排水系统，包括：潜水排污泵001，设置在深基坑底部，包括抽水口和排水口；水位开关003，与潜水排污泵001相连，用于根据深基坑内的积水水位控制潜水排污泵001间歇启停；排水管道，与排水口相连，包括连接排水口到地表面的具有高度变化的竖向抽取段004和地表面外的横向排水段005，用于将深基坑内含泥沙的水排放至地表面；过滤网罩，设置在抽水口上，用于过滤大块杂物；防堵止回阀002，防堵止回阀002的主体为一直通止回阀，设置在竖向抽取段004中；防堵止回阀002的侧壁设有开口，开口形成易开启的清扫口500；防堵止回阀002用于分隔竖向抽取段004，防止排水管道中的泥沙在停泵时在排水口处集中积聚；控制器，与潜水排污泵001、接触开关415、防堵止回阀002和水位开关003相连，用于监测和控制地下压力排水系统。

地下压力压力排水过程中，如建筑施工、矿山隧道等的排水作业，大块的泥沙或杂物能通过设置过滤网罩进行过滤，由于过滤网罩的滤格大，不容易堵塞，而细小的泥沙则让其混合在水中进入排水管道，并随着排水过程排出。通过设置防堵止回阀002，将原本回流至潜水排污泵001内的泥沙阻隔在外，降低了绝大部分回流泥沙的影响，充分保护了潜水排污泵001；同时，防堵止回阀002对排污管道进行了分隔，避免了所有的泥沙集中，使回流的泥沙相对均匀地分布在防堵止回阀002分隔的不同管段中，分散了排污管道中需要承受的压力；进而在阻挡泥沙的主要部件防堵止回阀002上设置清扫口500，使防堵止回阀002在无需拆除的基础上能快速进行清堵排污，且排污过程不会造成防堵止回阀002失效，泥沙回流至潜水排污泵001中。

通过转移泥沙积聚的位置和阻隔大件杂物保护潜水排污泵001，通过分隔泥沙减少排污管道中的积聚，降低了泥沙集中回流导致的堵塞，通过设置清扫口500使主要发生堵塞的防堵止回阀002能快速排堵，从降低堵塞的形成和方便维护两个角度，解决深基坑的无人间歇排水作业中，泥沙集中回流导致的排污泵堵塞，维护排堵时间长且效率低下的问题。

地下压力排水系统中，潜水排污泵001至少为两个，为了保证深基坑内的正常排水，需要具有备用的潜水排污泵001用作故障时的替换，保证排水过程的正常运行和提供维护处理缓冲时间。深基坑中设有指定的一个或多个水位检测点，水位开关003设置在指定的水位检测点，用于检测深基坑中的水位变化。深基坑是指开挖深度5米以上，或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。过滤网罩采用金属过滤网且在60目以下，主要防止体积较大的碎石、硬块、软体杂物和/或垃圾等进入潜水排污泵001内。

地下压力排水系统中还设有外置的报警器，用于在检测到持续无法消除的堵塞问题时发出警报，报警器与控制器相连，控制器检测到地下压力排水系统发生堵塞时，发出警报通知外部人员及时进行排堵。在潜水排污泵001停止后，由于管内形成的负压，小部分靠近竖向抽取段004的横向排水段005中的混合水会回流至竖向抽取段004中，其余部分的泥沙会分散沉积在横向排水段005的管体底部。而进入竖向抽取段004中的泥沙在负压消失后仍会在重力的作用下向位于可流动的最低点集中。

防堵止回阀002将可流动的最低点上移，使防堵止回阀002上方排水管道中的泥沙被停留在防堵止回阀002上，形成了对潜水排污泵001的保护。在使用地下压力排水系统前应对混合水的泥沙最大含量和潜水排污泵001的压力进行预估，从而控制防堵止回阀002与排水口之间的安全管道，即确保在达到最大泥沙含量后，潜水排污泵001依然能冲开安全管道内的泥沙积聚并正常运转。由于安全管道的存在，使潜水排污泵001具有足够的压力传递路径，将自身的压力转化为水的压力，传输至整个排水管道中。所以当潜水排污泵001的压力越强，防堵止回阀002能设置在离排水口越远的位置，防堵止回阀002与潜水排污泵001共同承担了泥沙回流的压力。特殊情况下，还能通过设置多个防堵止回阀002，使排水管道被分为多个区域，增加的泥沙均匀分布实现减少堵塞。

潜水排污泵001能通过缩短与防堵止回阀002的距离实现防堵，但防堵止回阀002作为转移堵塞和保护潜水排污泵001的主要部件则无法避免回流泥沙的影响。虽然防堵止回阀002的排堵远比潜水排污泵001的排堵方便，但拆除防堵止回阀002在一定程度上破坏了排水管道，甚至会导致被阻挡的泥沙大量回流到潜水排污泵001中引起堵塞。所以防堵止回阀002以直通止回阀为主体，同时在其不影响止回功能的侧面设置清扫口500，使防堵止回阀002的清理不会导致泥沙阻挡失效。清扫口500的设置使防堵止回阀002清理对排水管道影响小，大大缩短排堵所需的时间，提升维护效率。

防堵止回阀002包括：与竖向抽取段004形成可拆连接的上安装口200和下安装口；上安装口200和下安装口之间设有用于阻挡泥沙回流的自复位阻挡件400；自复位阻挡件400包括一端与上安装口200相连的弹性支撑件410和与弹性支撑件410另一端相连的阻挡瓣420，阻挡瓣420用于封闭下安装口，使回流泥沙无法进入与下安装口相连的排水管道；上安装口200、下安装口和弹性支撑件410的中心位于同一轴线上。

防堵止回阀002通过这一结构使其具有独立于清扫口500的止回结构，用于防止泥沙回流至与下安装口相连的管道之中。而无论防堵止回阀002的清扫口500的开启，还是清扫口500开启后的排堵过程，在防堵止回阀002无需拆离排水管道的基础上，被阻挡的泥沙始终不会进入下安装口，确保了防堵止回阀002对潜水排污泵001的保护。

上安装口200和下安装口与排污管道之间能采用多种方式连接，按实际的需求能采用法兰连接、对夹连接、对焊连接、螺纹连接、卡套连接、卡箍连接、自密封连接等方式。弹性支撑件410与上安装口200和下安装口的中心位于同一轴线且自复位阻挡件400固定在上安装口200上使得起阻挡作用的自复位阻挡件400与防堵止回阀002的侧壁无关联，因此，在防堵止回阀002的侧壁设立清扫口500能不影响止回功能。上安装口200和下安装口匹配管的形状且主要为圆形，阻挡瓣420的下部为形状与下安装口匹配的阻挡件，阻挡件用于密封下安装口，阻挡瓣420的上部为一固定连接位，固定连接位与弹性复位件一端相连。潜水排污泵001停止，阻挡瓣420在弹性复位件的作用下快速阻断与下安装口下方排污管道的连通。回流的泥沙在阻挡瓣420上方，弹性复位件被挤压卡紧导致弹性复位件无法变形和/或泥沙增大了弹性阻挡瓣420的阻力超过水的压力都会引起阻挡瓣420无法正常升起，造成阻挡瓣420堵塞。设置在侧面的清扫口500能快速处理上述的问题，打开清扫口500即能通过简单的条形工具快速进行维护排堵。

清扫口500能为一手动开启件，具体为一盖子。清扫口500的具有向外延伸的固定壁510，固定壁510为盖子提供了多种方便快速开启和关闭的活动连接方式，在盖子关闭清扫口500的过程中，通过挤压设置在盖子和清扫口500之间的密封件610形成对清扫口500的密封封堵。清扫口500由侧壁延伸，这使得清扫口500存在一定长度的固定壁510，固定壁510能进一步加工，获取与盖子固定和匹配的配合面。

清扫口500为圆形，截面为圆形的固定壁510上，盖子可以采用螺纹连接、卡口式连接、用折叠连接件配合卡扣的连接方式等等，使盖子能手动操作下快速开启和关闭。密封件610能使密封片、密封圈、密封塞等等，密封件610一端固定在盖子朝向清扫口500的一面上，盖子关闭时，盖子与清扫口500的固定壁510形成挤压，封堵清扫口500。打开清扫口500后，能适用条形状工具，如常用的螺丝刀，硬质细棒等工具，从清扫口500进入将积聚在弹性复位件410的缝隙和周边的泥沙清除。

如图3所示，上安装口200设有将弹性支撑件410远离阻挡瓣420的一端固定在上安装口200中心的固定臂210；固定臂210一端与弹性支撑件410连接，另一端与上安装口200的边缘相连；弹性支撑件410包括：滑动轴413，一端与阻挡瓣420相连；限位套411，与滑动轴413远离阻挡瓣420的一端形成活动连接，与固定臂210相连，用于限制阻挡瓣420的上升高度，使阻挡瓣420位于最高点时，防堵止回阀002的流通量最大；弹性件412，位于限位套411和阻挡瓣420之间，一端与限位套411相连，另一端与阻挡瓣420相连，持续推动阻挡瓣420向下安装口移动；接触开关415，设置在限位套411的下端，阻挡瓣420上升接触限位套411时触发接触开关415。

如图6所示，采用固定臂210对弹性支撑件410进行固定，是为了减少对上安装口200的遮挡，保证防堵止回阀002的流量。滑动轴413能限制阻挡瓣420上下运动的轨迹，使阻挡瓣420准确遮挡下安装口。地下压力排水系统的安全性很大程度基于在对堵塞的监测。通过设有接触开关415的限位套411，以阻挡瓣420上升的位置判断地下压力排水系统的状态具有以下特点，其一，防堵止回阀002是压力排水系统中承受最多泥沙影响和最容易堵塞的一环；其二，阻挡瓣420的上升不仅反映了排水管道是否通畅，还反映了进入防堵止回阀002中的压力是否足够，从而体现潜水排污泵001是否正常，防堵止回阀002本身是否存在故障，全面地体现了压力排水系统的状态。

固定臂210为一条状固定件，一般有两条、三条和四条等组合。当固定臂210为两条时，两条固定臂210呈一直线；当固定臂210为三条或以上时，固定臂210与固定臂210之间的夹角一致；进一步能将固定臂210设置为三条且互成120℃，这样保证了每条固定臂210的受力均匀且在较大程度上减少了固定臂210对上安装口200的遮挡。限位套411配合滑动轴413准确控制阻挡瓣420的运动轨迹，并能进一步限制阻挡瓣420的位置。滑动轴413为一圆轴，限位套411中间形成或嵌套有与滑动轴413匹配的轴套，滑动轴413上端处于轴套中，能沿轴套上下移动，另一端连接阻挡瓣420。限位套411通过长度控制阻挡瓣420在滑动轴413方向上的运动范围，具体为限制阻挡瓣420上升的最高位置。接触开关415能采用分散结构，局部设置在阻挡瓣420的上部如触点，以使阻挡瓣420和限位套411接触时通过导通触发接触开关415；又或者将接触开关415设为一体结构如点动开关，当阻挡瓣420接触限位套411通过挤压形成开关的按压启停。

通过结合延时检测，当潜水排污泵001启动后一段时间内，水向阻挡瓣420下方形成压力推动阻挡瓣420上升，阻挡瓣420能被水推至最高点后，与限位套411接触，触发接触开关415，接触开关415发送信号至控制器，控制器识别正常信号；若一段时间内阻挡瓣420持续无法接触限位套411，触发接触开关415信号，控制器判断地下压力排水系统存在堵塞或阀体故障，然后进行反馈和后续控制，进入自动排堵状态或发出警报，方便外部人员发现问题并及时排查和维护更换。

弹性件412为一中空结构，滑动轴413位于弹性件412中；弹性支撑件410还包括伸缩套管414，伸缩套管414一端与限位套411相连，另一端与阻挡瓣420相连，且至少使弹性件412和接触开关415避免与进入防堵止回阀002中的水接触；固定臂210和限位套411内设有连通的连接通道，接触开关415通过连接通道与控制器相连，发送阻挡瓣420上升状态的信号。

中空结构的弹性件412避免了阻挡瓣420运动时对滑动轴413造成阻碍；伸缩套管414的设置是为了保护弹性件412和接触开关415不受泥沙和水的影响，降低了对弹性件412和接触开关415的要求，创造了一个良好的环境，延长了对两部件的寿命。而连接通道的设置使接触开关415能通过有线的方式与控制器相连，提高了信号传输过程的安全和稳定。

弹性件412为一弹簧，具体能是不锈钢弹簧。伸缩套管414为一可折叠套管，具体能是塑料套管。伸缩套管414能随着弹性件412的伸长和收缩同步变形，能防止水和/或泥沙接触弹性件412和接触开关415，避免干扰或腐蚀两部件。伸缩套管414具有一定的刚性，在水冲击的过程中不容易造成变形，营造一种良好的工作环境，使弹性件412和接触开关415更灵敏，使用寿命更长。

下安装口包括：封堵口301，与阻挡瓣420配合，防止泥沙回流至与下安装口连接的排水管道；接驳口303，设置在封堵口301下方，用于与排水管道相连；导液腔302，设置在封堵口301和接驳口303之间；防堵止回阀002内，靠近上安装口200和封堵口301的两端截面小，靠近上安装口200和封堵口301中间的截面大；限位套411能把阻挡瓣420限制在防堵止回阀002中间截面的最大处。

使阻挡瓣420上升到最高点时，防堵止回阀002的流量不会因为阻挡瓣420而降低，保证了防堵止回阀002的整体流量，并能在压力的作用下逐渐调整高度，使阻挡瓣420的响应速度加快。

水进入防堵止回阀002后，由于阻挡瓣420的阻挡，水仅能从阻挡瓣420的四周流向上安装开。将防堵止回阀002靠近上安装口200和封堵口301中间设计成截面大，是为了在压力作用下，阻挡瓣420能逐步开启，以适应当前的水压力。阻挡瓣420处于防堵止回阀002中间截面最大处时，与限位套411接触，触发接触开关415。并且，最大截面积应接近阻挡瓣420面积与封堵口301面积之和，使水在防堵止回阀002内的流通量接近一致。通过四周的位置补偿，阻挡瓣420的四周的流通空间增加，减少了阻挡瓣420对水的阻力。防堵止回阀002内的空间从两端向中间逐渐增大，使用状态下，随着水增大，阻挡瓣420不断上升，逐步增大阀体内的流通量；而随着水的压力减少，阻挡瓣420不断下降，阻挡瓣420逐步靠近下安装口；当潜水排污泵001停止后，阻挡瓣420迅速封闭下安装口，及时阻挡泥沙回流。

阻挡瓣420为铸铁且全衬丁腈橡胶，铸铁且全衬丁腈橡胶的结构使得阻挡瓣420具有较好的耐油性，耐磨性和耐热性，丁腈橡胶起保护铸铁的作用，相当于在铸铁上覆盖了一层保护层，隔绝了铸铁和水的接触，防止铸铁长期在水中浸泡被氧化生锈，而且丁腈橡胶本身具有的一定弹性，能在挤压下开口边缘时发生轻微的变形，避免了铸铁与金属的阀体之间的接触，有利于对下开口的密封。阻挡瓣420底部设有一圈丁腈橡胶的环形凸圈。丁腈橡胶的环形凸圈有助于缓解阻挡瓣420对下开口边缘的冲击，环形凸圈能更好地在阻挡瓣420和封堵口301之间形成密封。

防堵止回阀002内还设有冲刷口720；防堵止回阀002发生堵塞时，导液腔302引导未能进入防堵止回阀002的水经冲刷口720进入防堵止回阀002内进行冲刷去堵。

针对防堵止回阀002堵塞的主要原因：弹性支撑件410被卡紧无法变形和/或泥沙过重导致阻挡瓣420无法上升，引导被阻挡的水通过其他通道进入防堵止回阀002内，使泥沙被水扰动，达到抽取过程中泥沙与水的混合状态，恢复其流动性，消除对弹性支撑件410的卡紧，减少积压在阻挡瓣420上的泥沙。从而消除防堵止回阀002的堵塞问题。

防堵止回阀002作为地下压力排水系统中承受泥沙影响大且易堵塞的一环，虽然保护了潜水排污泵001并通过分隔减少了泥沙的积聚，但防堵止回阀002并无法真正消除泥沙和避免自身的堵塞，而频繁的依赖人工在清扫口500进行排堵不符合实际施工的自动化需要。通过连通的导液腔302和冲刷口720，引导被阻挡在阻挡瓣420下方的水对防堵止回阀002内进行冲刷能解决大部分防堵止回阀002的堵塞问题。导液腔302和冲刷口720之间可以通过具有通道的连接块、设置在防堵止回阀002内的通道或外置的管道进行连接，通过收窄管道、在管道设置单向部件、开关的阀门等等方式，在防堵止回阀002堵塞时绕过阻挡瓣420对防堵止回阀002内供水，利用水重新调动沉积的泥沙以消除防堵止回阀002的堵塞。当阻挡瓣420能轻微局部上升时，大量的水重新进入防堵止回阀002内即可快速将剩余的泥沙冲开，恢复排水管道内水的顺利流通。

冲刷口720与导液腔302通过一旁通管730连通；旁通管730穿过冲刷口720延伸至防堵止回阀002内形成外延喷嘴，外延喷嘴正对弹性支撑件410；旁通管730与防堵止回阀002形成活动连接。

旁通管730的外延喷嘴进一步加强了水压力的集中，以快速清理准确地清理弹性支撑件410，使阻挡瓣420恢复上升为目标提高自动排堵的效率，而透明和活动连接的设计使旁通管730更容易检测并能进行快速的维护更换。

旁通管730的尺寸小于连接防堵止回阀002的排污管道，当水进入较为狭小的旁通管730后，水的压力上升，旁通管730比排污管道承受更大的压强，所以旁通管730应设置为为金属硬质管或橡胶内衬金属软管。外延喷嘴的设置使进入防堵止回阀002内的水不再分散，而是集中喷射。将喷射的目标设置为弹性支撑件410，是为了快速穿透局部的泥沙，直接将水作用在影响阻挡瓣420升降的主要部件上，以实现快速地恢复弹性支撑件410的局部运动，减少水推开阻挡瓣420的时间，从而提升防堵止回阀002的排堵效率。

如图2所示，旁通管730设有第一控制阀731，用于控制导液腔302与冲刷口720之间的连通；清扫口500设有第二控制阀600，用于控制清扫口500的开关；第一控制阀731和第二控制阀600与控制器相连；控制器通过接触开关415的信号控制第一控制阀731和/或第二控制阀600开启进行防堵止回阀002的排堵。

通过控制器对第一控制阀731和第二控制阀600的控制，实现了防堵止回阀002的自动排堵功能，是防堵止回阀002在堵塞时无需人工疏通，通过控制器控制即可远程实现防堵止回阀002的排堵。

第一控制阀731和第二控制阀600为自动控制阀，具体能是电磁阀或电动球阀，通过电磁阀控制旁通管730和清扫口500的开关，能实现多种排水管道防堵控制。如停泵时，开启第二控制阀600，清扫口500自动打开，回流的含有大量泥沙的水在还没发生积聚之前就直接通过清扫口500排向其他位置，防止泥沙停留在排水管道中，造成防堵止回阀002和/或潜水排污泵001的堵塞；又或者在防堵止回阀002出现堵塞时，先开启第一控制阀731，让旁通管730导通进行初步排堵，以解决轻度堵塞的问题；当泥沙过多，初步排堵无法成功时，再开启第二控制阀600，让泥沙排出回落到深基坑中，通过将泥沙冲出进行深度的排堵以处理严重堵塞的问题等等。

如图5所示，旁通管内设有弹性控制的止回件，止回件包括：安装部，位于止回件的一端，设置在旁通管上；连通部，为一中空管体，一端与安装部连通，设有用于与外部连通的出水口；弹性套件，包裹连通部，利用自身弹性收缩封堵出水口；阻脱部，封堵连通部远离安装部的一端，与安装部组合形成对弹性套件位置的固定；进入连通部的水体压力大于弹性套件的弹性收缩力，封堵出水口的弹性套件被撑开，水体经过止回件进入旁通管。外延喷嘴为一扁平的喷嘴，设有活动的遮挡盖，遮挡盖上部与外延喷嘴上部形成活动连接，遮挡盖通过重力作用遮挡外延喷嘴，形成单向开启。

如图4所示，旁通管的另一种构思，利用止回件的特殊结构，使旁通管在无需控制器和控制阀的情况下，能自动开启和关闭，简化了排堵对控制系统的依赖，使防堵止回阀具有自清洁功能。

止回件能与软质旁通管配合使用，软质旁通管为一橡胶内衬金属编织软管。阻脱部可以是环形、十字型等多种形状，其截面大于连通部，能与截面同样大于连通部的安装部形成配合，阻止弹性套件脱落。出水口为格栅形对弹性套件起一定支撑作用。

当防堵止回阀无法正常开启时，潜水排污泵的水进入导液腔，此时止回件靠近旁通管的一侧压力小，靠近导液腔的一侧压力大，水经过连通部，将该处包裹的弹性套件撑开，出水口导通，导液腔与冲刷管形成连通，水进入防堵止回阀内。当防堵止回阀正常开启时，止回件两端压力平衡，弹性套件由于自身弹性作用封堵出水口，导液腔不再连通。当排水作业结束，防堵止回阀关闭，止回件靠近旁通管的一侧压大，结合弹性套件自身的弹性作用会增加对出水口的封堵，防止泥沙通过旁通管回流。进一步结合活动的遮挡盖，遮挡盖利用自身的重力，在外延喷嘴处形成单向翻转，使外延喷嘴形成单向导通，彻底阻隔了泥沙通过旁通管730回流至导液腔302的问题。

遮挡盖能翻转运动，与外延喷嘴之间的活动夹角小于180°，具体可通过在活动连接处设置限制器，限制遮挡盖的翻转角度。作为优选，遮挡盖与开口之间的活动夹角小于90°。在重力作用下，遮挡盖会先自动缩小与开口的夹角，然后再封闭外延喷嘴。而当水经斜坡段733流出时，水会推动遮挡盖，使遮挡盖打开，从而使水进入阀体内。遮挡盖上设有两斜面相交形成的凸起。遮挡盖上的凸起在泥沙堵塞时能用于推开堵塞的泥沙，使遮挡盖能更容易开启。凸起形成一凸起线，凸起线设置在遮挡盖的竖直方向的中间。凸起线上端紧贴遮挡盖上部，下端与遮挡盖保持一定距离，形成凸起上轻下重，使重力对遮挡盖的作用更加明显。

防堵止回阀002的上安装口200和接驳口303设有法兰；防堵止回阀002所述防堵止回阀适用于各种管径的排水管道，具体为40mm至500mm的排污管道。

采用法兰有助于节省了空间、减轻了重量，而且密封性能好。管径为40mm至500mm之间，防堵止回阀002过小容易增加堵塞的发生。限制防堵止回阀002的高度，安装于集水井口1～1.5米高度，便于检测和维护，而进一步限制防堵止回阀002与排水口之间的距离有助于均匀分隔排水管道，减少泥沙的集中积聚。常用排水管道的管径一般为50-150mm。本排水控制系统在常用潜水污泵控制的基础上，增加阀门信号反馈、延时报警、阀门控制单元等电气部件。采用“与非门”逻辑控制电路，用继电器实现阀门动作，实现自动排堵的功能。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下压力排水系统，包括：

潜水排污泵，设置在深基坑底部，包括抽水口和排水口；

水位开关，与潜水排污泵相连，用于根据深基坑内的积水水位控制潜水排污泵间歇启停；

排水管道，与排水口相连，包括连接排水口到地表面的具有高度变化的竖向抽取段和地表面外的横向排水段，用于将深基坑内含泥沙的水排放至地表面；

其特征在于，还包括：

过滤网罩，设置在抽水口上，用于过滤大块杂物；

防堵止回阀，所述防堵止回阀的主体为一直通止回阀，设置在所述竖向抽取段中；

所述防堵止回阀的侧壁设有开口，所述开口形成易开启的清扫口；

所述防堵止回阀用于分隔竖向抽取段，防止排水管道中的泥沙在停泵时在排水口处集中积聚；控制器，与潜水排污泵、接触开关、防堵止回阀以及水位开关相连，用于监测和控制地下压力排水系统。

2.根据权利要求1所述的一种地下压力排水系统，其特征在于，所述防堵止回阀包括：

与竖向抽取段形成可拆连接的上安装口和下安装口；

所述上安装口和下安装口之间设有用于阻挡泥沙回流的自复位阻挡件；

所述自复位阻挡件包括一端与上安装口相连的弹性支撑件和与弹性支撑件另一端相连的阻挡瓣，所述阻挡瓣用于封闭下安装口，使回流泥沙无法进入与下安装口相连的排水管道；

所述上安装口、下安装口和弹性支撑件的中心位于同一轴线上。

3.根据权利要求2所述的一种地下压力排水系统，其特征在于：

所述上安装口设有将弹性支撑件远离阻挡瓣的一端固定在上安装口中心的固定臂；

所述固定臂一端与弹性支撑件连接，另一端与上安装口的边缘相连；

所述弹性支撑件包括：

滑动轴，一端与阻挡瓣相连；

限位套，与滑动轴远离阻挡瓣的一端形成活动连接，与固定臂相连，用于限制阻挡瓣的上升高度，使阻挡瓣位于最高点时，防堵止回阀的流通量最大；

弹性件，位于限位套和阻挡瓣之间，一端与限位套相连，另一端与阻挡瓣相连，持续推动阻挡瓣向下安装口移动；

接触开关，设置在限位套的下端，所述阻挡瓣上升接触限位套时触发所述接触开关。

4.根据权利要求3所述的一种地下压力排水系统，其特征在于：

所述弹性件为一中空结构，所述滑动轴位于弹性件中；

所述弹性支撑件还包括伸缩套管，所述伸缩套管一端与限位套相连，另一端与阻挡瓣相连，且至少使弹性件和接触开关避免与进入防堵止回阀中的水接触；

所述固定臂和限位套内设有连通的连接通道，所述接触开关通过所述连接通道与控制器相连，发送阻挡瓣上升状态的信号。

5.根据权利要求1所述的一种地下压力排水系统，其特征在于，所述下安装口包括：

封堵口，与阻挡瓣配合，防止泥沙回流至与下安装口连接的排水管道；

接驳口，设置在封堵口下方，用于与排水管道相连；

导液腔，设置在封堵口和接驳口之间；

所述防堵止回阀内，靠近上安装口和封堵口的两端截面小，靠近上安装口和封堵口中间的截面大；

所述限位套能把阻挡瓣限制在防堵止回阀中间截面的最大处。

6.根据权利要求5所述的一种地下压力排水系统，其特征在于：

所述防堵止回阀内还设有冲刷口；

所述防堵止回阀发生堵塞时，导液腔引导未能进入防堵止回阀的水经冲刷口进入防堵止回阀内进行冲刷去堵。

7.根据权利要求6所述的一种地下压力排水系统，其特征在于：

所述冲刷口与导液腔通过一旁通管连通；

所述旁通管穿过冲刷口延伸至防堵止回阀内形成外延喷嘴，所述外延喷嘴正对弹性支撑件；所述旁通管与防堵止回阀形成活动连接。

8.根据权利要求7所述的一种地下压力排水系统，其特征在于：

所述旁通管设有第一控制阀，用于控制导液腔与冲刷口之间的连通；

所述清扫口设有第二控制阀，用于控制清扫口的开关；

所述第一控制阀和第二控制阀与控制器相连；

所述控制器通过接触开关的信号控制第一控制阀和/或第二控制阀开启进行防堵止回阀的排堵。

9.根据权利要求6所述的一种地下压力排水系统，其特征在于，所述旁通管内设有弹性控制的止回件，所述止回件包括：

安装部，位于止回件的一端，设置在旁通管上；

连通部，为一中空管体，一端与安装部连通，设有用于与外部连通的出水口；

弹性套件，包裹连通部，利用自身弹性收缩封堵出水口；

阻脱部，封堵连通部远离安装部的一端，与安装部组合形成对弹性套件位置的固定；

所述进入连通部的水压力大于弹性套件的弹性收缩力，封堵出水口的弹性套件被撑开，水经过止回件进入旁通管。

10.根据权利要求1所述的一种地下压力排水系统，其特征在于：

所述防堵止回阀的上安装口和接驳口设有法兰；

所述防堵止回阀适用于管径为40mm至500mm的排污管道。

Images