CN113293751B - 一种真空预压单泵双动力水气分离装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种真空预压单泵双动力水气分离装置及使用方法，通过一台潜水泵带动第一射流器和第二射流器工作，代替了传统水气分离技术中的真空泵和排水泵，达到了水气分离的效果。潜水泵抽水，通过第一射流器和第二射流器喷出，使射流器的吸入室内形成真空负压，第一射流器通过传统水气分离罐的出水口将水抽出，第二射流器通过传统水气分离罐的出气口将空气抽出，在潜水泵的不断工作下，最终达到水气分离真空预压地基加固效果。本发明采用潜水泵集合两个射流器可以替代真空泵和排水泵的结构，其成本更低，用电量更少，且潜水泵处于水气分离罐外，更加方便检修，使用更加方便快捷，使用寿命更高。

Description

一种真空预压单泵双动力水气分离装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及真空预压软地基处理技术领域，更具体地，涉及一种真空预压单泵双动力水气分离装置及其使用方法。

背景技术

目前大面积高含水率软土地基加固处理常采用真空预压方法，真空预压法是指通过在土体中打设塑料排水板作为竖直排水体，地基表面铺垫一定厚度的砂垫层，在砂垫层中铺设排水滤管，将不透气的密封膜铺设在砂垫层之上，边线设置密封墙，然后使用抽真空装置进行抽气，使膜下产生真空负压，使土体中孔隙水在压差作用下通过排水系统排出，最终达到固结沉降的地基加固方法。

传统方法中，软基处理产生过程中抽取的水通过多组射流泵进行分散排放，射流泵能够同时抽取地基中的水和气，但射流泵的效率不高，传统方法单泵处理面积小，且耗能严重，不利于降低软基处理的成本。

为了进一步提高抽气排水效率，现阶段真空预压水气分离装置在大面积软基处理工程中得到了广泛的应用，装置内设有水气分离罐，密封膜下抽气排水管路通过出膜装置和水气分离罐的进水口相连接，水气分离罐上部的出气口与真空泵相连接，同时水气分离罐内设有潜水泵排水，真空泵启动后，在水气分离罐内形成一定的真空压力，真空压力通过膜下管路、塑料排水板向地基传递，地基中的水气在负压作用下，通过排水板、膜下滤管向水气分离罐内聚集，水、气在水气分离罐内自动分离，气体通过真空泵站排出，水在罐内达到一定液位高度后，水气分离罐内排水泵排水自动开启，将水排出罐外，它能使软地基内的真空压力分布更为均匀，加固质量得到有效保证。

但这种水气分离装置需要真空泵和排水泵配合使用，真空泵价格较为昂贵，现场大量使用需要花费一定的成本；并且由于排水泵长时间安置于水气分离罐内，经常容易发生故障或锈蚀烧机现象，一旦排水泵出现故障不便于维修，进而影响施工进度与质量；同时利用排水泵排水需要耗用一定的电量，不利于降低施工成本。能否通过一台泵同时实现真空泵抽气和排水泵排水的功能，最终达到水气分离的效果，成为问题的关键。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供真空预压单泵双动力水气分离装置及使用方法，通过潜水泵带动两个射流器工作，实现水气分离技术中真空泵抽气和排水泵排水的功能，达到水气分离的效果，结构简单，安装便捷，方便检修，施工质量好；同时节省真空泵的投入使用，节省设备成本，并且能达到节约电量的效果，有效降低施工成本。

根据本发明的一个方面，提供一种真空预压单泵双动力水气分离装置，包括水箱、潜水泵、第一射流器、第二射流器和连接管道，所述连接管道包括三通管、弯管和直管，所述潜水泵设置在所述水箱内，且所述潜水泵的输出端通过所述直管和所述三通管的主道端连接，所述三通管的另外两端分别通过所述弯管与所述第一射流器、所述第二射流器连接。

在上述方案基础上优选，所述第一射流器和所述第二射流器均包括喷嘴、吸入室、混合管、扩散管和缓冲池，所述喷嘴的一端与所述弯管相连，所述喷嘴的另一端延伸至所述吸入室内，所述吸入室通过所述混合管外接所述扩散管，且所述扩散管连通所述缓冲池。

在上述方案基础上优选，所述第一射流器还通过管道外接传统的水气分离罐出水口，所述第二射流器还通过管道外接传统的水气分离罐出气口。

本发明还提供一种真空预压单泵双动力水气分离装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，向水箱内注入水，启动潜水泵工作抽取水箱中的水，潜水泵高速射出的水在三通管处分成两股，分别给第一射流器和第二射流器工作提供高压水；

步骤2，高压水从第一射流器和第二射流器的喷嘴喷出，在吸入室内形成真空负压；

步骤3，第一射流器通过传统水气分离罐出水口将水抽出，第二射流器通过传统水气分离罐出气口将空气抽出。

本发明的一种真空预压单泵双动力水气分离装置及使用方法，通过一台潜水泵带动第一射流器和第二射流器工作，第一射流器和第二射流器工作时，射流泵吸入室内形成真空负压，能够同时抽取传统的水气分离罐内的空气和水，代替了传统水气分离技术中的真空泵和排水泵，达到了水气分离的效果。

使用时，潜水泵抽水，通过第一射流器和第二射流器喷出，使射流器的吸入室内形成真空负压，第一射流器通过传统水气分离罐的出水口将水抽出，第二射流器通过传统水气分离罐的出气口将空气抽出，在潜水泵的不断工作下，最终达到水气分离真空预压地基加固效果。

与现有技术相比较，本发明，采用潜水泵集合两个射流器可以替代真空泵和排水泵的结构，其成本更低，用电量更少，且潜水泵处于水气分离罐外，更加方便检修，使用更加方便快捷，使用寿命更高。

本发明的技术方案已应用于真空预压软基处理实际工程上，现场安装便捷，方便检修，地基处理效果好；相较于传统水气分离技术，大大节省了设备成本，并且在真空预压加固效果相同的情况下，施工用电量相较于原施工用电量更为节省，进一步节约了施工成本。

附图说明

图1为本发明的真空预压单泵双动力水气分离装置的俯视图；

图2为本发明的真空预压单泵双动力水气分离装置的正视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1，并结合图2所示，本发明的一种真空预压单泵双动力水气分离装置，包括潜水泵1、第一射流器2、第二射流器3、水箱4和连接管道，连接管道包括三通管51、弯管52和直管53，通过潜水泵1带动第一射流器2和第二射流器3工作，形成真空负压，进而实现第一射流器2通过传统的水气分离罐出水口81抽取水，第二射流器3通过传统水气分离罐出气口82抽取空气，最终达到水气分离的效果。

本发明的潜水泵1设置在水箱4内，且潜水泵1的输出端通过法兰盘7和直管53的一端连接，直管53的另一端和三通管51的主道端连接，三通管51的另外两端分别连接弯管52的一端，弯管52的另一端通过法兰盘7分别与第一射流器2、第二射流器3连接，第一射流器2和第二射流器3均包括喷嘴61、吸入室62、混合管63、扩散管64和缓冲池65，喷嘴61的一端与弯管52相连，喷嘴61的另一端延伸至吸入室62内，吸入室62通过混合管63外接扩散管64，且扩散管64连通缓冲池65。

需要说明的是，第一射流器2还通过管道外接传统的水气分离罐出水口81，第二射流器3还通过管道外接传统的水气分离罐出气口82。

装置连接完成后，将潜水泵1、第一射流器2和第二射流器3设置在水箱4中，使用时，向水箱4内注入水，为潜水泵1带动第一射流器2和第二射流器3工作提供必须的工作液，开启潜水泵1进行工作，抽取水箱4内的水，水经过潜水泵1形成高速水流从潜水泵1的输出端射出，在三通管51处分成两股高压水，分别通过第一射流器2和第二射流器3的喷嘴61高压喷出，由于粘滞作用，吸入室62中的空气被连续挟走，使得吸入室62中形成不同程度的真空，在真空负压的作用下能够抽取传统的水气分离罐的水和空气，同时真空负压通过管道向传统的水气分离罐传递，真空预压水气分离罐与密封膜下的地基之间连通，因此，真空负压会不断向密封膜下的地基传递，空气不断被射流器中的连续高压水流带走。最终在大气压的作用下，密封膜内外形成压差，地基中的水分在压差作用下会连续不断的进入到水气分离罐中，经过水气分离罐出水口81通过第一射流器2将水分排出，水分首先进入第一射流器2的吸入室62后，同喷嘴61射出的工作液在混合管63中进行能量传递和交换，使流速、压力趋于拉平，然后，经扩散管64使部分动能转化为压能后以一定流速输送出去，从而实现地基排水固结的目的。值得一提的是射流器末端还设有缓冲池65，起到缓冲作用，避免高压水流对水箱4内壁造成很大的冲击。

需要说明的是，真空预压初期，潜水泵1刚开始工作阶段，水气分离罐内没有水，连接水气分离罐出水口81的第一射流器2和水气分离罐出气口82的第二射流器3能够同时抽取水气分离罐内的空气，水气分离罐在短时间内迅速形成一定的真空负压，负压向地基传递，地基中的水在负压作用下向水气分离罐聚集，水气分离罐内水位达到出水口81位置时，通过第一射流器2排出，真空预压前期水量大，第一射流器2不断抽取罐内的水，第二射流器3不断缓慢地抽取罐内空气，膜下真空压力在真空预压初期阶段缓慢提升，有利于防止初期阶段膜下真空压力上升过快导致排水板周围形成土柱影响施工效果。随着膜下真空压力的上升，进入真空预压恒载期，恒载期水气分离罐内的水分不断从第一射流器2排出，同时罐内空气持续从第二射流器3排出，根据软基处理工程现场实际使用情况，膜下真空压力在恒载期能维持在85～90kPa，满足设计要求。随着地基下的水分不断排出，真空预压后期阶段水气分离罐内水量逐渐变小，水位低于出水口81时，第一射流器2和第二射流器3又能同时抽取水气分离罐内空气，使水气分离罐内能够维持较高真空压力，保障真空预压加固效果。

本发明还提供了一种真空预压单泵双动力水气分离装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，向水箱4内注入水，启动潜水泵1工作抽取水箱4中的水，潜水泵1高速射出的水在三通管51处分成两股，分别给第一射流器2和第二射流器3工作提供高压水；

步骤2，高压水从第一射流器2和第二射流器3的喷嘴61喷出，在吸入室62内形成真空负压；

步骤3，第一射流器2通过传统水气分离罐出水口81将水抽出，第二射流器3通过传统水气分离罐出气口82将空气抽出。

本发明的一种真空预压单泵双动力水气分离装置及使用方法，通过一台潜水泵1带动第一射流器2和第二射流器3工作，代替了传统水气分离技术中的真空泵和排水泵，达到了水气分离的效果。

与现有技术相比较，本发明，采用潜水泵1集合两个射流器，第一射流器2和第二射流器3，可以替代传统水气分离技术中真空泵和排水泵的结构，其成本更低，用电量更少，且潜水泵1处于水气分离罐外，更加方便检修，使用更加方便快捷，使用寿命更高。

本发明的技术方案已应用于真空预压软基处理实际工程上，现场安装便捷，方便检修，地基处理效果好；相较于传统水气分离技术，大大节省了设备成本，并且在真空预压加固效果相同的情况下，施工用电量相较于原施工用电量更为节省，进一步节约了施工成本。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种真空预压单泵双动力水气分离装置的使用方法，其特征在于，该真空预压单泵双动力水气分离装置，包括水箱、潜水泵、第一射流器、第二射流器和连接管道，所述连接管道包括三通管、弯管和直管，所述潜水泵设置在所述水箱内，且所述潜水泵的输出端通过所述直管和所述三通管的主道端连接，所述三通管的另外两端分别通过所述弯管与所述第一射流器、所述第二射流器连接；所述第一射流器和所述第二射流器均包括喷嘴、吸入室、混合管、扩散管和缓冲池，所述喷嘴的一端与所述弯管相连，所述喷嘴的另一端延伸至所述吸入室内，所述吸入室通过所述混合管外接所述扩散管，且所述扩散管连通所述缓冲池；所述第一射流器还通过管道外接传统的水气分离罐出水口，所述第二射流器还通过管道外接传统的水气分离罐出气口；

其中，该使用方法包括以下步骤：

步骤1，向水箱内注入水，启动潜水泵工作抽取水箱中的水，真空预压初期，潜水泵刚开始工作阶段，水气分离罐内没有水，连接水气分离罐出水口的第一射流器和水气分离罐出气口的第二射流器能够同时抽取水气分离罐内的空气，水气分离罐在短时间内迅速形成一定的真空负压，负压向地基传递，而当水气分离罐内水位达到出水口位置时，潜水泵高速射出的水在三通管处分成两股，分别给第一射流器和第二射流器工作提供高压水；

步骤2，高压水从第一射流器和第二射流器的喷嘴喷出，在吸入室内形成真空负压；

步骤3，第一射流器通过传统水气分离罐出水口将水抽出，第二射流器通过传统水气分离罐出气口将空气抽出。