CN113653063A - 一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置及其施工方法，属于深基坑地下水处理技术施工领域；包括基坑，所述基坑设置有风化岩，所述风化岩上开设有安装腔，所述安装腔内安装有集水箱，所述集水箱内安装有浮球件，所述集水箱上安装有真空泵和抽水泵，所述真空泵与抽水泵均连通集水箱，所述真空泵适于抽取风化岩内的裂隙水至集水箱内，所述集水箱与基坑内壁之间开设有排水沟，所述抽水泵适于通过水管连通排水沟和集水箱。本发明解决了沿海地区的风化岩层设置基坑，容易导致基坑变形和支护结构不稳，产生坑底突涌，需要抽出风化岩内的裂隙水的技术问题，且结构简单、成本低，大大减少人工作业，抽排和回灌效果好。

Description

一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑防水领域，具体涉及一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置及其施工方法。
背景技术
在我国许多沿海江浙地区地下水位较高，基坑工程施工过程中，抽降地下水不可避免。这些地区往往水文地质分布复杂，尤其存在砂层、风化岩地基地区，局部层位可能存在欠固结土，基坑降水极易引起地层的压缩变形。进行基坑降水降水设计时，我们必须进行慎重考虑。因为基坑降水效果与地下水控制情况将直接影响到基坑的施工和安全，可能造成基坑变形与支护结构的不稳定，严重时甚至会导致坑底突涌、支护结构失稳等工程事故。
地下水主要由地表水大气降水和地下泾流补给，以地下径流或地表蒸发为主要排泄途径；深部的风化岩层节理裂隙泥质矿物充填普遍。在基坑开挖至风化岩基底设计标高后，风化岩层自身不含水，由于存在水头差，基底风化岩产生大量的裂隙水，裂隙水靠抽排方法难以排尽，给基坑施工带来极大的困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：沿海地区的风化岩层设置基坑，容易导致基坑变形和支护结构不稳，产生坑底突涌，需要抽出风化岩内的裂隙水。
的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置及其施工方法，可实现地下水抽排和回灌功能自动化，该装置结构简单、成本低，大大减少人工作业，抽排和回灌效果好。
为实现上述目的，本发明采用以下方案：
一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，包括基坑，所述基坑设置有风化岩，所述风化岩上开设有安装腔，所述安装腔内安装有集水箱，所述集水箱内安装有浮球件，所述集水箱上安装有真空泵和抽水泵，所述真空泵与抽水泵均连通集水箱，所述真空泵适于抽取风化岩内的裂隙水至集水箱内，所述集水箱与基坑内壁之间开设有排水沟，所述抽水泵适于通过水管连通排水沟和集水箱。
进一步的，所述安装腔内设置有碎石层，所述碎石层铺设在集水箱的外侧，所述集水箱上安装盖板，所述盖板上设置有安装孔，所述安装孔设置有多组，多组所述安装孔适于分别连接真空泵的输入端和抽水泵的输入端，所述盖板下设置有防水膜，所述防水膜铺设在风化岩的上端。
进一步的，所述集水箱上部设有凸口，所述凸口上设置有上法兰盘，所述真空泵下部设有下法兰盘，所述上法兰盘和下法兰盘相适配，所述集水箱下部内壁上设有透水孔。
进一步的，所述基坑内设置有水位监测井，所述水位监测井的延伸高度大于碎石层底部高度。
进一步的，所述水管为镀锌钢管，所述水管下设置有支架，所述水管距离集水箱和排水沟底部距离均不小于5cm。
进一步的，所述浮球件设置有上腔、中腔和下腔，所述中腔内设置有感应球，所述感应球上下两侧均设置有弹簧和开关件，所述上腔与下腔内均设置有接收器，所述接收器均与相应的开关件相连接；
所述集水箱内标记有A刻度和B刻度；
所述集水箱内的水位低于A刻度时，所述浮球件为下坠状态，所述感应球挤压下腔处的开关件；
所述集水箱内的水位位于A刻度与B刻度之间时，所述浮球件为水平状态，所述感应球处于中间状态且不挤压上腔和下腔的开关件；
所述集水箱内的水位位于B刻度以上时，所述浮球件为上浮状态，所述感应球挤压上腔处的开关件；
所述集水箱内设置有固定点，所述浮球件上设置有连接线，所述固定点适于绑定浮球件的连接线；
所述连接线适于连接控制器并通过浮球件的位置分别控制真空泵和抽水泵的开关。
进一步的，所述集水箱内安装有液位传感器，所述液位传感器与控制器相连接，所述液位传感器安装在集水箱的顶部内壁，所述液位传感器适于感应集水箱内顶部水位。
一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：在基坑坡顶设置水位监测井，基坑开挖至设计标高，开挖基坑内排水沟，根据基底风化岩裂隙水情况，在主体结构物外侧布置若干个集水箱，集水箱在设计基底标高以下1m，用机械开挖集水箱位置，在底部填充碎石层，安放集水箱，集水箱与风化岩两侧继续回填碎石层；
步骤二：在集水箱内设置浮球件和水管，在风化岩和集水箱上表面铺设防水膜，防水膜铺设完成后，安装盖板和铺设垫层，真空泵穿过防水膜与集水箱相连通；
步骤四：安装真空泵和抽水泵，真空泵与集水箱通过相应的法兰盘并安装螺栓固定，水管通过抽水泵延伸至排水沟内；
步骤五：真空泵与抽水泵均设置有正、反转控制开关，真空泵适于正转将风化岩内的裂隙水吸至集水箱内，真空泵适于逆转将集水箱的水压排至风化岩中；
抽水泵适于正转将集水箱内的裂隙水抽排至排水沟中，抽水泵适于逆转将排水沟中的水抽排至集水箱中；
步骤五：将浮球件上的连接线连接控制器，并将控制器分别与真空泵和抽水泵相连，在基坑主体施工阶段，设置真空泵和抽水泵工作方向为正转，接通电源，控制器设置有两组且对应不同的真空泵和抽水泵的工作方向；
步骤六、浮球件集水箱内水位位于A刻度以下，浮球件处于下坠状态，将触发真空泵处于工作状态，抽水泵停止工作，真空泵正转使风化岩内的裂隙水受压汇集至集水箱内；
当集水箱内水位位于A刻度与B刻度之间，浮球件处于水平状态，将触发真空泵和抽水泵同时工作，裂隙水一边汇集至集水箱内，集水箱内的裂隙水抽排至排水沟内；
当集水箱内水位位于B刻度以上时，浮球件由水平状态转化为上浮状态，将触发真空泵停止工作，抽水泵处于工作状态；如此往复循环；
步骤七：当基坑主体施工完成回填前，需进行裂隙水回灌，设置真空泵和抽水泵工作方向为逆转；
步骤八：集水箱内水位位于A刻度以下，浮球件处于下坠状态，将触发真空泵停止工作，抽水泵处于工作状态，真空泵逆转可将集水箱内裂隙水的受压回灌至风化岩裂隙中；
当集水箱内水位位于A刻度与B刻度之间，浮球件处于水平状态，将触发真空泵和抽水泵同时工作，排水沟内的裂隙水一边汇集至集水箱内，集水箱内的裂隙水受压回灌至风化岩裂隙中；
当集水箱内水位位于B刻度以上时，浮球件由水平状态转化为上浮状态，将触发真空泵处于工作状态，抽水泵处于停止工作；
步骤九：通过水位监测井观察回灌情况，当开挖前和回灌后的裂隙水标高相同时，停止回灌。
与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：
首先，本发明所述的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置及其施工方法，可以基本实现地下水抽排和回灌功能自动化，本发明通过设计较为闭合的集水箱，通过底部的透水孔将裂隙水通过真空泵实现抽取，在通过排水泵排出，基本实现其排出裂隙水的作用，因为后期需要回灌，可以再次反向将排水沟的水排回，做到水资源的有效利用；
其次，本发明采用不同水位高度限定实际的真空泵和抽水泵的动作方向，实现有效的半自动控制，减少了相应的裂隙水对基坑底部施工的影响，也减少了后期因为基坑变形与支护结构的不稳定，导致的严重时甚至会导致坑底突涌、支护结构失稳等工程事故发生的几率，本发明的装置结构简单、成本低，大大减少人工作业，抽排和回灌效果较好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置的剖视图；
图2为图1的A部放大图；
图3为图1的B部放大图；
图4为集水箱的示意图；
图5为集水箱内浮球件下坠示意图；
图6为集水箱内浮球件平衡示意图；
图7为集水箱内浮球件上浮示意图；
图8为控制器的动作示意图。
图中：1.风化岩，2.防水膜，3.垫层，4.碎石层，5.集水箱，6.真空泵，7.抽水泵，8.排水沟，9.水管，10、浮球件，11、水位监测井；12、基坑；13、盖板；14、控制器；101、上腔；102、中腔；103、下腔；104、感应球；105、弹簧；106、开关件；107、接收器；501、透水孔；502、上法兰盘；503、固定点；504、液位传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例1
如图1所示，为本发明的一种实施方案，一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，包括基坑12，基坑12设置有风化岩1，风化岩1上开设有安装腔，安装腔内安装有集水箱5，集水箱5内安装有浮球件10，集水箱5上安装有真空泵6和抽水泵7，真空泵6与抽水泵7均连通集水箱5，真空泵6适于抽取风化岩1内的裂隙水至集水箱5内，集水箱5与基坑12内壁之间开设有排水沟8，抽水泵7适于通过水管9连通排水沟8和集水箱5。
安装腔内设置有碎石层4，碎石层4厚度在20cm，碎石层4铺设在集水箱5的外侧，集水箱5上安装盖板13，盖板13上设置有安装孔，安装孔设置有多组，多组安装孔适于分别连接真空泵6的输入端和抽水泵7的输入端，盖板13下设置有防水膜2，防水膜2铺设在风化岩1的上端。
如图4所示，集水箱5上部设有凸口，凸口上设置有上法兰盘502，真空泵6下部设有下法兰盘601，上法兰盘502和下法兰盘601相适配，设置集水箱5尺寸设置为1m﹡1m﹡1m，采用铸铁材质，在集水箱5内部0.5米范围四周内壁上设有透水孔501；
基坑12内设置有水位监测井11，水位监测井11的延伸高度大于碎石层4底部高度，水位检测井11用来检测和对照检测水位。
水管9为DN50镀锌钢管，水管9下设置有支架，支架的底部固定在垫层3上，水管9距离集水箱5和排水沟8底部距离均为5cm。
浮球件10设置有上腔101、中腔102和下腔103，中腔102内设置有感应球104，感应球104上下两侧均设置有弹簧105和开关件106，上腔101与下腔103内均设置有接收器107，接收器107均与相应的开关件106相连接，接收器107接收开关件106的开断信号，并传递给控制器14；
集水箱5内标记有A刻度和B刻度，位置根据实际检测情况标记，B刻度与固定点503位置相对应；
集水箱5内的水位低于A刻度时，浮球件10为下坠状态，感应球104挤压下腔103处的开关件106；
集水箱5内的水位位于A刻度与B刻度之间时，浮球件10为水平状态，感应球104处于中间状态且不挤压上腔101和下腔103的开关件106；
集水箱5内的水位位于B刻度以上时，浮球件10为上浮状态，感应球104挤压上腔101处的开关件106；
集水箱5内设置有固定点503，浮球件10上设置有连接线11，固定点503适于绑定浮球件10的连接线11；
连接线11适于连接控制器14并通过浮球件10的位置分别控制真空泵6和抽水泵7的开关。
集水箱5内安装有液位传感器504，液位传感器504与控制器14相连接，液位传感器504安装在集水箱5的顶部内壁，液位传感器504适于感应集水箱5内顶部水位，液位传感器504防止真空泵6吸水过高，导致倒灌入真空泵，液位传感器适于控制控制器14的开断。
一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：在基坑12坡顶设置水位监测井11，基坑12开挖至设计标高，开挖基坑12内排水沟8，根据基底风化岩1裂隙水情况，在主体结构物外侧布置若干个集水箱5，集水箱5在设计基底标高以下1m，用机械开挖集水箱5位置，在底部填充碎石层4，安放集水箱5，集水箱6与风化岩1两侧继续回填碎石层4；
步骤二：在集水箱5内设置浮球件10和水管9，在风化岩1和集水箱5上表面铺设防水膜2，防水膜2铺设完成后，安装盖板13和铺设垫层3，真空泵6穿过防水膜2与集水箱5相连通；
步骤四：安装真空泵6和抽水泵7，真空泵6与集水箱5通过相应的法兰盘并安装螺栓固定，水管9通过抽水泵7延伸至排水沟8内。
步骤五：真空泵6与抽水泵7均设置有正、反转控制开关，所述真空泵6可实现正转和逆转，正转可以将风化岩1内裂隙水吸至集水箱5内，逆转可以将集水箱5的水压排至风化岩1中；
所述抽水泵6可实现正转和逆转，正转可以将集水箱5内的地下水抽排至排水沟8中，逆转可以将排水沟8中的水抽排至集水箱5中；
步骤五：将浮球件10上的连接线11连接控制器14，并将控制器14分别与真空泵6和抽水泵7相连，在基坑12主体施工阶段，设置真空泵6和抽水泵7工作方向为正转，接通电源，控制器14设置有两组且对应不同的真空泵6和抽水泵7的工作方向；
步骤六、浮球件10集水箱5内水位位于A刻度以下，浮球件10处于下坠状态，将触发真空泵6处于工作状态，抽水泵7停止工作，真空泵6正转使风化岩1内的裂隙水受压汇集至集水箱5内；
当集水箱5内水位位于A刻度与B刻度之间，浮球件10处于水平状态，将触发真空泵6和抽水泵7同时工作，裂隙水一边汇集至集水箱5内，集水箱5内的裂隙水抽排至排水沟8内；
当集水箱5内水位位于B刻度以上时，浮球件10由水平状态转化为上浮状态，将触发真空泵6停止工作，抽水泵7处于工作状态；如此往复循环；
步骤七：当基坑12主体施工完成回填前，需进行裂隙水回灌，设置真空泵6和抽水泵7工作方向为逆转；
步骤八：集水箱5内水位位于A刻度以下，浮球件10处于下坠状态，将触发真空泵6停止工作，抽水泵7处于工作状态，真空泵6逆转可将集水箱5内裂隙水的受压回灌至风化岩1裂隙中；
当集水箱5内水位位于A刻度与B刻度之间，浮球件10处于水平状态，将触发真空泵6和抽水泵7同时工作，排水沟8内的裂隙水一边汇集至集水箱5内，集水箱5内的裂隙水受压回灌至风化岩1裂隙中；
当集水箱5内水位位于B刻度以上时，浮球件10由水平状态转化为上浮状态，将触发真空泵6处于工作状态，抽水泵7处于停止工作；
步骤九：通过水位监测井11观察回灌情况，当开挖前和回灌后的裂隙水标高相同时，停止回灌。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，包括基坑(12)，其特征在于：所述基坑(12)设置有风化岩(1)，所述风化岩(1)上开设有安装腔，所述安装腔内安装有集水箱(5)，所述集水箱(5)内安装有浮球件(10)，所述集水箱(5)上安装有真空泵(6)和抽水泵(7)，所述真空泵(6)与抽水泵(7)均连通集水箱(5)，所述真空泵(6)适于抽取风化岩(1)内的裂隙水至集水箱(5)内，所述集水箱(5)与基坑(12)内壁之间开设有排水沟(8)，所述抽水泵(7)适于通过水管(9)连通排水沟(8)和集水箱(5)。
2.根据权利要求1所述的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，其特征在于：所述安装腔内设置有碎石层(4)，所述碎石层(4)铺设在集水箱(5)的外侧，所述集水箱(5)上安装盖板(13)，所述盖板(13)上设置有安装孔，所述安装孔设置有多组，多组所述安装孔适于分别连接真空泵(6)的输入端和抽水泵(7)的输入端，所述盖板(13)下设置有防水膜(2)，所述防水膜(2)铺设在风化岩(1)的上端。
3.根据权利要求1所述的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，其特征在于：所述集水箱(5)上部设有凸口，所述凸口上设置有上法兰盘(502)，所述真空泵(6)下部设有下法兰盘(601)，所述上法兰盘(502)和下法兰盘(601)相适配，所述集水箱(5)下部内壁上设有透水孔(501)。
4.根据权利要求1所述的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，其特征在于：所述基坑(12)内设置有水位监测井(11)，所述水位监测井(11)的延伸高度大于碎石层(4)底部高度。
5.根据权利要求1所述的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，其特征在于：所述水管(9)为镀锌钢管，所述水管(9)下设置有支架，所述水管(9)距离集水箱(5)和排水沟(8)底部距离均不小于5cm。
6.根据权利要求5所述的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，其特征在于：所述浮球件(10)设置有上腔(101)、中腔(102)和下腔(103)，所述中腔(102)内设置有感应球(104)，所述感应球(104)上下两侧均设置有弹簧(105)和开关件(106)，所述上腔(101)与下腔(103)内均设置有接收器(107)，所述接收器(107)均与相应的开关件(106)相连接；
所述集水箱(5)内标记有A刻度和B刻度；
所述集水箱(5)内的水位低于A刻度时，所述浮球件(10)为下坠状态，所述感应球(104)挤压下腔(103)处的开关件(106)；
所述集水箱(5)内的水位位于A刻度与B刻度之间时，所述浮球件(10)为水平状态，所述感应球(104)处于中间状态且不挤压上腔(101)和下腔(103)的开关件(106)；
所述集水箱(5)内的水位位于B刻度以上时，所述浮球件(10)为上浮状态，所述感应球(104)挤压上腔(101)处的开关件(106)；
所述集水箱(5)内设置有固定点(503)，所述浮球件(10)上设置有连接线(11)，所述固定点(503)适于绑定浮球件(10)的连接线(11)；
所述连接线(11)适于连接控制器(14)并通过浮球件(10)的位置分别控制真空泵(6)和抽水泵(7)的开关。
7.根据权利要求6所述的一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置，其特征在于：所述集水箱(5)内安装有液位传感器(504)，所述液位传感器(504)与控制器(14)相连接，所述液位传感器(504)安装在集水箱(5)的顶部内壁，所述液位传感器(504)适于感应集水箱(5)内顶部水位。
8.一种风化岩裂隙水抽排和回灌的装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在基坑(12)坡顶设置水位监测井(11)，基坑(12)开挖至设计标高，开挖基坑(12)内排水沟(8)，根据基底风化岩(1)裂隙水情况，在主体结构物外侧布置若干个集水箱(5)，集水箱(5)在设计基底标高以下1m，用机械开挖集水箱(5)位置，在底部填充碎石层(4)，安放集水箱(5)，集水箱(6)与风化岩(1)两侧继续回填碎石层(4)；
步骤二：在集水箱(5)内设置浮球件(10)和水管(9)，在风化岩(1)和集水箱(5)上表面铺设防水膜(2)，防水膜(2)铺设完成后，安装盖板(13)和铺设垫层(3)，真空泵(6)穿过防水膜(2)与集水箱(5)相连通；
步骤四：安装真空泵(6)和抽水泵(7)，真空泵(6)与集水箱(5)通过相应的法兰盘并安装螺栓固定，水管(9)通过抽水泵(7)延伸至排水沟(8)内；
步骤五：真空泵(6)与抽水泵(7)均设置有正、反转控制开关，真空泵(6)适于正转将风化岩(1)内的裂隙水吸至集水箱(5)内，真空泵(6)适于逆转将集水箱(5)的水压排至风化岩(1)中；
抽水泵(7)适于正转将集水箱(5)内的裂隙水抽排至排水沟(8)中，抽水泵(7)适于逆转将排水沟(8)中的水抽排至集水箱(5)中；
步骤五：将浮球件(10)上的连接线(11)连接控制器(14)，并将控制器(14)分别与真空泵(6)和抽水泵(7)相连，在基坑(12)主体施工阶段，设置真空泵(6)和抽水泵(7)工作方向为正转，接通电源，控制器(14)设置有两组且对应不同的真空泵(6)和抽水泵(7)的工作方向；
步骤六、浮球件(10)集水箱(5)内水位位于A刻度以下，浮球件(10)处于下坠状态，将触发真空泵(6)处于工作状态，抽水泵(7)停止工作，真空泵(6)正转使风化岩(1)内的裂隙水受压汇集至集水箱(5)内；
当集水箱(5)内水位位于A刻度与B刻度之间，浮球件(10)处于水平状态，将触发真空泵(6)和抽水泵(7)同时工作，裂隙水一边汇集至集水箱(5)内，集水箱(5)内的裂隙水抽排至排水沟(8)内；
当集水箱(5)内水位位于B刻度以上时，浮球件(10)由水平状态转化为上浮状态，将触发真空泵(6)停止工作，抽水泵(7)处于工作状态；如此往复循环；
步骤七：当基坑(12)主体施工完成回填前，需进行裂隙水回灌，设置真空泵(6)和抽水泵(7)工作方向为逆转；
步骤八：集水箱(5)内水位位于A刻度以下，浮球件(10)处于下坠状态，将触发真空泵(6)停止工作，抽水泵(7)处于工作状态，真空泵(6)逆转可将集水箱(5)内裂隙水的受压回灌至风化岩(1)裂隙中；
当集水箱(5)内水位位于A刻度与B刻度之间，浮球件(10)处于水平状态，将触发真空泵(6)和抽水泵(7)同时工作，排水沟(8)内的裂隙水一边汇集至集水箱(5)内，集水箱(5)内的裂隙水受压回灌至风化岩(1)裂隙中；
当集水箱(5)内水位位于B刻度以上时，浮球件(10)由水平状态转化为上浮状态，将触发真空泵(6)处于工作状态，抽水泵(7)处于停止工作；
步骤九：通过水位监测井(11)观察回灌情况，当开挖前和回灌后的裂隙水标高相同时，停止回灌。
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