CN113957918A - 一种用于防突涌的插入式泄水止水装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防突涌装置，具体涉及一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，包括固定框架系统和止水泄水系统；固定框架系统形成一个插槽，止水泄水系统通过插入的方式固定于固定框架系统内；止水泄水系统包括插入式防水钢板、滤水件和泄水组件；滤水件固定于插入式防水钢板上，一端连通漏缝处，另一端与泄水组件相连；漏缝处的水经滤水件穿过插入式防水钢板后通过泄水组件排出。与现有技术相比，本发明用于基坑施工中封堵基坑地墙侧壁突水，运用固定框架系统以及带有泄水阀和反滤砾料的插入式防水钢板实现基坑地墙侧壁突水点的快速封堵，对提升基坑施工中封堵地墙侧壁突水点的自动化程度，降低时间和成本，以及保证基坑工程的施工安全有重大意义。

Description

一种用于防突涌的插入式泄水止水装置

技术领域

本发明涉及一种防突涌装置，具体涉及一种用于防突涌的插入式泄水止水装置。

背景技术

随着社会的发展，地下空间也在得到大规模的开发，比如地铁、地下停车库和地下隧道等等，在建设过程中需要建设大量的基坑工程。城市地下空间是一个巨大而丰富的空间资源，城市地下空间可开发的资源量为可供开发的面积、合理开发深度与适当的可利用系数之积。2012年我国城市建设用地总面积为32.28万公顷，按照40％的可开发系数和30米的开发深度计算，可供合理开发的地下空间资源量就达到3873.60亿立方米。这是一笔很可观而又丰富的资源，若得到合理开发，那么将对扩大城市空间、实现城市集约化发展具有重要的意义。随着我国一线城市地下空间的开发利用，地下浅层部分将会利用完毕，以及深层开挖技术和装备的逐步完善，为了综合利用地下空间资源，地下空间开发将逐步向深层发展。尽管深层地下空间的开发成本较大，但深层地下空间资源的开发利用已成为未来城市现代化建设的主要课题。

近年来，深层地下空间开发建设了大量基坑工程，由于施工的深度大，容易出现部分地墙的垂直度控制不佳的问题，进而会导致地墙出现劈叉或者裂缝等影响安全的情况。当基坑开挖至暴露地墙时，由于基坑内部通过降水降低了水压，因而会在坑内外产生巨大的水头差，在该水头差的作用下，容易出现侧壁突水，导致流土和渗透破坏，进而引发管涌现象，甚至可能出现地面塌陷的情况，严重危害了施工安全。

现有的应对侧壁突水的应急措施通常是采用坑外注浆、坑内堆土或者整个基坑回灌，进而使水头差降低，逐步减缓突水状况，但是这几种处理方式往往会因为需要较长的操作时间，导致无法及时止水，进而导致更严重的事故发生。因此需要寻找一种能够在发生突涌时及时使用的快速、方便的泄水止水装置，以对泄露处进行应急处理，防止其引发二次灾害，导致更大的损失。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种用于防突涌的插入式泄水止水装置及使用方法，实现了在发生突涌现象时，能够通过本装置对泄露处进行及时处理，实现快速封堵，降低由于突涌带来的损失，为基坑工程提供安全保障。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，包括固定框架系统和止水泄水系统；

所述的固定框架系统形成一个插槽，所述的止水泄水系统通过插入的方式固定设置于固定框架系统内；

所述的止水泄水系统包括插入式防水钢板、滤水件和泄水组件；所述的滤水件固定于插入式防水钢板上，一端连通漏缝处，另一端与泄水组件相连；漏缝处的水经滤水件穿过插入式防水钢板后通过泄水组件排出。

优选地，所述的固定框架系统包括两个侧壁固定框架和底部固定框架，所述的两个侧壁固定框架相对侧设有滑轨，所述的底部固定框架设置于侧壁固定框架下方，形成供插入式防水钢板插入的插槽区。当插入式防水钢板插入插槽区时，其与地墙侧壁紧贴，左右两侧会受到侧壁固定框架的限制，防止其向两侧倾倒，同时在泄水止水时，为插入式防水钢板提供正面防护，防止钢板被水压冲开；下侧会受到底部固定框架的支撑，防止钢板从固定框架系统中滑落。

优选地，所述的底部固定框架开设有槽，供插入式防水钢板插入。通过设置于插入式防水钢板相匹配的槽，可以使插入式防水钢板在插入插槽区时，除能够进行向上抬起的动作以外，在其余方位上的移动均受到限制，这样可以确定使插入式防水钢板设置在指定位置，并在设置后提供足够的阻力防止其在水压的作用下被冲开。

优选地，所述的侧壁固定框架和底部固定框架通过膨胀螺栓固定于漏缝处。膨胀螺栓由螺栓和胀管两部分组成，用于连接固定框架系统与地墙侧壁，使用时先用冲击电钻在地墙侧壁钻出相应尺寸的孔，再把螺栓、胀管装入孔中，旋紧螺母即可使螺栓、胀管、框架系统与地墙侧壁之间胀紧成为一体，有效保障固定框架系统的牢固性，进而可以保证插入式防水钢板的稳定性，不会在水压的作用下被冲开。

优选地，所述的侧壁固定框架和底部固定框架为角钢，优选采用厚型钢以提供足够的支撑能力。

优选地，所述的滤水件包括滤料和滤水石，滤料和滤水石共同形成反滤砾料，漏缝处的水经过反滤砾料后进入泄水组件排出系统，可以保证水能够顺利排出而又不会让基坑的土体流失，不会影响基坑的稳定性以及施工安全性。

优选地，所述的滤料为砂石料，该砂石料可以为天然和/或人工砂石料，并且其最大粒径宜控制在40mm以下，同时平均粒径宜在1～3mm左右，可以保证水的顺利流出，而粘土、粉土等由水携带的固体颗粒会被滤料遮挡，不流出。

优选地，所述的滤水石为碎石和/或卵石，其粒径大于滤料。

优选地，所述的泄水组件包括泄水阀、压力表和水管，所述的泄水阀一端与滤水件相连，另一端与水管相连，所述的压力表设置于泄水阀处。压力表实时测定泄水阀处的压力(漏缝处的水压)，根据需要控制排水。

优选地，所述的泄水阀为球阀。采用球阀时，当水压过大时根据压力的大小控制排水量完成排水，以减轻管路的压力，避免因水压过大导致装置受到破坏。

通过设置泄水阀和压力表可以在水压低于一定值后停止泄水，将渗漏的水流憋回含水层，防止泄水过量引起的环境问题和安全问题。

本发明的工作原理为：

固定框架系统安装在地墙侧壁后，形成一个刚好能供插入式防水钢板插入的插槽，并且在插入式防水钢板插入该插槽后与地墙侧壁紧贴，固定框架系统可以将插入式防水钢板固定住，不被水压冲走。当泄水组件打开，装置处于泄水状态，漏缝处的水经插入式防水钢板进入滤水件过滤(除去水中混有的泥沙等)后由泄水组件排出地下；当泄水组件关闭，装置处于止水状态，即在固定框架系统和插入式防水钢板的固定作用以及泄水组件的阻挡下，漏缝处的水会被插入式防水钢板阻挡。由于插入式防水钢板紧贴地墙侧壁设置，并且其在固定框架系统的固定下，不会被水压冲开，因此即使有水流出，也仅是极微量的水会沿插入式防水钢板与固定框架系统的空隙处流出，而不会影响本装置的使用以及地下施工的安全。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明用于基坑施工中封堵基坑地墙侧壁突水，运用固定框架系统以及带有泄水阀和反滤砾料的插入式防水钢板实现基坑地墙侧壁突水点的快速封堵，对提升基坑施工中封堵地墙侧壁突水点的自动化程度，降低时间和成本，以及保证基坑工程的施工安全有重大意义。

2、本发明通过插入的方式将插入式防水钢板固定在固定框架系统中，并紧贴基坑地墙侧壁以实现止水，在固定框架系统的内部有分别开设有滑轨(开设在侧壁固定框架上)和槽(开设在底部固定框架上)，可以限制插入式防水钢板的运动方向；并且采用厚型钢的角钢制作固定框架系统，并通过多个膨胀螺栓将其固定于地墙侧壁上，可以有效保障插入式防水钢板不会在水压的作用下被冲出而使得止水失败。

3、在水排出系统前还需要经过反滤砾料的过滤，可以使得水能够顺利排出系统而又不会让基坑内的土体流失，进而不会影响到基坑的稳定性和安全性。

4、通过泄水阀和压力表的配合使用，可以在水压大时进行泄水，而在水压小，不会产生危害时，停止泄水，防止过度泄水引起的环境、地质等问题。

5、泄水阀可以采用球阀，在水压过大可以根据压力表测定到的压力进行球阀开度的控制，以调整排水量的大小，进行排水，以减轻管路的压力，避免因水压过大导致装置受到破坏。进一步，也可以通过连接PID控制对装置的泄水止水过程进行自动控制，进一步提高自动化程度。

附图说明

图1为本发明插入式泄水止水装置的正视结构示意图；

图2为本发明插入式泄水止水装置的侧视结构示意图；

图3为使用本发明时的工作原理示意图；

图中：1-侧壁固定框架；2-底部固定框架；3-膨胀螺栓；4-泄水阀；5-滤料；6-滤水石；7-压力表；8-插入式防水钢板；9-水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，如图1和图2所示，包括固定框架系统和止水泄水系统；固定框架系统形成一个插槽，止水泄水系统通过插入的方式固定设置于固定框架系统内；止水泄水系统包括插入式防水钢板8、滤水件和泄水组件；滤水件固定于插入式防水钢板8上，一端连通漏缝处，另一端与泄水组件相连；漏缝处的水经滤水件穿过插入式防水钢板8后通过泄水组件排出。

更具体地，本实施例中：

固定框架系统包括两个侧壁固定框架1和一个底部固定框架2，底部固定框架2与侧壁固定框架1相垂直，在本实施例中，两个侧壁固定框架1均垂直设置在地墙侧壁上，底部固定框架2水平设置在地墙侧壁上的侧壁固定框架1的下方。在两个侧壁固定框架1的相对侧均开设有滑轨，在底部固定框架2的上侧开设有槽，滑轨和槽的宽度均与插入式防水钢板8相匹配，共同形成一块可供插入式防水钢板8插入的插槽区。当插入式防水钢板8插入插槽区时，受限于固定框架系统的余量，插入式防水钢板8会与地墙侧壁紧贴，紧紧压住地墙漏缝处以实现止水；在插入式防水钢板8的左右两侧会受到侧壁固定框架1的限制，防止安装时插入式防水钢板8向两侧倾倒，影响安装后的止水效果；同时侧壁固定框架1上开设的滑轨的突出处可以在泄水止水时，为插入式防水钢板8提供正面防护，限制插入式防水钢板8发生运力地墙侧壁的运动以防止钢板被水压冲开；插入式防水钢板8的下侧会受到底部固定框架2的支撑，防止钢板从固定框架系统中滑落；并且底部固定框架2上开设的槽的突出处也可以在泄水止水时，为插入式防水钢板8提供正面防护，限制插入式防水钢板8发生运力地墙侧壁的运动以防止钢板被水压冲开。当插入式防水钢板8插入固定框架系统形成的插槽区时，其只能进行向上的单一方向的运动，在其余方向上的移动均受到限制，这样可以保证插入式防水钢板8安装设置在指定位置，不会发生错位使止水失效；并可在插入式防水钢板8安装完成后为其提供足够的阻力以防止其在水压的作用下被冲开。

侧壁固定框架1和底部固定框架2由角钢制作而成，特别是用厚型钢制作可以提供足够的阻力，保证插入式防水钢板8不被冲开。在固定框架系统生产时，便预留了安装时供膨胀螺栓3穿过的螺栓孔，在安装时，首先通过放线定位，为固定框架系统定位一个最优止水位置，并为各膨胀螺栓3的打入点定位。膨胀螺栓3由螺栓和胀管两部分组成，用于连接固定框架系统与地墙侧壁，使用时先用冲击电钻在地墙侧壁钻出相应尺寸的孔，再把螺栓、胀管装入孔中，旋紧螺母即可使螺栓、胀管、框架系统与地墙侧壁之间胀紧成为一体，这种方式可以有效保障固定框架系统的牢固性，进而可以保证插入式防水钢板8的稳定性，不会在水压的作用下被冲开。

设置在插入式防水钢板8上的滤水件是在插入式防水钢板8压紧后漏缝流出的水的唯一通道，在滤水件内分别填设了滤料5和滤水石6，两者共同形成反滤砾料，这样漏缝处的水经过反滤砾料的过滤后，才会进入泄水组件排出系统，可以保证水的顺利排出而又不会让基坑的土体流失，可以防止涌泥带来的灾害和破坏。优选地，在本实施例中滤料5可用天然或人工砂石料，优选为人工砂石料，通过筛选等步骤，选取最大粒径不超过40mm，且平均粒径为1～3mm左右的天然或人工砂石料作为本实施例的滤料5，滤水石6为碎石或卵石，优选采用碎石，其粒径大于滤料5。

泄水组件包括泄水阀4、压力表7和水管9，泄水阀4的一端连接滤水件，控制水的排出与否，另一端与水管9相连，将排出的水引出系统；压力表7设置在泄水阀4处，实时测定泄水阀4处的压力(漏缝处的水压)，并根据需要控制排水。本实施例中，泄水阀4采用球阀，可以快速有效进行排水。

在基坑正常施工时，将本实施例的装置放于空旷处备用；而当出现缝隙渗漏时，需要安装使用本实施例装置，按如图3所示步骤进行，首先通过现场放线(S1)给膨胀螺栓3定位，以便对准预留在固定框架系统上的螺栓孔，同时立即调用预备好合适尺寸(根据现场缝隙大小及水压进行确定)的固定框架系统。

先用冲击钻在地墙混凝土上合适位置处(放线定位处)钻孔，然后利用吊车将固定框架系统吊装定位。分别将侧壁固定框架1和底部固定框架2挂上地墙侧壁，之后再通过膨胀螺栓3将固定框架系统整个固定于地墙侧壁上(S2)，形成一块可供插入式防水钢板8插入的插槽区。为防止后续步骤中插入的插入式防水钢板8发生倾斜或掉落，因此在设置位置处的下部固定设置底部固定框架2，并在左侧和右侧分别固定设置侧壁固定框架1，使插入式防水钢板8只能安装在预定位置处，并紧贴地墙侧壁进行止水。

接下来，提高焊接有滤水件和泄水阀4的插入式防水钢板8(S3)，同时打开泄水阀4，并将插入式防水钢板8沿着侧壁固定框架1的滑轨由上向下插入至固定框架系统形成的插槽内，紧贴地墙侧壁，封闭出水点(S4)。泄水阀4外接水管9，观测设置在泄水阀4处的压力表7的数值(S5)，当水压过大时集中排水(S8)，此时漏缝处的水便可先后通过滤水件、泄水阀4和水管9排出系统，达到卸除水压力的目的。在泄水的同时，插入式防水钢板8借助于固定框架系统产生的固定力抵抗水压，挡住流土，防止插入式防水钢板8在水压的作用下被冲开，避免发生止水失效等情况。当压力表7指示水压满足泄水要求时，即泄水完成，需要止水时，关闭泄水阀4，直接将水憋回，实现止水(S6)。

当全部泄水止水任务完成后，拆除本实施例的装置(S7)，放置于空旷处备用。

本发明的工作原理为：

固定框架系统安装在地墙侧壁后，形成一个刚好能供插入式防水钢板8插入的插槽，并且在插入式防水钢板8插入该插槽后与地墙侧壁紧贴，固定框架系统可以将插入式防水钢板8固定住，不被水压冲走。当泄水组件打开，装置处于泄水状态，漏缝处的水经插入式防水钢板8进入滤水件过滤(除去水中混有的泥沙等)后由泄水组件排出地下；当泄水组件关闭，装置处于止水状态，即在固定框架系统和插入式防水钢板8的固定作用以及泄水组件的阻挡下，漏缝处的水会被插入式防水钢板8阻挡。由于插入式防水钢板8紧贴地墙侧壁设置，并且其在固定框架系统的固定下，不会被水压冲开，因此即使有水流出，也仅是极微量的水会沿插入式防水钢板8与固定框架系统的空隙处流出，而不会影响本装置的使用以及地下施工的安全。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，包括固定框架系统和止水泄水系统；

所述的固定框架系统形成一个插槽，所述的止水泄水系统通过插入的方式固定设置于固定框架系统内；

所述的止水泄水系统包括插入式防水钢板(8)、滤水件和泄水组件；所述的滤水件固定于插入式防水钢板(8)上，一端连通漏缝处，另一端与泄水组件相连；漏缝处的水经滤水件穿过插入式防水钢板(8)后通过泄水组件排出。

2.根据权利要求1所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的固定框架系统包括两个侧壁固定框架(1)和底部固定框架(2)，所述的两个侧壁固定框架(1)相对侧设有滑轨，所述的底部固定框架(2)设置于侧壁固定框架(1)下方，形成供插入式防水钢板(8)插入的插槽区。

3.根据权利要求2所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的底部固定框架(2)开设有槽，供插入式防水钢板(8)插入。

4.根据权利要求2所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的侧壁固定框架(1)和底部固定框架(2)通过膨胀螺栓(3)固定于漏缝处。

5.根据权利要求2-4中任一所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的侧壁固定框架(1)和底部固定框架(2)为角钢。

6.根据权利要求1所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的滤水件包括滤料(5)和滤水石(6)，漏缝处的水依次经过滤料(5)和滤水石(6)后进入泄水组件。

7.根据权利要求6所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的滤料(5)为砂石料，其最大粒径小于40mm，平均粒径为1～3mm。

8.根据权利要求6所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的滤水石(6)为碎石和/或卵石，所述的滤水石(6)的粒径大于滤料(5)。

9.根据权利要求1所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的泄水组件包括泄水阀(4)、压力表(7)和水管(9)，所述的泄水阀(4)一端与滤水件相连，另一端与水管(9)相连，所述的压力表(7)设置于泄水阀(4)处。

10.根据权利要求9所述的一种用于防突涌的插入式泄水止水装置，其特征在于，所述的泄水阀(4)为球阀。

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