CN114482104A - 一种自动降低地下水位的预制排水装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动降低地下水位的预制排水装置及其使用方法，该方法包括以下步骤：1)布置单孔井架；2)组装操作平台，并将操作平台挂设在井架上；3)竖向钻孔，使用操作平台将自动开关排水井安装到钻孔内；4)当地下水位上升且地下水压力大于弹簧的弹力时，活扇门打开，地下水透过过滤网进入自动开关排水井；水压监测系统通过孔隙水压力传感器检测到水压力后，打开排水泵进行排水；5)当自动开关排水井外侧的地下水压力小于弹簧弹力时，弹簧恢复到自然状态，活扇门关闭，停止排水。本发明可随着地下水位的上升自动降低地下水位，实现自动化操作；此外，所述装置属于预制式装置，可减少施工时间，提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种自动降低地下水位的预制排水装置及其使用方法。
背景技术
随着全球气候变暖，世界范围内极端降雨事件呈现增加和增强的趋势，致使地表产汇流机制发生改变，城市内涝问题日益严重。且海平面的升高致使地下水位逐渐上升。地下水位的上升可能产生或诱发一系列岩土工程问题，如：使基础产生不均匀沉降；产生渗漏、泉涌，影响地下工程正常使用；使岩土软化，强度降低；造成地下工程施工中产生涌水、流砂等现象。
现有的排水井需要现场浇筑和养护，施工时间场，效率低。
因此，亟需研发一种能解决上述问题的装置及其使用方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动降低地下水位的预制排水装置及其使用方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种自动降低地下水位的预制排水装置，包括自动开关排水井、通信电缆、排水管、排水泵、水压监测系统和孔隙水压力传感器。
所述自动开关排水井为竖直设置在地下的圆柱体结构，自动开关排水井的内部中空且上端敞口。
所述自动开关排水井内安装有四块钢制固定板，钢制固定板为长度方向竖直的矩形板，钢制固定板的下端固定在自动开关排水井的底部，上端与自动开关排水井的上端口齐平。
所述自动开关排水井的侧壁上开设有四列通孔，四列通孔沿自动开关排水井的周向等间距布置，四列通孔分别与四块钢制固定板相对应，每列通孔包括沿自动开关排水井轴向等间距布置的若干通孔。
所述自动开关排水井上的每个通孔处均安装有活扇门，活扇门为弧形板。
每个所述活扇门面向自动开关排水井轴心的一侧通过铰接点与钢制棍铰接，钢制棍远离活扇门的一端连接在钢制固定板上。
每个所述活扇门与对应的钢制固定板之间连接有弹簧，弹簧位于对应钢制棍的下方。
所述活扇门的上边缘与对应通孔的上边缘设置有相匹配的楔形面，活扇门的下边缘与对应通孔的下边缘设置有相匹配的楔形面。
每个所述活扇门面向自动开关排水井轴心的一侧与自动开关排水井内壁之间连接有柔性的过滤网，过滤网张开的面积满足活扇门的自由转动。当所述活扇门与所在通孔之间存在缝隙时，过滤网充满两者间的缝隙。
所述孔隙水压力传感器安装到自动开关排水井的底部，孔隙水压力传感器通过通信电缆与水压监测系统连通。
所述排水管的下端靠近自动开关排水井的底部，上端伸出自动开关排水井并与排水泵连接。
自然状态时，所述弹簧呈压缩状态，活扇门的上下边缘分别与对应通孔的上下边缘楔形配合，活扇门将对应通孔封堵住。
当所述自动开关排水井外侧的地下水压力大于弹簧弹力时，活扇门的下端受水压力作用向自动开关排水井内侧转动，上端向自动开关排水井外侧转动，地下水透过过滤网后经活扇门与对应通孔间的缝隙进入自动开关排水井。所述水压监测系统通过孔隙水压力传感器检测到水压力后，打开排水泵进行排水。
排水过程中，当所述自动开关排水井外侧的地下水压力小于弹簧弹力时，弹簧再次恢复到自然状态，活扇门关闭，停止排水。
进一步，所述自动开关排水井、钢制固定板、活扇门和钢制棍均采用不锈钢制成。
进一步，所述过滤网过滤的物质包括泥、砂和土。
根据上述的一种自动降低地下水位的预制排水装置的使用方法，包括以下步骤：
1)按设计要求在设计场地布置单孔井架。
2)组装操作平台，并将操作平台挂设在井架上。
3)在设计区域进行竖向钻孔，使用所述操作平台将自动开关排水井安装到钻孔内，自动开关排水井的顶端固定好后，拆除井架和操作平台。其中，所述孔隙水压力传感器和排水管的下端均安装到自动开关排水井的底部。
4)当地下水位上升且地下水压力大于所述弹簧的弹力时，活扇门的下端受水压力作用向自动开关排水井内侧转动，上端向自动开关排水井外侧转动，活扇门打开，地下水透过过滤网后经活扇门与对应通孔间的缝隙进入自动开关排水井。所述水压监测系统通过孔隙水压力传感器检测到水压力后，打开排水泵进行排水。
5)当所述自动开关排水井外侧的地下水压力小于弹簧弹力时，弹簧恢复到自然状态，活扇门关闭，停止排水。
本发明的有益效果在于：
A、自动降低地下水位的预制排水装置可随着地下水位的上升自动降低地下水位，实现自动化操作；
B、能够通过过滤网只使地下水流入装置内，降低水土流动导致的地表沉降；
C、自动降低地下水位的预制排水装置属于预制式装置，可减少施工时间，提高效率，并可根据实际设计要求调整尺寸，适用于许多实际工程；
D、装置合理，试验操作方便，具有较高的可靠性。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明装置剖视图；
图3为本发明装置的俯视图。
图中：自动开关排水井1、钢制固定板101、活扇门102、过滤网103、铰接点104、钢制棍105、弹簧106、通信电缆2、排水管3、排水泵4、水压监测系统5和孔隙水压力传感器6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1，本实施例公开了一种自动降低地下水位的预制排水装置，包括自动开关排水井1、通信电缆2、排水管3、排水泵4、水压监测系统5和孔隙水压力传感器6。
所述自动开关排水井1为竖直设置在地下的圆柱体结构，自动开关排水井1的内部中空且上端敞口。
所述自动开关排水井1内安装有四块钢制固定板101，钢制固定板101为长度方向竖直的矩形板，钢制固定板101的下端固定在自动开关排水井1的底部，上端与自动开关排水井1的上端口齐平。
所述自动开关排水井1的侧壁上开设有四列通孔，四列通孔沿自动开关排水井1的周向等间距布置，四列通孔分别与四块钢制固定板101相对应，每列通孔包括沿自动开关排水井1轴向等间距布置的若干通孔。
参见图2，所述自动开关排水井1上的每个通孔处均安装有活扇门102，活扇门102为弧形板。
参见图3，每个所述活扇门102面向自动开关排水井1轴心的一侧通过铰接点104与钢制棍105铰接，钢制棍105远离活扇门102的一端连接在钢制固定板101上。
每个所述活扇门102与对应的钢制固定板101之间连接有弹簧106，弹簧106位于对应钢制棍105的下方。
所述活扇门102的上边缘与对应通孔的上边缘设置有相匹配的楔形面，活扇门102的下边缘与对应通孔的下边缘设置有相匹配的楔形面。
每个所述活扇门102面向自动开关排水井1轴心的一侧与自动开关排水井1内壁之间连接有柔性的过滤网103，过滤网103张开的面积满足活扇门102的自由转动。当所述活扇门102与所在通孔之间存在缝隙时，过滤网103充满两者间的缝隙。所述过滤网103过滤的物质包括泥、砂和土，只允许地下水流入自动开关排水井1内，降低地下水位变动产生的地表沉降等问题。
所述孔隙水压力传感器6安装到自动开关排水井1的底部，孔隙水压力传感器6通过通信电缆2与水压监测系统5连通。
所述排水管3的下端靠近自动开关排水井1的底部，上端伸出自动开关排水井1并与排水泵4连接。
所述自动开关排水井1、钢制固定板101、活扇门102和钢制棍105均采用不锈钢制成。
自然状态时，所述弹簧106呈压缩状态，活扇门102的上下边缘分别与对应通孔的上下边缘楔形配合，活扇门102将对应通孔封堵住。
当所述自动开关排水井1外侧的地下水压力大于弹簧106弹力时，活扇门102的下端受水压力作用向自动开关排水井1内侧转动，上端向自动开关排水井1外侧转动，地下水透过过滤网103后经活扇门102与对应通孔间的缝隙进入自动开关排水井1。所述水压监测系统5通过孔隙水压力传感器6检测自动开关排水井1底部孔隙水压力后，当监测到自动开关排水井1底部孔隙水压力升高时，打开排水泵4进行排水。
排水过程中，当所述自动开关排水井1外侧的地下水压力小于弹簧106弹力时，弹簧106再次恢复到自然状态，活扇门102关闭，停止排水。
值得说明的是，本实施例所述装置可随着地下水位的上升自动降低地下水位，实现自动化操作；此外，所述装置属于预制式装置，可减少施工时间，提高效率，并可根据实际设计要求调整尺寸，适用于许多实际工程；同时，装置合理，试验操作方便，具有较高的可靠性。
实施例2：
参见图1，本实施例公开了基于实施例1所述的一种自动降低地下水位的预制排水装置的使用方法，包括以下步骤：
1)按设计要求在设计场地布置单孔井架，并依次设立立杆、横杆和斜杆，用螺栓链接固定。井架底座座落在基础。
2)组装操作平台，并采用链式起重机将操作平台挂设在井架上。操作平台正式安装前进行一次预安装，检查其各部件数量、质量和装配情况，然后将各部件分类一次编号，以备安装。操作平台安装顺序应按其编号依次进行，先安内、外承重钢圈、辐射钢梁、再安方木、木铺板、栏杆、安全挡板、安全网及内外吊架。
3)在设计区域进行竖向钻孔，孔径略大于自动开关排水井1直径，使用所述操作平台将自动开关排水井1安装到钻孔内，自动开关排水井1的顶端固定好后，拆除井架和操作平台。其中，所述孔隙水压力传感器6和排水管3的下端均安装到自动开关排水井1的底部。
4)当地下水位上升且地下水压力大于所述弹簧106的弹力时，活扇门102的下端受水压力作用向自动开关排水井1内侧转动，上端向自动开关排水井1外侧转动，活扇门102打开，地下水透过过滤网103后经活扇门102与对应通孔间的缝隙进入自动开关排水井1。所述水压监测系统5通过孔隙水压力传感器6检测到水压力变大时后，打开排水泵4进行排水。
5)排水使地下水位降低，当所述自动开关排水井1外侧的地下水压力小于弹簧106弹力时，弹簧106恢复到自然状态，活扇门102关闭，停止排水。
实施例3：
参见图1，本实施例公开了一种自动降低地下水位的预制排水装置，包括自动开关排水井1、通信电缆2、排水管3、排水泵4、水压监测系统5和孔隙水压力传感器6。
所述自动开关排水井1为竖直设置在地下的圆柱体结构，自动开关排水井1的内部中空且上端敞口。
所述自动开关排水井1内安装有四块钢制固定板101，钢制固定板101为长度方向竖直的矩形板，钢制固定板101的下端固定在自动开关排水井1的底部，上端与自动开关排水井1的上端口齐平。
所述自动开关排水井1的侧壁上开设有四列通孔，四列通孔沿自动开关排水井1的周向等间距布置，四列通孔分别与四块钢制固定板101相对应，每列通孔包括沿自动开关排水井1轴向等间距布置的若干通孔。
参见图2，所述自动开关排水井1上的每个通孔处均安装有活扇门102，活扇门102为弧形板。
参见图3，每个所述活扇门102面向自动开关排水井1轴心的一侧通过铰接点104与钢制棍105铰接，钢制棍105远离活扇门102的一端连接在钢制固定板101上。
每个所述活扇门102与对应的钢制固定板101之间连接有弹簧106，弹簧106位于对应钢制棍105的下方。
所述活扇门102的上边缘与对应通孔的上边缘设置有相匹配的楔形面，活扇门102的下边缘与对应通孔的下边缘设置有相匹配的楔形面。
每个所述活扇门102面向自动开关排水井1轴心的一侧与自动开关排水井1内壁之间连接有柔性的过滤网103，过滤网103张开的面积满足活扇门102的自由转动。当所述活扇门102与所在通孔之间存在缝隙时，过滤网103充满两者间的缝隙。
所述孔隙水压力传感器6安装到自动开关排水井1的底部，孔隙水压力传感器6通过通信电缆2与水压监测系统5连通。
所述排水管3的下端靠近自动开关排水井1的底部，上端伸出自动开关排水井1并与排水泵4连接。
自然状态时，所述弹簧106呈压缩状态，活扇门102的上下边缘分别与对应通孔的上下边缘楔形配合，活扇门102将对应通孔封堵住。
当所述自动开关排水井1外侧的地下水压力大于弹簧106弹力时，活扇门102的下端受水压力作用向自动开关排水井1内侧转动，上端向自动开关排水井1外侧转动，地下水透过过滤网103后经活扇门102与对应通孔间的缝隙进入自动开关排水井1。所述水压监测系统5通过孔隙水压力传感器6检测到水压力后，打开排水泵4进行排水。
排水过程中，当所述自动开关排水井1外侧的地下水压力小于弹簧106弹力时，弹簧106再次恢复到自然状态，活扇门102关闭，停止排水。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述自动开关排水井1、钢制固定板101、活扇门102和钢制棍105均采用不锈钢制成。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述过滤网103过滤的物质包括泥、砂和土。
Claims (4)
1.一种自动降低地下水位的预制排水装置，其特征在于：包括所述自动开关排水井(1)、通信电缆(2)、排水管(3)、排水泵(4)、水压监测系统(5)和孔隙水压力传感器(6)；
所述自动开关排水井(1)为竖直设置在地下的圆柱体结构，自动开关排水井(1)的内部中空且上端敞口；
所述自动开关排水井(1)内安装有四块钢制固定板(101)，钢制固定板(101)为长度方向竖直的矩形板，钢制固定板(101)的下端固定在自动开关排水井(1)的底部，上端与自动开关排水井(1)的上端口齐平；
所述自动开关排水井(1)的侧壁上开设有四列通孔，四列通孔沿自动开关排水井(1)的周向等间距布置，四列通孔分别与四块钢制固定板(101)相对应，每列通孔包括沿自动开关排水井(1)轴向等间距布置的若干通孔；
所述自动开关排水井(1)上的每个通孔处均安装有活扇门(102)，活扇门(102)为弧形板；
每个所述活扇门(102)面向自动开关排水井(1)轴心的一侧通过铰接点(104)与钢制棍(105)铰接，钢制棍(105)远离活扇门(102)的一端连接在钢制固定板(101)上；
每个所述活扇门(102)与对应的钢制固定板(101)之间连接有弹簧(106)，弹簧(106)位于对应钢制棍(105)的下方；
所述活扇门(102)的上边缘与对应通孔的上边缘设置有相匹配的楔形面，活扇门(102)的下边缘与对应通孔的下边缘设置有相匹配的楔形面；
每个所述活扇门(102)面向自动开关排水井(1)轴心的一侧与自动开关排水井(1)内壁之间连接有柔性的过滤网(103)，过滤网(103)张开的面积满足活扇门(102)的自由转动；当所述活扇门(102)与所在通孔之间存在缝隙时，过滤网(103)充满两者间的缝隙；
所述孔隙水压力传感器(6)安装到自动开关排水井(1)的底部，孔隙水压力传感器(6)通过通信电缆(2)与水压监测系统(5)连通；
所述排水管(3)的下端靠近自动开关排水井(1)的底部，上端伸出自动开关排水井(1)并与排水泵(4)连接；
自然状态时，所述弹簧(106)呈压缩状态，活扇门(102)的上下边缘分别与对应通孔的上下边缘楔形配合，活扇门(102)将对应通孔封堵住；
当所述自动开关排水井(1)外侧的地下水压力大于弹簧(106)弹力时，活扇门(102)的下端受水压力作用向自动开关排水井(1)内侧转动，上端向自动开关排水井(1)外侧转动，地下水透过过滤网(103)后经活扇门(102)与对应通孔间的缝隙进入自动开关排水井(1)；所述水压监测系统(5)通过孔隙水压力传感器(6)检测到水压力后，打开排水泵(4)进行排水；
排水过程中，当所述自动开关排水井(1)外侧的地下水压力小于弹簧(106)弹力时，弹簧(106)再次恢复到自然状态，活扇门(102)关闭，停止排水。
2.根据权利要求1所述的一种自动降低地下水位的预制排水装置，其特征在于：所述自动开关排水井(1)、钢制固定板(101)、活扇门(102)和钢制棍(105)均采用不锈钢制成。
3.根据权利要求1所述的一种自动降低地下水位的预制排水装置，其特征在于：所述过滤网(103)过滤的物质包括泥、砂和土。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种自动降低地下水位的预制排水装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按设计要求在设计场地布置单孔井架；
2)组装操作平台，并将操作平台挂设在井架上；
3)在设计区域进行竖向钻孔，使用所述操作平台将自动开关排水井(1)安装到钻孔内，自动开关排水井(1)的顶端固定好后，拆除井架和操作平台；其中，所述孔隙水压力传感器(6)和排水管(3)的下端均安装到自动开关排水井(1)的底部；
4)当地下水位上升且地下水压力大于所述弹簧(106)的弹力时，活扇门(102)的下端受水压力作用向自动开关排水井(1)内侧转动，上端向自动开关排水井(1)外侧转动，活扇门(102)打开，地下水透过过滤网(103)后经活扇门(102)与对应通孔间的缝隙进入自动开关排水井(1)；所述水压监测系统(5)通过孔隙水压力传感器(6)检测到水压力后，打开排水泵(4)进行排水；
5)当所述自动开关排水井(1)外侧的地下水压力小于弹簧(106)弹力时，弹簧(106)恢复到自然状态，活扇门(102)关闭，停止排水。
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2022
- 2022-02-21 CN CN202210156461.2A patent/CN114482104B/zh active Active
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