CN114673136A - 渗透式吸水桩 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种渗透式吸水桩，涉及岩土工程技术领域。渗透式吸水桩包括桩身主体和滤膜，桩身主体的内部具有容置空腔，容置空腔内填充有渗透液，渗透液的浓度高于土体中指定液体的浓度，桩身主体的下部开设有吸液孔，吸液孔将容置空腔与外部连通，吸液孔的高度低于渗透液的液面；滤膜安装在吸液孔的内部，滤膜只允许分子直径小于或等于指定液体的物质通过，渗透液不能通过滤膜。通过桩身主体的承压支撑作用，桩身主体上的吸液孔以及滤膜，并配合桩身主体内部高浓度的渗透液，可以将土体中的指定液体吸收到桩身主体中的容置空腔中，减少或控制土中指定液体的含量，以达到提高工程安全性的目的，而且渗透式吸水桩的整体结构简单、安装拆卸方便。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体而言，涉及一种渗透式吸水桩。
背景技术
目前，随着经济建设不断深入，大量的重大工程已建成、在建或规划中。这些重大工程大多涉及特殊土，而特殊土普遍在浸入一些特定液体时会表现出对工程不利的性质，如黄土的湿陷性、冻土的冻胀融沉性、膨胀土的胀缩性等。因此，减少或控制土中某些液体的含量，一定意义上可以减少工程病害。
发明内容
本发明的目的包括提供一种渗透式吸水桩，其能够通过减少或控制土中指定液体的含量，减少特殊土地区的工程病害。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明提供一种渗透式吸水桩，渗透式吸水桩包括：
桩身主体，桩身主体的内部具有容置空腔，容置空腔内填充有渗透液，渗透液的浓度高于土体中指定液体的浓度，桩身主体的下部开设有吸液孔，吸液孔将容置空腔与外部连通，吸液孔的高度低于渗透液的液面；
滤膜，安装在吸液孔的内部，滤膜只允许分子直径小于或等于指定液体的物质通过，渗透液不能通过滤膜。
在可选的实施方式中，滤膜为玻璃纸，渗透液为葡萄糖溶液。
在可选的实施方式中，在桩身主体的同一高度上、沿桩身主体的外周间隔开设多个吸液孔，且沿桩身主体的高度上间隔开设多层吸液孔。
在可选的实施方式中，吸液孔为阶梯孔，吸液孔包括相互连通的第一孔段和第二孔段，第二孔段相对于第一孔段靠近容置空腔，第二孔段的孔径大于第一孔段的孔径，滤膜位于第二孔段内。
在可选的实施方式中，滤膜的表面积大于第一孔段的截面积。
在可选的实施方式中，渗透式吸水桩还包括：
密封圈，安装在第二孔段内、且夹持在滤膜与第一孔段的端面之间。
在可选的实施方式中，桩身主体的上部开设有抽液孔，抽液孔上设置有可拆卸的抽液孔帽。
在可选的实施方式中，渗透式吸水桩还包括：
压力传感器，安装在桩身主体的内部，压力传感器用于检测桩身主体内液体的压力值；
浓度传感器，安装在桩身主体的内部，浓度传感器用于检测桩身主体内液体的浓度值；
液面高度传感器，安装在桩身主体的内部，液面高度传感器用于检测桩身主体内液体的液面高度值。
在可选的实施方式中，渗透式吸水桩还包括：
第一存储箱，用于存储从桩身主体内部抽出的液体；
第二存储箱，存储有向桩身主体内部补充的渗透液；
泵体，通过管道连接到桩身主体内部，并通过电动三通阀与第一存储箱和第二存储箱连通，在压力传感器检测到的压力值达到第一预设压力值的情况下，或者在浓度传感器检测到的浓度值达到第一预设浓度值的情况下，或者在液面高度传感器检测到的液面高度值达到第一预设液面高度值的情况下，泵体将桩身主体内部的液体抽出第一预设量至第一存储箱；在压力传感器检测到的压力值降低到第二预设压力值的情况下，或者在浓度传感器检测到的浓度值降低到第二预设浓度值的情况下，或者在液面高度传感器检测到的液面高度值降低到第二预设液面高度值的情况下，泵体将第二存储箱中的渗透液补充到桩身主体内部。
在可选的实施方式中，渗透式吸水桩还包括：
报警器，在泵体将第二存储箱中的渗透液补充到桩身主体内部之后的预设时间范围内，若桩身主体的内部的压力值又降低到第二预设压力值或浓度值又降低到第二预设浓度值或液面高度值又降低到第二预设液面高度值，则报警器发出报警信号，表明滤膜破损。
本发明实施例提供的渗透式吸水桩的有益效果包括：
通过桩身主体的承压支撑作用，桩身主体上的吸液孔以及滤膜，并配合桩身主体内部高浓度的渗透液，可以将土体中的指定液体吸收到桩身主体中的容置空腔中，减少或控制土中指定液体的含量，以达到提高工程安全性的目的，而且渗透式吸水桩的整体结构简单、安装拆卸方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的渗透式吸水桩的结构示意图；
图2为图1中局部A的放大示意图；
图3为本发明实施例提供的渗透式吸水桩的控制示意图；
图4为本发明实施例提供的渗透式吸水桩的应用场景示意图。
图标：100-渗透式吸水桩；110-桩身主体；111-吸液孔；112-第一孔段；113-第二孔段；114-抽液孔；120-渗透液；130-滤膜；140-密封圈；150-抽液孔帽；160-压力传感器；170-浓度传感器；180-液面高度传感器；190-第一存储箱；200-第二存储箱；210-泵体；220-电动三通阀；230-报警器；240-控制器；250-土体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本实施例提供了一种渗透式吸水桩100，渗透式吸水桩100包括桩身主体110、滤膜130、密封圈140和抽液孔帽150。
桩身主体110的材料为耐腐蚀高强度金属材料。桩身主体110是中空结构，桩身主体110的内部具有容置空腔，容置空腔的直径视具体工程而定。桩身主体110根据具体工程需要承担一定的支护承压工作，也可与其他类型桩体协同工作。
容置空腔内填充有渗透液120，渗透液120的浓度高于土体中指定液体的浓度，渗透液120应采用对桩身主体110、桩外土体无腐蚀性的液体，渗透液120在桩内的液面高度视具体工程而定。渗透液120在桩内的液面高度视具体工程而定。
桩身主体110的下部开设有吸液孔111，吸液孔111将容置空腔与外部连通，吸液孔111的高度低于渗透液120的液面；吸液孔111的数量与形状视具体工程而定，且吸液孔111只在桩身主体110上打入地下的部分存在。
本实施例中，在桩身主体110的同一高度上、沿桩身主体110的外周间隔开设多个吸液孔111，且沿桩身主体110的高度上间隔开设多层吸液孔111。
滤膜130安装在吸液孔111的内部，滤膜130只允许分子直径小于或等于指定液体的物质通过，渗透液120不能通过滤膜130。
请查阅图2，吸液孔111为阶梯孔，吸液孔111包括相互连通的第一孔段112和第二孔段113，第二孔段113相对于第一孔段112靠近容置空腔，第二孔段113的孔径大于第一孔段112的孔径，滤膜130位于第二孔段113内，滤膜130的表面积大于第一孔段112的截面积。
滤膜130采用耐腐蚀耐高温材料，并保证在桩施工过程中不发生破损。滤膜130安置于桩身主体110中空内表面，并保证覆盖桩身主体110的吸液孔111，滤膜130的厚度、形状、大小视具体工程而定。
本实施例中，吸液孔111为圆孔，滤膜130为玻璃纸，渗透液120为葡萄糖溶液，土体中的指定液体为水。
密封圈140安装在第二孔段113内、且夹持在滤膜130与第一孔段112的端面之间，以确保桩内渗透液120不溢出。
吸液孔111的外表面可加设与桩身主体110同材质的滤网，以避免土体中的杂质进入吸液孔111中。
请查阅图1，桩身主体110的上部开设有抽液孔114，抽液孔114为桩身主体110外表面露出路表的孔洞，抽液孔114应保证便于常见抽液设备操作，以抽出桩内液体。抽液孔114上设置有可拆卸的抽液孔帽150，抽液孔帽150可实现对抽液孔114的密封，在需要抽液操作时可拆下抽液孔帽150。
在其它实施例中，抽液孔114与抽液孔帽150可以视具体工程需要取消，只要保证渗透式吸水桩100具有吸收土体中指定液体的功能即可。
请查阅图3，渗透式吸水桩100还可以包括压力传感器160、浓度传感器170、液面高度传感器180、第一存储箱190、第二存储箱200、泵体210、报警器230和控制器240。
压力传感器160、浓度传感器170和液面高度传感器180均安装在桩身主体110的内部、均与控制器240连接，压力传感器160用于检测桩身主体110内液体的压力值；浓度传感器170用于检测桩身主体110内液体的浓度值；液面高度传感器180用于检测桩身主体110内液体的液面高度值。第一存储箱190用于存储从桩身主体110内部抽出的液体；第二存储箱200存储有向桩身主体110内部补充的渗透液120。
泵体210通过管道连接到桩身主体110内部、且与控制器240连接，并通过电动三通阀220与第一存储箱190和第二存储箱200连通，其中，管道可以穿过抽液孔帽150。
在压力传感器160检测到的压力值达到第一预设压力值的情况下，或者在浓度传感器170检测到的浓度值达到第一预设浓度值的情况下，或者在液面高度传感器180检测到的液面高度值达到第一预设液面高度值的情况下，控制器240控制电动三通阀220切换到泵体210与第一存储箱190连通，控制器240控制泵体210将桩身主体110内部的液体抽出第一预设量至第一存储箱190，避免渗透式吸水桩100中液体过多、无法继续吸收土体中的指定液体。
在压力传感器160检测到的压力值降低到第二预设压力值的情况下，或者在浓度传感器170检测到的浓度值降低到第二预设浓度值的情况下，或者在液面高度传感器180检测到的液面高度值降低到第二预设液面高度值的情况下，控制器240控制电动三通阀220切换到泵体210与第二存储箱200连通，控制器240控制泵体210将第二存储箱200中的渗透液120补充到桩身主体110内部，避免渗透式吸水桩100中渗透液120不足、对土体中指定液体的吸收效率过低。
在泵体210将第二存储箱200中的渗透液120补充到桩身主体110内部之后的预设时间范围内，若桩身主体110的内部的压力值又降低到第二预设压力值或浓度值又降低到第二预设浓度值或液面高度值又降低到第二预设液面高度值，则控制器240控制报警器230发出报警信号，表明滤膜130破损，提供工作人员及时更换滤膜130。
在其它实施例中，也可以设置两个泵体，两个泵体分别连通第一存储箱190和第二存储箱200，两个泵体分别通过管道连到渗透式吸水桩100内，一个泵体用于抽出渗透式吸水桩100内的液体，另一个泵体用于向渗透式吸水桩100内补充渗透液120。
请查阅图4，本实施例提供的渗透式吸水桩100可以多个间隔均匀地插入土体中，渗透式吸水桩100中的吸液孔111位于土体250的内部，渗透式吸水桩100中的抽水孔位于土体250的上方，从而高效地吸收土体250中的水，而且，渗透式吸水桩100在土体250中拆装方便。
本实施例提供的渗透式吸水桩100的有益效果包括：
1.通过桩身主体110的承压支撑作用，桩身主体110上的吸液孔111以及滤膜130，并配合桩身主体110内部高浓度的渗透液120，可以将土体中的指定液体吸收到桩身主体110中的容置空腔中，减少或控制土中指定液体的含量，以达到提高工程安全性的目的；
2.渗透式吸水桩100的整体结构简单、安装拆卸方便；
3.桩身主体110内设置有压力传感器160、浓度传感器170和液面高度传感器180，从桩身主体110内液体的压力值、浓度值和液面高度值分别判断桩身主体110内液体的是否过量和浓度是否过高，从而及时将桩身主体110内的液体抽出或将外界的渗透液120补充在桩身主体110内，以保持渗透式吸水桩100对土体中指定液体的吸收效率。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种渗透式吸水桩，其特征在于，所述渗透式吸水桩包括：
桩身主体(110)，所述桩身主体(110)的内部具有容置空腔，所述容置空腔内填充有渗透液(120)，所述渗透液(120)的浓度高于土体中指定液体的浓度，所述桩身主体(110)的下部开设有吸液孔(111)，所述吸液孔(111)将所述容置空腔与外部连通，所述吸液孔(111)的高度低于所述渗透液(120)的液面；
滤膜(130)，安装在所述吸液孔(111)的内部，所述滤膜(130)只允许分子直径小于或等于所述指定液体的物质通过，所述渗透液(120)不能通过所述滤膜(130)。
2.根据权利要求1所述的渗透式吸水桩，其特征在于，所述滤膜(130)为玻璃纸，所述渗透液(120)为葡萄糖溶液。
3.根据权利要求1所述的渗透式吸水桩，其特征在于，在所述桩身主体(110)的同一高度上、沿所述桩身主体(110)的外周间隔开设多个所述吸液孔(111)，且沿所述桩身主体(110)的高度上间隔开设多层所述吸液孔(111)。
4.根据权利要求1所述的渗透式吸水桩，其特征在于，所述吸液孔(111)为阶梯孔，所述吸液孔(111)包括相互连通的第一孔段(112)和第二孔段(113)，所述第二孔段(113)相对于所述第一孔段(112)靠近所述容置空腔，所述第二孔段(113)的孔径大于所述第一孔段(112)的孔径，所述滤膜(130)位于所述第二孔段(113)内。
5.根据权利要求4所述的渗透式吸水桩，其特征在于，所述滤膜(130)的表面积大于所述第一孔段(112)的截面积。
6.根据权利要求4所述的渗透式吸水桩，其特征在于，所述渗透式吸水桩还包括：
密封圈(140)，安装在所述第二孔段(113)内、且夹持在所述滤膜(130)与所述第一孔段(112)的端面之间。
7.根据权利要求1所述的渗透式吸水桩，其特征在于，所述桩身主体(110)的上部开设有抽液孔(114)，所述抽液孔(114)上设置有可拆卸的抽液孔帽(150)。
8.根据权利要求1所述的渗透式吸水桩，其特征在于，所述渗透式吸水桩还包括：
压力传感器(160)，安装在所述桩身主体(110)的内部，所述压力传感器(160)用于检测所述桩身主体(110)内液体的压力值；
浓度传感器(170)，安装在所述桩身主体(110)的内部，所述浓度传感器(170)用于检测所述桩身主体(110)内液体的浓度值；
液面高度传感器(180)，安装在所述桩身主体(110)的内部，所述液面高度传感器(180)用于检测所述桩身主体(110)内液体的液面高度值。
9.根据权利要求8所述的渗透式吸水桩，其特征在于，所述渗透式吸水桩还包括：
第一存储箱(190)，用于存储从所述桩身主体(110)内部抽出的液体；
第二存储箱(200)，存储有向所述桩身主体(110)内部补充的所述渗透液(120)；
泵体(210)，通过管道连接到所述桩身主体(110)内部，并通过电动三通阀(220)与所述第一存储箱(190)和所述第二存储箱(200)连通，在所述压力传感器(160)检测到的压力值达到第一预设压力值的情况下，或者在所述浓度传感器(170)检测到的浓度值达到第一预设浓度值的情况下，或者在所述液面高度传感器(180)检测到的液面高度值达到第一预设液面高度值的情况下，所述泵体(210)将所述桩身主体(110)内部的液体抽出第一预设量至所述第一存储箱(190)；在所述压力传感器(160)检测到的压力值降低到第二预设压力值的情况下，或者在所述浓度传感器(170)检测到的浓度值降低到第二预设浓度值的情况下，或者在所述液面高度传感器(180)检测到的液面高度值降低到第二预设液面高度值的情况下，所述泵体(210)将所述第二存储箱(200)中的所述渗透液(120)补充到所述桩身主体(110)内部。
10.根据权利要求9所述的渗透式吸水桩，其特征在于，所述渗透式吸水桩还包括：
报警器(230)，在所述泵体(210)将所述第二存储箱(200)中的所述渗透液(120)补充到所述桩身主体(110)内部之后的预设时间范围内，若所述桩身主体(110)的内部的所述压力值又降低到所述第二预设压力值或所述浓度值又降低到所述第二预设浓度值或所述液面高度值又降低到所述第二预设液面高度值，则所述报警器(230)发出报警信号，表明所述滤膜(130)破损。
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2022
- 2022-03-31 CN CN202210336332.1A patent/CN114673136A/zh active Pending
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