CN206902887U - 旋转式阶梯跌水井 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旋转式阶梯跌水井，涉及排水工程领域，特别涉及城市排水管道跌水的构筑物。外井筒、内井筒、阶梯跌板、上平台、上隔墙、下平台、下隔墙、观察口、进水管、出水管、流槽组成。适用于排水管道管径d为700～1650mm，跌差2～10m的跌水井。跌水阶梯呈旋转状自上而下逐级下跌，进水管与出水管可以呈0～135°，可以在跌水的同时完成管道的转向。克服了现有技术大管径跌水井跌差小的缺陷，跌水阶梯采取旋转布置，减小了跌水井的长度，旋转的跌水阶梯在垂直方向下部的空间被重复利用，减少了混凝土或砖砌体的体积和基坑开挖工程量，降低了工程造价，跌水槽与检修通道分离，干室操作有利于井内维护作业。

Description

旋转式阶梯跌水井

技术领域

本实用新型涉及一种旋转式阶梯跌水井，涉及排水工程领域，特别涉及城市排水管道跌水的构筑物。

背景技术

城市排水的排水管道每隔一定间距设置检查井，其目的是便于疏通和支管接入。在上游管道接入下游管道存在较大高差时，为避免水流对井底产生过大的冲击，应将检查井设置成跌水井。

现有技术排水管道设计中，跌水井一般都是采用标准图，现行的国家标准图《06MS201市政排水管道工程及附属设施》中的跌水井，管径≤600mm的跌水井采用竖槽式跌水井，最大跌差4m；管径700～1650mm的跌水井采用阶梯式跌水井，最大跌差2m，2m跌差的阶梯式跌水井，井内长度达到4m。

在实际工程中，上下游管道高差7～8m的也很常见，甚至跌差更大达到10m以上。一般是采用设置两个跌水井或多个跌水井串联解决，也可以参照标准图的阶梯跌水井增加阶梯数，延迟井室长度。

排水管道如果在需要做跌水井的位置正好遇到管道转弯，按照现有技术，还要在跌水前或者跌水后设置一个扇形检查井管道转向，在道路交叉口为斜交时，如遇到排水管道锐角转弯，由于扇形检查井的最大转角为90°，需要设置两座扇形检查井完成小于90°的锐角转向，要占用更大的地下空间。

多级跌水井串联或增加跌水井的阶梯数量不但增加了工程造价，而且占用很大的地下空间，基坑支护的面积也大大增加。如上下游管道跌差6m，按照加长井室的做法，跌水井的内尺寸长度达到11m，这种做法跌水井阶梯下部需要采用混凝土或砖砌体填充，施工时基坑开挖土方量也很大，施工难度和工程造价都会大大提高，在城市道路下各种管线复杂，有些工程由于地下构筑物、地下管线等影响，无法占用较大的地下空间进行施工。

现有技术的阶梯式跌水井上下游管道和阶梯是在一个井室内，在有水流的情况下下井维护很不方便。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种旋转式阶梯跌水井，适用于排水管道管径d为700～1650mm，跌差2～10m的跌水井。跌水阶梯呈旋转状自上而下逐级下跌，进水管与出水管可以呈0～135°，可以在跌水的同时完成管道的转向。

本实用新型是通过以下技术实现的：旋转式阶梯跌水井主要由外井筒1、内井筒2、阶梯跌板3、上平台4、上隔墙5、下平台6、下隔墙7、观察口8、进水管9、出水管10、流槽11组成。外井筒1和内井筒2为同心圆，在外井筒1和内井筒2之间的圆环部分设置阶梯跌板3，阶梯跌板3在外井筒1和内井筒2之间的圆环组成旋转阶梯跌水槽，如同一个旋转楼梯。跌水槽的宽度B为进水管9管径的0.8～1.2倍，跌水的流速较大，且跌水槽为矩形断面，过水流量大于进水管9的流量，因此跌水槽的宽度B可以略小于进水管9的管径。

进水管9在跌水井的上部与外井筒1相切接入，进水管9与内井筒2之间设置上平台4，上平台4的顶面高出进水管9管内顶150～300毫米，可以防止水流溅到上平台4和内井筒2内。靠近进水管9一侧的内井筒2顶部与上平台4顶面平齐，与之对应的内井筒2另一侧与上隔墙5的一端相切连接向上延伸至井顶，上隔墙5的另一端在紧邻进水管9的管外壁处连接外井筒1。最上部的内井筒2从盖板12的底部到上平台4顶面相当于被截去一半，形成内井筒2通往上平台4的通道，留下的一半安装爬梯15并与上隔墙5连接至外井筒1，使得上平台4成为一个安全的检修平台，检修人员可以从跌水井的井口13进入，跨步来到上平台4。

阶梯跌板3呈扇形状围绕外井筒1和内井筒2之间圆环逐级下跌，跌至跌水井的下部采用流槽11与出水管10衔接，出水管10在跌水井的下部与外井筒1相切引出，流槽11靠近内井筒2的一侧为下隔墙7，下隔墙7的上部设置下平台6，下平台6的顶面高出出水管10管内顶0.8～1.0倍B，可以防止水流溅入跌水井的底部空间，保证跌水井底部空间干室操作。检修人员可以通过内井筒2下到跌水井底，从一侧的检修门16来到流槽11的外侧，再通过设置在下平台6旁外井筒1上的爬梯15登上下平台6，查看流槽11的状况。

观察口8在内井筒2上每间隔旋转90°～180°设置一个，观察口8的底边高出对应的阶梯跌板3的顶面1～1.5倍B，防止水流通过观察口8溅入内井筒2内。在内井筒2内通过观察口8可以查看阶梯跌板3是否存在淤积和挂住树枝等。

阶梯跌板3的最上端与进水管9管内底平齐，阶梯跌板3的最下端与出水管10的管内顶平齐，阶梯跌板3每一级阶梯高度h为300～600毫米，阶梯跌板3每一级靠近内井筒2一侧的阶梯宽度W为200～800毫米。

进水管9和出水口10中心线的水平投影转角为0～135°，可以在排水管跌水的同时完成转向。旋转式阶梯跌水井的进水管9和出水管10转角可以做成任意的角度，但排水管不可能向一个方向排再掉头往回排。城市道路设计规范规定，道路交叉不宜小于45°，排水管一般是沿着道路铺设，排水流向和下游的水体或者污水处理厂的位置有关。在小于90°的锐角交叉道路交叉口，如果排水流向是沿道路转向锐角相交的道路，排水管的进出水管的交角也就小于90°，这在排水规范中是不允许的，一般是采用两个转向检查井完成。旋转式阶梯跌水井因为进出水管不在一个高程上，不会出现水流逆向的问题。但出于道路交叉不宜小于45°的考虑，旋转式阶梯跌水井的进出水管转角为0～135°，该转角是以进水管9的水流方向为基准，出水管10相对于进水管9的水平投影旋转角度，0°时不转向，只跌水；90°时是向一侧转向，旋转大于90°时用于道路交叉角为锐角的排水管道。

跌水井采用混凝土浇筑或砖砌，根据深度和周边土质情况计算井壁厚度。跌水井的尺寸、跌水阶梯级数和阶梯高、宽根据管径、跌差、管道转向角度确定。

有益效果是：克服了现有技术大管径跌水井跌差小的缺陷，跌水阶梯采取旋转布置，减小了跌水井的长度，旋转的跌水阶梯在垂直方向下部的空间被重复利用，减少了混凝土或砖砌体的体积和基坑开挖工程量，降低了工程造价，跌水槽与检修通道分离，干室操作有利于井内维护作业。

附图说明

图1为本实用新型平面图；

图2为图1的A－A剖面图；

图3为图1的B－B剖面图；

图4为图2的C－C剖面图；

图5为图4的D－D剖面图；

图6为跌水井旋转阶梯展开图。

图中：1－外井筒，2－内井筒，3－阶梯跌板，4－上平台，5－上隔墙，6－下平台，7－下隔墙，8－观察口，9－进水管，10－出水管，11－流槽，12－盖板，13－井口，14－井盖，15－爬梯，16－检修门。

具体实施方式

本实用新型的实施，要根据上下游管道的管径、高差确定跌水井的构造尺寸，跌水井采用混凝土浇筑或砖砌，应根据井的深度和周边土质情况计算井壁厚度，跌水井各部位的尺寸、跌水阶梯级数和阶梯高、宽，根据管径、跌差、管道转向角度确定。

本实用新型平面图见图1，该平面图是在跌水井的顶部盖板12的下方剖切向下看。旋转式阶梯跌水井主要由外井筒1、内井筒2、阶梯跌板3、上平台4、上隔墙5、下平台6、下隔墙7、观察口8、进水管9、出水管10、流槽11组成。外井筒1和内井筒2为同心圆，在外井筒1和内井筒2之间的圆环部分设置阶梯跌板3，进水管9在跌水井的上部与外井筒1相切接入，阶梯跌板3在外井筒1和内井筒2之间的圆环组成旋转阶梯跌水槽，如同一个旋转楼梯。跌水槽的宽度B为进水管9管径的0.8～1.2倍，跌水的流速较大，且跌水槽为矩形断面，过水流量大于进水管9的流量，因此跌水槽的宽度B可以略小于进水管9的管径。进水管9与内井筒2之间设置上平台4，靠近进水管9一侧的内井筒2顶部与上平台4顶面平齐，与之对应的内井筒2另一侧与上隔墙5的一端相切连接，上隔墙5的另一端在紧邻进水管9的管外壁处连接外井筒1。本实用新型跌水井的进水管9和出水管10中心线水平投影转角为0～135°，可以在排水管跌水的同时完成转向。图1所示的进水管9和出水管10的转角是左转90°，图中的两处虚线出水管分别为0°和135°，0°排水管道不转向，135°用于道路交叉角为45°的锐角排水管道。

平行进水管9的中心线方向剖切的立面图见图2，该图是图1的A-A剖面。为了能够反映出进水管9、上平台4、内井筒2、阶梯跌板3、外井筒1之间的相关关系，A-A剖面采用阶梯剖，先沿进水管9的中心线剖切，再平移至内井筒2的中心剖切，图2中内井筒2在上平台4的下方实际上是被剖切到的，为了反映进水管9与阶梯跌板3的衔接，此处被剖切到的内井筒2未填充。上平台4以上部分的内井筒2是半圆形，与上隔墙5的一端相切连接向上延伸至井顶。上平台4以下部分的内井筒2是完整的圆形（观察口8处除外）。进水管9与内井筒2之间设置上平台4，上平台4的顶面高出进水管9管内顶150～300毫米，可以防止水流溅到上平台4和内井筒2内。

平行出水管10的中心线方向剖切的立面图见图3，该图是图1的B-B剖面，为了能够反映出内井筒2、阶梯跌板3、流槽11、出水管10、外井筒1之间的相关关系，B-B剖面也是采用阶梯剖，先平行出水管10的中心线，沿内井筒2的中心剖切，再平移至出水管10的中心线处剖切。从图3可以看出内井筒2的上部，靠近进水管9一侧的内井筒2顶部与上平台4顶面平齐，与之对应的内井筒2另一侧与上隔墙5的一端相切连接向上延伸至井顶，最上部的内井筒2从盖板12的底部到上平台4顶面相当于被截去一半，形成内井筒2通往上平台4的通道，留下的一半安装爬梯15并与上隔墙5连接至外井筒1，使得上平台4成为一个安全的检修平台，检修人员可以从跌水井的井口13进入，跨步来到上平台4。按照图1的B-B阶梯剖的位置，跌水井下部的流槽11是剖切不全的，流槽11与阶梯跌板3的连接是剖切不到的，为了表述阶梯跌板3、流槽11、出水管10衔接关系，此处做了适当修整，显示出流槽11与阶梯跌板3的连接。

图4是图2的C-C剖面，图5是图4的D-D剖面，反映跌水井的下部构造。阶梯跌板3呈扇形状围绕外井筒1和内井筒2之间圆环逐级下跌，跌至跌水井的下部采用流槽11与出水管10衔接，出水管10在跌水井的下部与外井筒1相切引出，流槽11靠近内井筒2的一侧为下隔墙7，下隔墙7的上部设置下平台6，下平台6的顶面高出出水管10管内顶0.8～1.0倍B，可以防止水流溅入跌水井的底部空间，保证跌水井底部空间干室操作。检修人员可以通过内井筒2下到跌水井底，从一侧的检修门16来到流槽11的外侧，再通过设置在下平台6旁外井筒1上的爬梯15登上下平台6，查看流槽11的状况。

图6为跌水井旋转阶梯展开图，沿进水管9中心线、阶梯跌板3靠近内井筒2处旋转、出水管10 中心线剖切，展示出整个跌水井的跌差状况。在内井筒2上每间隔旋转90°～180°设置一个观察口8，即旋转一周设置2～4个观察口8。观察口8的宽和高取600～800毫米为宜，观察口8的底边高出对应的阶梯跌板3的顶面1～1.5倍B，防止水流通过观察口8溅入内井筒2内。在内井筒2内通过观察口8可以查看阶梯跌板3是否存在淤积和挂住树枝等。阶梯跌板3的最上端与进水管9管内底平齐，阶梯跌板3的最下端与出水管10的管内顶平齐，阶梯跌板3每一级阶梯高度h为300～600毫米，阶梯跌板3每一级靠近内井筒2一侧的阶梯宽度W为200～800毫米。阶梯高度h和阶梯宽度W取值范围可根据实际情况调整，不严格受此限制，但阶梯宽度W不宜小于100毫米，阶梯高度h不宜大于800毫米。

外井筒1的顶部设置盖板12，盖板12的底距上平台4的顶面应≥1800毫米，条件受限时也可适当减小。盖板12上留有连接井口13的孔，在盖板12上修筑井口13，地面设置井盖14，在内井筒2内设置爬梯15，便于维护人员下井操作。

跌水井可以采用钢筋混凝土浇筑，较浅的跌水井也可以采用砖砌。内井筒2不受外力，采用钢筋混凝土浇筑的壁厚200毫米，采用砖砌壁厚240毫米。内井筒2的内径满足下人检修即可，一般为1000毫米，加上内井筒2的两个壁厚即为内井筒2的外径，再加上两个跌水槽宽度B得到外井筒1的内径，外井筒1的壁厚要根据地质条件、井深通过计算确定。跌水井的跌差为进水管9管内底到出水管10管内底的高差，阶梯跌板3的总高差为跌水井跌差减去出水管10的管径，该值作为计算阶梯级数的依据，记为M。在300～600毫米范围内初定一个每一级阶梯高度h，M/h的值取整数初定一个阶梯级数n。根据进水管9与出水管10的夹角确定阶梯跌板3旋转的角度α，阶梯跌板3围绕内井筒2外径旋转α的周长L，阶梯宽度W=L/n，该值如果介于200～800毫米，W取值合适。W超出范围较多，可调整阶梯高度h。如果总高差M较大，可以加大阶梯高度h，如果加大阶梯高度h后，W还小于200毫米，且小于100毫米，阶梯跌板3应多旋转一周，即α+360°，重新计算阶梯级数n，再依据n计算W和h，使两个值都符合要求。

旋转一圈的阶梯级数至少为4个，宜为能够整除360°的整数，在阶梯跌板3旋转一圈以上时，上下阶梯跌板3水平投影重合，便于设计与施工。

阶梯跌板3采用顺时针还是逆时针旋转，应根据出水管10的方向确定。排水管道跌水的同时转向，在跌差较小时至少应旋转1/4圈，如1/4圈不能满足阶梯高度h和阶梯宽度W的要求，可增加旋转的角度。如：出水管10左转90°，阶梯跌板3逆时针旋转1/4圈，阶梯高度h和阶梯宽度W不合适，可以改为顺时针旋转3/4圈，此时出水管10从进水管9的下方穿过。如果跌水井的跌差较大，可以旋转一圈或者一圈以上。

旋转式阶梯跌水井的施工，可根据情况确定施工方法。跌差较小埋深较浅时，可采用支护开挖基坑，砖砌或者支模浇筑钢筋混凝土。跌差较大埋深较深时，可采用钢筋混凝土沉井施工外井筒1，封底后再浇筑内井筒2和阶梯跌板3，也可以采用逆作法逐节向下施工外井筒1，封底后再浇筑内井筒2和阶梯跌板3。

实施例：排水管管径1500毫米，跌差8.25米，向左转向90°。阶梯跌板3的总高差M=8.25-1.5=6.75米，即M=6750毫米，初定阶梯高度h=400毫米，n=M/h=16.875，取能整除360°的整数为18，即每一级的阶梯跌板3的圆心角为20°。内井筒2取1000毫米，采用钢筋混凝土浇筑，壁厚200毫米，外径1400毫米，旋转一圈的外周长为1400×3.14=4396毫米。18级逆时针转向90°旋转1/4圈明显不合适，取阶梯跌板3逆时针旋转一圈后再旋转1/4圈，即1.25圈，总旋转则L=4396+4396×1/4=5495毫米。而W=L/n=5495/18=305.28毫米。计算得出的W和h取值都符合要求，但数值偏小，n偏大，18级旋转1.25圈，一圈14.4级，级数多且上下阶梯跌板3不对应，施工不便。重新优化，减少级数n，选旋转一圈12级，管道左转90°，逆时针旋转1.25圈，n=12×1.25=15，h=M/n=6750/15=450毫米，W=L/n=5495/15=366.33毫米，取值适当。跌水槽宽度B取与管径相同，B=1500，外井筒1内径为1400+2×1500=4400毫米，外井筒1采用钢筋混凝土浇筑，壁厚计算为400毫米。

Claims (7)

1.一种旋转式阶梯跌水井，主要由外井筒（1）、内井筒（2）、阶梯跌板（3）、上平台（4）、上隔墙（5）、下平台（6）、下隔墙（7）、观察口（8）、进水管（9）、出水管（10）、流槽（11）组成，其特征是：外井筒（1）和内井筒（2）为同心圆，在外井筒（1）和内井筒（2）之间的圆环部分设置阶梯跌板（3）；进水管（9）在跌水井的上部与外井筒（1）相切接入，进水管（9）与内井筒（2）之间设置上平台（4），靠近进水管（9）一侧的内井筒（2）顶部与上平台（4）顶面平齐，与之对应的内井筒（2）另一侧与上隔墙（5）的一端相切连接向上延伸至井顶，上隔墙（5）的另一端在紧邻进水管（9）的管外壁处连接外井筒（1）；阶梯跌板（3）呈扇形状围绕外井筒（1）和内井筒（2）之间圆环逐级下跌，跌至跌水井的下部采用流槽（11）与出水管（10）衔接，出水管（10）在跌水井的下部与外井筒（1）相切引出，流槽（11）靠近内井筒（2）的一侧为下隔墙（7），下隔墙（7）的上部设置下平台（6）。

2.根据权利要求1所述的旋转式阶梯跌水井，其特征是：所述的阶梯跌板（3）在外井筒（1）和内井筒（2）之间的圆环组成旋转阶梯跌水槽，跌水槽的宽度B为进水管（9）管径的0.8～1.2倍。

3.根据权利要求1所述的旋转式阶梯跌水井，其特征是：所述的阶梯跌板（3）的最上端与进水管（9）管内底平齐，阶梯跌板（3）的最下端与出水管（10）的管内顶平齐，阶梯跌板（3）每一级阶梯高度h为300～600毫米，阶梯跌板（3）每一级靠近内井筒（2）一侧的阶梯宽度W为200～800毫米。

4.根据权利要求1所述的旋转式阶梯跌水井，其特征是：所述的进水管（9）和出水管（10）中心线的水平投影转角为0～135°。

5.根据权利要求1所述的旋转式阶梯跌水井，其特征是：所述的上平台（4）的顶面高出进水管（9）管内顶150～300毫米。

6.根据权利要求2所述的旋转式阶梯跌水井，其特征是：所述的下平台（6）的顶面高出出水管（10）管内顶0.8～1.0倍B。

7.根据权利要求2所述的旋转式阶梯跌水井，其特征是：所述的观察口（8）在内井筒（2）上每间隔旋转90°～180°设置一个，观察口（8）的底边高出对应的阶梯跌板（3）的顶面1～1.5倍B。