CN209817044U - 一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构，包括进水管井圈、若干预制竖井标准节段、出水管井圈；所述预制竖井标准节段包括竖井井圈、中隔板和折板构件；中隔板沿竖井井圈纵轴设置于竖井井圈内，将竖井井圈内腔纵向分割为两个独立空腔；折板构件设置于其中一独立空腔内；所述进水管井圈内沿纵轴方向设置有中隔板；若干预制竖井标准节段顺次相连构成竖井主体，所构成的竖井主体内中隔板对应连接；进水管井圈、竖井主体、出水管井圈顺次连接，进水管井圈和竖井主体内中隔板对应连接。本实用新型既能满足最大泄流量又能达到最佳消能效果，竖井所有构件均采用工厂预制完成，具有结构最优、质量可靠、投资最少、环境影响最小的特点。

Description

一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构

技术领域

本实用新型属于深层隧道排水工程领域，具体涉及一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构。

背景技术

随着我国城市建设规模的不断扩大，“热岛效应”凸显，导致暴雨等极端天气频繁发生，其次，大量土地逐渐被建筑物、路面等不透水区域所覆盖，流域下垫面条件发生改变，引起雨水下渗量、截留量减小，产流时间缩短，汇流速度加快，洪峰流量增大，进而加大了城市的内涝灾害风险，还能引发交通瘫痪、水体溢流污染等次生灾害。

目前，北京、广州、上海、武汉、香港、成都等多地均在建或规划有深隧排水工程，通过具有海绵城市建设理念的深隧排水系统来解决城市内涝问题、消除溢流污染、根本改善水质已成为现代城市可持续发展的重要方向。

竖井作为深隧排水系统的重要组成部分，用于将雨水或污水从高处输送到低处，通常由进水管、竖井主体和出水管组成，通常竖井主体深度可高达十几米甚至几十米，如此高的落差下，为防止过快水流流速对竖井结构产生冲刷破坏，往往要采取不同的消能措施，不同的消能方式又会影响竖井的泄流能力。因此，对于深隧排水系统的竖井结构而言，最优的方案就是既要满足最大的泄流量又要满足最佳的跌水消能率。

竖井目前通常采用支架现浇法施工，但是该方法施工工期长、工程质量难以保证，并且施工过程存在资源浪费、环境污染等问题，不符合国家大力发展的装配式结构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构，本实用新型在既能满足最大泄流量又能达到最佳跌水消能效果的同时，还具有施工工期短，且可保证工程质量的优点。

本实用新型提供的一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构，包括：

进水管井圈、若干预制竖井标准节段、出水管井圈；

所述预制竖井标准节段包括竖井井圈、中隔板和折板构件；

中隔板沿竖井井圈纵轴设置于竖井井圈内，将竖井井圈内腔纵向分割为两个独立空腔；折板构件设置于其中一独立空腔内；

所述折板构件包括若干横梁和相对的上下两折板，两折板设于竖井井圈内壁上且折板边缘向下倾斜；若干横梁设置于中隔板和竖井井圈内壁之间，用来分别支撑两折板；

当水体流至上折板时，沿上折板边缘正好流至下折板上；

所述进水管井圈内沿纵轴方向设置有中隔板；

若干预制竖井标准节段顺次相连构成竖井主体，所构成的竖井主体内中隔板对应连接；进水管井圈、竖井主体、出水管井圈顺次连接，进水管井圈和竖井主体内中隔板对应连接。

作为优选，中隔板上设通气孔；所述通气孔数量为2，分别设于中隔板两端，并分别紧邻位于同一端的折板的高位端。

进一步的，折板倾角为10度。

作为优选，折板为圆心角为90度的扇形板，其弧边与竖井井圈内壁连接，其一侧边连接中隔板。

作为优选，折板尺寸存在关系：B＝2h，其中，B为折板宽度，即折板侧边投影到水平面上的长度；h为相邻折板间距，即相邻折板最底端的距离。

作为优选，进水管井圈顶部还设有盖板，盖板上设于孔径不小于1米的排气孔。

作为优选，竖井井圈、中隔板、折板及横梁的边缘处均设有凹式吊环。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：

(1)竖井主体通过若干预制竖井标准节段拼装而成，避免了传统施工方法带来的环境污染，资源浪费，施工周期和质量无保障等问题，具有结构最优、质量可靠、投资最少、环境影响最小等优点。

(2)设置10°倾角的折板，不仅有利于竖井结构的泄流消能，并且有利于折板上的淤泥可以随水流一并带入井底，达到折板自行清淤的效果，降低后期运行维护的难度和成本。

(3)确定了最大泄流量与折板尺寸之间的关系，从而寻求到了同时满足最大泄流量和最佳消能率的结构，在满足泄流的条件下使得结构尺寸最优，减少工程投资。

总的来说，本实用新型既能满足最大泄流量又能达到最佳消能效果，竖井所有构件均采用工厂预制完成，有效节约资源、减少环境污染、加快施工进度、提高工程质量，具有结构最优、质量可靠、投资最少、环境影响最小等特点。

附图说明

图1是实施例中折板构件尺寸示意图；

图2是实施例中竖井结构的剖面图；

图3是实施例中预制竖井标准节段的俯视图；

图4是竖井的最大泄流量Q_m与折板尺寸的拟合关系示意图；

图5是实施例中预制竖井标准节段的剖面图；

图6是实施例中中隔板的剖面图；

图7是实施例中预制竖井标准节段的折板构件的俯视图；

图8是实施例中预制竖井标准节段的横梁俯视图；

图9是实施例中竖井井圈与竖井井圈之间接口的断面图，即图3中Ⅲ-Ⅲ剖面图；

图10是实施例中竖井井圈与竖井井圈之间套筒灌浆连接的断面图，也即图3中Ⅲ-Ⅲ剖面图；

图11是实施例中竖井井圈与中隔板之间套筒灌浆连接的断面图；

图12是实施例中凹式吊环的剖面图；

图13是竖井结构的Ⅰ-Ⅰ剖面图；

图14是竖井结构的Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图中，1-竖井井圈，2-中隔板，3-折板，4-横梁，5-套筒灌浆连接，6-螺栓连接，7-凹式吊环，8-中隔板预留槽，9a-中隔板横梁预留孔，9b-竖井井壁横梁预留孔，10-通气孔，11-进水管接入口，12-出水管接入口，13-预制竖井标准节段，14-进水管井圈，15-出水管井圈，16-盖板，17-预埋螺栓，18-螺栓预留孔，19-弹性密封垫材，20-嵌缝槽，21-套筒，22-预埋钢筋，23-灌浆孔，24-排浆孔，25-企口，26-预制构件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

参见图1～14，本实施例预制装配式折板型深隧排水竖井结构主要包括进水管井圈14、若干预制竖井标准节段13、出水管井圈15；若干预制竖井标准节段13顺次相连构成竖井主体，进水管井圈14、竖井主体、出水管井圈15顺次连接构成本实用新型竖井结构，参见图13和图14。进水管井圈14上设置有进水管接入口11，同样的，出水管井圈15上设置有出水管接入口12。进水管井圈14用于连接浅层管网，出水管井圈15用来连接深隧排水系统主隧结构，竖井主体用来将浅层管网的雨水(污水)输送至深隧排水系统主隧结构，并起到消减水体机械能的作用。

所述预制竖井标准节段13包括竖井井圈1、中隔板2和折板构件；中隔板2沿竖井井圈1纵轴设置于竖井井圈1内，将竖井井圈1内腔纵向分割为两个独立空腔。若干预制竖井标准节段13顺次相连时，需要确保中隔板2对应连接。折板构件设置于其中一独立空腔内，用来对流下的水体进行缓冲。所述折板构件包括若干横梁4和相对的上下两折板3，两折板3设于竖井井圈1内壁和中隔板2之间且边缘向下倾斜，向下倾斜的结构有利于竖井结构的泄流消能，以及有利于将折板3上的淤泥随水流一并带入井底，达到折板3自行清淤的效果。作为优选，折板3为圆心角为90度的扇形板，其弧边与竖井井圈1内壁连接。若干横梁4设置于中隔板2和竖井井圈1内壁之间，用来分别支撑两折板3。具体来说，横梁4一端固定于中隔板2上，另一端固定于竖井井圈1内壁上，折板3固定于横梁4上，从而实现横梁4对折板3的支撑。本实施例中，每一个竖井井圈1中均设置两组横梁，每组横梁包括2根横梁，一组横梁支撑一折板，折板3倾角为10度。

需要说明的是，进水管井圈14内沿纵轴方向设置有中隔板，但不设置折板构件；出水管井圈15内既不设置中隔板，也不设置折板构件。若干预制竖井标准节段13顺次相连构成竖井主体，所构成的竖井主体内中隔板2对应连接；进水管井圈14、竖井主体、出水管井圈15顺次连接，进水管井圈14和竖井主体内中隔板对应连接。

本实用新型通过中隔板2将竖井主体分割为“湿区”和“干区”两部分，“湿区”内有折板构件，用于泄流消能，“干区”内无折板构件，用于通气和机械吊装。在中隔板2上开设通气孔10，从而使“湿区”和“干区”大气相通，以加速竖井泄流过程，便于竖井后期维护过程中便于操作人员出入。本实施例中，通气孔10数量为2，为长0.8m、宽0.6m的长方形孔，分别设于中隔板2两端，并分别紧邻位于同一端的折板3的高位端。

本实施例中，每节竖井井圈的长度2～4米，内径8～12米，折板倾角10°。当竖井最大泄流量Q_m与折板尺寸存在关系Q_m＝2.14(B×h)+11.15时，竖井的消能率为最佳，介于85.2％～96.4％之间。Q_m的单位为m³/s，B和h的单位为m。具体来说，B＝2h时为最优方案，其中，B为折板宽度，即折板侧边投影到水平面上的长度；h为相邻折板间距，即相邻折板最底端的距离。折板尺寸示意参见图1。竖井最大泄流量Q_m为泄流过程中顶部首层相邻折板之间刚好被水体充满时的最大流量。Q_m与折板尺寸的关系式通过大量试验数据模拟获得。将每一折板末端出射水流近似为矩形截面出流，根据水力最优断面、最大泄流量的定义和流量截面积之间的关系，可知最大泄流量Q_m与折板间距h存在线性相关，因此，通过采集样本数据，拟合出10°折板倾角条件下，折板间距h与最大泄流量Q_m的线性关系，见图4所示。

作为优选，进水管井圈14顶部还设有盖板16。为了不影响竖井的泄流过程，避免干区气压增大发生气爆危险，并保证竖井干区与大气相通，在盖板16上设置孔径不小于1米的排气孔。

本实施例中各部件的具体连接方式如下，显然各部件的连接方式并不限于下述：

竖井井圈1内壁预留中隔板预留槽8，中隔板2插入中隔板预留槽8内，并通过套筒灌浆连接的方式固定。中隔板2上设有与横梁4对应的中隔板横梁预留孔9a，同时竖井井圈1内壁设有与中隔板横梁预留孔9a对应的竖井井壁横梁预留孔9b，横梁4一端固定于中隔板横梁预留孔9a内，另一端固定于竖井井壁横梁预留孔9b内。本实施例中，中隔板横梁预留孔9a、竖井井壁横梁预留孔9b与横梁4形状匹配，均为横向梯形，上边倾角为10°，其余，左右侧边为竖直方向，底边为水平方向。各横梁4上分别设有若干螺栓预留孔18，折板3通过预埋螺栓17和螺栓预留孔18，采用螺栓连接6的方式固定于横梁4上。

竖井井圈1之间通过企口25对接，并通过套筒灌浆连接5的方式固定。参见图9～10，上下对接的两竖井井圈1，两者的企口25处设置弹性密封垫材19，用来在竖井井圈1之间形成密封，防止竖井内水体进入土壤污染环境，本实施例中弹性密封垫材19选用遇水膨胀性材料。上端竖井井圈1的企口25处设有灌浆孔23、排浆孔24和套筒21，灌浆孔23、排浆孔24均于套筒21连通，通过灌浆孔23将高强灌浆料注入套筒21中，使得下端竖井井圈1上的预埋钢筋22与套筒21连接为整体，从而达到固定的目的。

同样的，中隔板2也通过套筒灌浆连接的方式与竖井井圈1固定。具体参见图11，竖井井圈1下端设置预埋钢筋22，预埋钢筋22插入中隔板2下端所设的套筒21内，同设置于中隔板2上的灌浆孔23，将高强灌浆料注入套筒21中，从而使中隔板2和竖井井圈1固定。

作为优选，为便于施工过程中的吊装，在竖井井圈、中隔板、折板及横梁等预制构件的边缘处均设有凹式吊环7，凹式吊环7采用HPB300钢筋。参见图12，凹式吊环7预埋于预制构件26的浅槽内。

综合来说，在本实施例中，各竖井井圈1上顶面均匀分布设置3个凹式吊环7，以及7个预埋钢筋22，其中5个预埋钢筋22用来于上端的竖井井圈1进行套筒灌浆连接，2个预埋钢筋22用来与中隔板2进行套筒灌浆连接。横梁4两端分别设置凹式吊环7。扇形折板3的三端分别设置凹式吊环7。

本实用新型预制装配式折板型深隧排水竖井结构的施工步骤如下：

S1，施工场地整平，根据设计放线，确定竖井结构中心位置；

S2，施工现场拼装出水管井圈并下沉至设计标高；

S3，安装竖井井圈，对嵌缝槽20进行勾缝之后下沉，直至竖井井圈下沉至设计标高；勾缝是为了防止竖井内污水外漏，从而污染环境；

S4，所有竖井井圈逐一下沉至设计标高，进行封底施工；

S5，将横梁一端穿过中隔板的中隔板横梁预留孔，与中隔板一同吊装至竖井内设计标高处，并将横梁另一端插入竖井井圈内壁的竖井井壁横梁预留孔，采用套筒灌浆连接方法固定中隔板与竖井井圈；

S6，将折板吊装至竖井内，并通过螺栓与横梁固定；

S7，重复步骤S5至S6，直至最上层折板安装至设计标高；

S8，下沉进水管井圈至对应的设计标高处，安装中隔板，采用套筒灌浆连接方式固定中隔板与进水管井圈，安装盖板，完成所有预制结构拼装。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构，其特征是，包括：

进水管井圈、若干预制竖井标准节段、出水管井圈；

所述预制竖井标准节段包括竖井井圈、中隔板和折板构件；

中隔板沿竖井井圈纵轴设置于竖井井圈内，将竖井井圈内腔纵向分割为两个独立空腔；折板构件设置于其中一独立空腔内；

所述折板构件包括若干横梁和相对的上下两折板，两折板设于竖井井圈内壁上且折板边缘向下倾斜；若干横梁设置于中隔板和竖井井圈内壁之间，用来分别支撑两折板；

当水体流至上折板时，沿上折板边缘正好流至下折板上；

所述进水管井圈内沿纵轴方向设置有中隔板；

若干预制竖井标准节段顺次相连构成竖井主体，所构成的竖井主体内中隔板对应连接；进水管井圈、竖井主体、出水管井圈顺次连接，进水管井圈和竖井主体内中隔板对应连接。

2.如权利要求1所述的预制装配式折板型深隧排水竖井结构，其特征是：

所述中隔板上设通气孔；所述通气孔数量为2，分别设于中隔板两端，并分别紧邻位于同一端的折板的高位端。

3.如权利要求1所述的预制装配式折板型深隧排水竖井结构，其特征是：

所述折板倾角为10度。

4.如权利要求1所述的预制装配式折板型深隧排水竖井结构，其特征是：

所述折板为圆心角为90度的扇形板，其弧边与竖井井圈内壁连接，其一侧边连接中隔板。

5.如权利要求1所述的预制装配式折板型深隧排水竖井结构，其特征是：

所述折板尺寸存在关系：B＝2h，其中，B为折板宽度，即折板侧边投影到水平面上的长度；h为相邻折板间距，即相邻折板最底端的距离。

6.如权利要求1所述的预制装配式折板型深隧排水竖井结构，其特征是：

所述进水管井圈顶部还设有盖板，盖板上设于孔径不小于1米的排气孔。

7.如权利要求1所述的预制装配式折板型深隧排水竖井结构，其特征是：

竖井井圈、中隔板、折板及横梁的边缘处均设有凹式吊环。