CN204570662U - 循环水箱内置射流器式降水*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种循环水箱内置射流器式降水***，该***包括驱动***、循环射流***以及抽水井管网***共三大部分，整个***核心部件是循环水箱内置式射流器。本实用新型的优点在于：相对传统多层轻型井点、电渗井点降水工艺，具有适应复杂地层条件、削坡土方开挖量少、大深度基坑、大深度降水等特点，且设备相对简单、加工容易、使用方便、坚固耐用、施工速度快、成本适中、可长时间运转的高效率大深度降水设备***。

Description

循环水箱内置射流器式降水***

技术领域

本实用新型涉及一种地基工程降水***设备，尤其是一种适用于渗透系数K≥1.1574×10^-4cm/s、含水量W₀≤60%的包括人工吹填土在内的高含水量、高含砂或较高含泥量的填土、砂土、粉土、黏性土及淤泥质土等多种类型复杂地质条件下、降水深度达8～20m的软质地基加固或建筑深基坑降水工程***设备。

背景技术

井点降水***是软质土地基固结加固或基坑围护止水工程的重要实施设备，其工程质量直接影响着整个地基加固或围护体系工程的成败。本实用新型发明“循环水箱内置射流式器降水***”不但是一种井点降水设备，而且是一种较传统意义降水设备适用地层地质条件范围更广、降水深度更大、降水效率更高且成本较为经济的新型高效井点降水设备，其适用条件不但涵盖传统降水设备，尤其适合在传统设备不宜或必须采用高成本法施工的高含水量超饱和淤泥质土地层条件下施工。目前国内井点降水工程主要采用轻型井点降水、喷射井点降水、电渗透井点降水法，但轻型井点法比较适合在透水性强的砂性地质，不太适合在黏性土质降水，且深度较浅。喷射井点降水法与本实用发明适用条件、降水效果类似，但结构上喷射泵(含驱动电机)随每根井点管埋置地下，存在着井点设备复杂、埋管困难、易损坏、成本高且降水浅的缺点；电渗井点与本法适用条件和降水深度类似，但存在着降水效率低下和施工成本高的缺点。为解决上述问题，本实用新型发明的循环水箱内置射流器式降水***，驱动与循环射流***共同安装在地面***基座上，使用时两大关键***在施工场地可一体化整体移动，工艺上不但具有施工方便，还避免了传统方式两***随管埋入地下带来的诸多缺陷；结构部件方面除驱动***电机、离心泵，抽水循环管路及其上少量仪表及阀门要购买厂家产品外，***核心部分循环射流***的水箱、射流器主要为普通焊接钢制结构、取材来源广泛，可现场加工制作，一般工地使用钢材都能作为原材料，且加工方法都是工程上钢结构常用切割、焊接等常规加工工艺，相关工程项目不但都能快速方便地加工制造出构件，满足工程正常设计或设计变更后工程急需条件下使用，是一种加工简单、操作方便、坚固耐用、施工快速、成本适中、能够在多种复杂地质条件下长时间运转的高效率大深度降水设备***。

发明内容

本实用新型的目的在于：根据不同的设计要求，能够提供一种适应工程所处的大面积、渗透系数K≥1.1574×10^-4cm/s、含水量W₀≤60%的包括人工吹填土在内的高含水量、高含砂或较高含泥量的填土、砂土、粉土、黏性土及淤泥质土等多种复杂地质条件下、实施最大8～20m降水深度、长时间运转的高效井点降水设备，以满足软质地基加固、建筑深基坑等工程对降水工艺的适用范围广、质量标准高、设备简单、加工容易、操作方便、坚固耐用、施工快速和经济实用的要求。

本实用新型的技术方案为：一种循环水箱内置射流器式降水***，该***包括驱动***、循环射流***以及抽水井管网***共三大部分，其中循环射流***是整个降水***核心，而循环射流***核心部件是循环水箱内置射流器,驱动***与循环射流***共同安装坐落在地基上的钢制***基座上。驱动***包括电机、离心泵；电机包括驱动轴；离心泵包括进水管和出水管；电机通过驱动轴连接并驱动离心泵之涡轮。循环射流***包括循环水箱、射流器、上、下循环管、管路上阀门及压力表。循环水箱包括沉渣隔板、溢水管、底出水管及排渣孔；底出水管开口在循环水箱壁距离***基座300～400mm高度位置，管口与下循环管相接，下循环管上装有阀门；沉渣隔板为与循环水箱底板、内壁三面焊接钢板，将循环水箱底部空间分割为沉淀舱和循环舱两部分，沉渣隔板高度高于底出水管底口；排渣孔开在沉淀舱底部侧壁，孔底口平循环水箱内底板面。射流器包括工作水进管、地下水进管、腔室、喷嘴、混合管、扩散管，其中喷嘴锥角φ控制在45°～60°范围、喷嘴口内径同混合管内径Φ控制4~6mm范围、扩散管锥角φ控制在6°～8°范围, 喷嘴锥角、混合管直径及扩散管锥角值必须按前述控制参数范围匹配组合；射流器垂直***内置在循环水箱内，射流器腔室顶部外露伸出一部分，其外壁与循环水箱顶部交接部分圈焊接，将射流器与循环水箱固定连接，循环水箱溢水管底口设置在射流器扩散管底口以上50～60mm且最高不能超过扩散管高度中线位置；射流器外露部分顶部和侧壁开有管路接口进管：与上循环管连接的工作水进管、与联通管连接的地下水进管，其中上循环管压力表、联通管上装有真空表。抽水井管网***自下而上包括滤管、井点管、集水总管、联通管及其管路上真空表，井点管埋入地基土层中，井点管底部滤管外缠金属丝滤网，井点管与联通管12相同直径，管径Φ40～50mm，集水总管水平布置在地面，管径Φ100～150mm，管端封闭，管身上开有与井点管、联通管管径相对应标准接口。三大***之间连接：循环水箱从底出水管通过下循环管、阀门、进水管与离心泵连接,离心泵再通过出水管、上循环管及工作水进管连接至射流器，完成驱动、循环射流两大***之间连接。联通管从集水总管引出,通过地下水进管接入射流器，完成抽水井管网、循环射流两大***之间连接，同时抽水井管网***也通过循环射流***完成与驱动***即三大***之间的全部连接。

降水***启动时，先低功率开动驱动***电机驱动离心泵，开泵压力要小些，控制在0.1～0.3MPa范围，排除***管路中大部空气形成较低负压，***从地基中抽取的地下水会通过抽水井管网***管路和射流器缓慢进入循环水箱(变为工作水，并逐步抬升水位稳定至溢水管位置流出溢水，此时循环水箱里的工作水会将射流器扩散管淹没，使降水***整个管路形成水密状态。继续低功率抽取地下水，待循环水箱的溢水管流出稳定清澈的溢水后，可将驱动***开至高功率,压力表控制工作泵压值为0.6～0.8MPa范围，此时工作水在上、下循环管中高速流动,通过工作水进管，会以高压高速水流形式进入射流器腔室，继续通过腔室底部锥型喷嘴时，高速工作水流体体积被进一步大幅压缩，会使工作水流速度激增形成极速射流，连续挟走腔室内的残余空气，进一步导致射流器腔室内压力急剧下降，在驱动***高功率的持续作用下，射流器腔室会逐渐形成真空负压状态，待联通管上真空表真空度控制值在0.70～0.95MPa范围,此时在外界正常大气压作用下，迫使地基中地下水从抽水井管网***各单井点经滤管、井点管强行抽吸提升上来，再通过集水总管将各单井管地下水汇集，经联通管、地下水进管吸入射流器腔室，地下水被高速循环工作水带到锥形喷嘴，并从极小直径锥形喷嘴口高速喷入混合管，两股流体在混合管内充分掺混，相互之间进行着原本不平衡的质量、能量传递和交换，从而将二者的质量和动量趋于一致，使流速、压力拉平，然后再经扩散管使部分动能转化为压能后，以一定流速的射流形式喷入循环水箱共同转化为循环工作水，通过循环水箱底出水管、下循环管、阀门、进水管重新回流驱动***供离心泵循环高压高速抽引地下水使用，并再次将工作水与地下水两股混流通过上循环管、联通管及射流器重新进入循环水箱转化为循环工作水,多余水分从水箱溢水管溢水排出，周而复始地多遍射流循环降水工作，在土层中不断制造“真空压差”来快速消散超孔隙水压力，源源不断将地基中地下水抽吸出来，可有效降低被处理地基地下水位，使软土中的水分充分快速排出，从而达到使含水量较高的软质土地基降水固结的目的。

下循环管上阀门可以调节进入离心泵工作水流大小，以控制整个***循环流体的工作稳定性。水箱底部沉渣隔板分隔出的沉淀舱与循环舱起着存储、隔离射流中所含地下水沉渣、防止渣子进入循环管路堵塞***作用，并不定期通过排渣孔排放沉渣，使通过循环舱进入循环射流***的工作水得到净化，保证整个降水***的工作畅通。

本实用新型的优点在于：适用于大面积、渗透系数K≥1.1574×10^-4cm/s、含水量W₀≤60%的包括人工吹填土在内的高含水量、高含砂或较高含泥量的填土、砂土、粉土、黏性土及淤泥质土等多种类型复杂地质条件下、降水深度达8～20m的软质地基加固或建筑深基坑降水工程，且相对传统多层轻型井点、喷射井点、电渗井点降水工艺，削坡土方开挖量少，是一种设备相对简单、加工容易、操作方便、坚固耐用、施工快速、成本适中、能够在多种复杂地质条件下长时间运转的高效率大深度降水设备***。

附图说明

图1为本实用新型循环水箱内置射流器式降水***原理示意图。

具体实施方式

一种循环水箱内置射流器式降水***，该***包括驱动***、循环射流***以及抽水井管网***共三大部分，其中循环射流***是整个降水***核心，而循环射流***核心部件是循环水箱4内置射流器5,驱动***与循环射流***共同安装坐落在地基19上的钢制***基座1上，抽水井管网***。

驱动***包括电机2、离心泵3。电机2包括驱动轴2-1；离心泵3包括进水管3-1和出水管3-2；电机2通过驱动轴2-1连接并驱动离心泵3之涡轮。循环射流***包括循环水箱4、射流器5、上、下循环管6-1、6-2、管路上阀门7及压力表8。循环水箱4包括沉渣隔板4-1、溢水管4-2、底出水管4-3及排渣孔4-4；底出水管4-3开口在循环水箱4壁距离***基座1  300～400mm高度位置，管口与下循环管6-2相接，下循环管6-2上装有控制工作水14流大小的阀门7；沉渣隔板4-1为与循环水箱4底板、内壁三面焊接钢板，将循环水箱4底部空间分割为存储射流16沉渣的沉淀舱 4-5和存储沉淀滤清后工作水的循环舱4-6两部分，沉渣隔板4-1高度高于底出水管4-3底口；排渣孔4-4开在沉淀舱4-5底部侧壁，孔底口平循环水箱4内底板面。射流器5包括工作水进管5-1、地下水进管5-2、腔室5-3、喷嘴5-4、混合管5-5、扩散管5-6，其中喷嘴5-4锥角φ控制在45°～60°范围、喷嘴5-4口内径同混合管5-5内径Φ控制4～6mm范围、扩散管5-6锥角φ控制在6°～8°范围, 喷嘴5-4锥角、混合管5-5直径及扩散管5-6锥角值必须按前述控制参数范围匹配组合，才能保证稳定工作状态；射流器5垂直***内置在循环水箱4内，射流器腔室5-3顶部外露伸出一部分，其外壁与循环水箱4顶部交接部分圈焊接，将射流器5与循环水箱4固定连接，循环水箱4溢水管4-2底口设置在射流器5扩散管5-6底口以上50～60mm且最高不能超过扩散管5-6高度中线位置；射流器5外露部分顶部和侧壁开有管路接口进管：与上循环管6-1连接的工作水进管5-1、与联通管12连接的地下水进管5-2，其中上循环管6-1装有检测泵压用压力表8、联通管12上装有检测射流器5及抽水管路真空度用真空表13。抽水井管网***自下而上包括滤管9、井点管10、集水总管11、联通管12及其管路上真空表13。井点管10埋入地基19土层中，井点管10底部滤管9外缠金属丝滤网，井点管10与联通管12相同直径，管径Φ40～50mm，集水总管11水平布置在地面，管径Φ100～150mm，管端封闭，管身上开有与井点管10、联通管12管径相对应标准接口。

三大***之间连接：驱动***与循环射流***共同安装在坐落在地基19上的钢制***基座1上，以便使用时两***在施工场地整体移动；循环水箱4从底出水管4-3通过下循环管6-2、阀门7、进水管3-1与离心泵3连接,离心泵3再通过出水管3-2、上循环管6-1及工作水进管5-1连接至射流器5，完成驱动、循环射流两大***之间连接。联通管12从集水总管11引出,通过地下水进管5-2接入射流器5，完成抽水井管网、循环射流两大***之间连接，同时抽水井管网***也通过循环射流***完成与驱动***即三大***之间的全部连接。

降水***启动时，先低功率开动驱动***电机2驱动离心泵3，开泵压力要小些，控制在0.1～0.3MPa 范围，排除***管路中大部空气形成较低负压，***从地基19中抽取的地下水15会通过抽水井管网***管路和射流器5缓慢进入循环水箱4变为工作水14，并逐步抬升水位稳定至溢水管4-2位置流出溢水17，此时循环水箱4里的工作水14会将射流器5扩散管5-6淹没，使降水***整个管路形成水密状态。继续低功率抽取地下水，待循环水箱4的溢水管4-2流出稳定清澈的溢水17后，可将驱动***开至高功率,压力表8控制工作泵压值为0.6～0.8MPa范围，此时工作水14在上、下循环管6-1、6-2中高速流动,通过工作水进管5-1，会以高压高速水流形式进入射流器5腔室5-3，继续通过腔室5-3底部锥型喷嘴5-4时，高速工作水14流体体积被进一步大幅压缩，会使工作水14流速度激增形成极速射流，连续挟走腔室5-3内的残余空气，进一步导致射流器5腔室5-3内压力急剧下降，在驱动***高功率的持续作用下，射流器5腔室5-3、会逐渐形成真空负压状态，待联通管12上真空表13真空度控制值在0.70～0.95MPa范围，此时在外界正常大气压作用下，迫使地基19中地下水15从抽水井管网***各单井点经滤管9、井点管10强行抽吸提升上来，再通过集水总管11将各单井管地下水汇集，经联通管12、地下水进管5-2吸入射流器5腔室5-3，地下水15被高速循环工作水14带到锥形喷嘴5-4，并从极小直径锥形喷嘴5-4口高速喷入混合管5-5，两股流体在混合管5-5内充分掺混，相互之间进行着原本不平衡的质量、能量传递和交换，从而将二者的质量和动量趋于一致，使流速、压力拉平，然后再经扩散管5-6使部分动能转化为压能后，以一定流速的射流16形式喷入循环水箱4，共同转化为循环工作水14，通过循环水箱底出水管4-3、下循环管6-2、阀门7、进水管3-1重新回流驱动***供离心泵3循环高压高速抽引地下水15使用，并再次将工作水14与地下水15两股混流通过上循环管6-1、联通管12及射流器5重新进入循环水箱4转化为循环工作水14,多余水分从水箱4溢水管4-2溢水17排出，周而复始地多遍射流循环降水工作，在土层中不断制造“真空压差”来快速消散超孔隙水压力，源源不断将地基19中地下水15抽吸出来，可有效降低被处理地基地下水位，使软土中的水分充分快速排出，从而达到使含水量较高的软质土地基19降水固结的目的。

下循环管6-2上阀门7可以调节进入离心泵3工作水14流大小，以控制整个***循环流体的工作稳定性。水箱底部沉渣隔板4-1分隔出的沉淀舱4-5与循环舱4-6起着存储、隔离射流16中所含地下水15沉渣18、防止渣子进入循环管路堵塞***作用，并不定期通过排渣孔4-4排放沉渣18，使通过循环舱4-6进入循环射流***的工作水14得到净化，保证整个降水***的工作畅通。

Claims (1)

1.一种循环水箱内置射流器式降水***，其特征在于：该***包括驱动***、循环射流***以及抽水井管网***共三大部分，其中循环射流***是整个降水***核心，而循环射流***核心部件是循环水箱(4)内置射流器(5),驱动***与循环射流***共同安装坐落在地基(19)上的钢制***基座(1)上；

驱动***包括电机(2)、离心泵(3)；电机(2)包括驱动轴（2-1）；离心泵(3)包括进水管(3-1)和出水管(3-2)；电机(2)通过驱动轴(2-1)连接并驱动离心泵(3)之涡轮；循环射流***包括循环水箱(4)、射流器(5)、上、下循环管(6-1、6-2)、管路上阀门(7)及压力表(8)；循环水箱(4)包括沉渣隔板(4-1)、溢水管(4-2)、底出水管(4-3)及排渣孔(4-4)；底出水管(4-3)开口在循环水箱(4)壁距离***基座(1) 300～400mm高度位置，管口与下循环管(6-2)相接，下循环管(6-2)上装有阀门(7)；沉渣隔板(4-1)为与循环水箱(4)底板、内壁三面焊接钢板，将循环水箱(4)底部空间分割为沉淀舱(4-5)和循环舱(4-6)两部分，沉渣隔板(4-1)高度高于底出水管(4-3)底口；排渣孔(4-4)开在沉淀舱(4-5)底部侧壁，孔底口平循环水箱(4)内底板面；射流器(5)包括工作水进管(5-1)、地下水进管(5-2)、腔室(5-3)、喷嘴(5-4)、混合管(5-5)、扩散管(5-6)，其中喷嘴(5-4)锥角φ控制在45°～60°范围、喷嘴(5-4)口内径同混合管(5-5)内径Φ控制4～6mm范围、扩散管(5-6)锥角φ控制在6°～8°范围, 喷嘴(5-4)锥角、混合管(5-5)直径及扩散管(5-6)锥角值必须按前述控制参数范围匹配组合；射流器(5)垂直***内置在循环水箱(4)内，射流器腔室(5-3)顶部外露伸出一部分，其外壁与循环水箱(4)顶部交接部分圈焊接，将射流器(5)与循环水箱(4)固定连接，循环水箱(4)溢水管(4-2)底口设置在射流器(5)扩散管(5-6)底口以上50～60mm且最高不能超过扩散管(5-6)高度中线位置；射流器(5)外露部分顶部和侧壁开有管路接口进管，与上循环管(6-1)连接的工作水进管(5-1)、与联通管(12)连接的地下水进管(5-2)，其中上循环管(6-1)压力表(8)、联通管(12)上装有真空表(13)；抽水井管网***自下而上包括滤管(9)、井点管(10)、集水总管(11)、联通管(12)及其管路上真空表(13)，井点管(10)埋入地基(19)土层中，井点管(10)底部滤管(9)外缠金属丝滤网，井点管(10)与联通管(12)相同直径，管径Φ40～50mm，集水总管(11)水平布置在地面，管径Φ100～150mm，管端封闭，管身上开有与井点管(10)、联通管(12)管径相对应标准接口；

三大***之间连接：循环水箱(4)从底出水管(4-3)通过下循环管(6-2)、阀门(7)、进水管(3-1)与离心泵(3)连接,离心泵(3)再通过出水管(3-2)、上循环管(6-1)及工作水进管(5-1)连接至射流器(5)，完成驱动、循环射流两大***之间连接；联通管(12)从集水总管(11)引出,通过地下水进管(5-2)接入射流器(5)，完成抽水井管网、循环射流两大***之间连接，同时抽水井管网***也通过循环射流***完成与驱动***即三大***之间的全部连接。