一种综合管廊雨水舱真空冲洗装置及方法与流程

本发明创造属于海绵城市与地下综合管廊结合工程技术领域，尤其是涉及一种综合管廊雨水舱真空冲洗装置及方法。

背景技术：

在传统的城市防洪排涝体系规划中，地面雨水主要通过设置在地下2.0m～4.0m深度处的雨水渠或雨水管道进行排放，极少部分是通过渗透直接进入地下水系，因此雨水管线对城市防汛特别重要，必须清理干净。现阶段全国各大城市纷纷出现“看海”现象，究其根本原因，不全是排水通道设计体量不足导致，而是过水断面阻塞造成过水断面减小。雨水管线堵塞或半堵塞往往是日常生活中，由于道路雨水篦子下堆积满满的落叶、烟蒂、生活垃圾等流入主管线造成的。据统计，平均100公里的雨水管线，就有约4000口雨水检查井和3000余座雨水收水井，清理工作量非常巨大，周期持续长，导致市政环卫部位一整年都在进行持续的清理，清理井室内的垃圾技术基本成熟，但主体管线的清理一直是个难题。主体管线的清理工作一般都是先将污水抽干，然后采用人工配合机械进行淤积物的翻松，再通过冲洗的方式将管线进行疏通。部分难清理的阻塞部位需要高压清洗车、拉泥车、抽水车配合完成，导致了雨水管线清理工作耗费大量的人力、物力、财力，而且不能够得到彻底根治。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种综合管廊雨水舱真空冲洗装置及方法，有效降低冲洗成本，提高水资源利用率；实现系统化控制，不需人工在恶劣的环境下清理雨水舱，日常过程中只需重点对真空泵、真空隔膜阀、室外控制柜等装置进行维护，稳定性好，便于管理与操作。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种综合管廊雨水舱真空冲洗装置，包括室外控制柜、连通雨水管道的雨水舱、以及通过虹吸腔连通的真空冲洗井；所述真空冲洗井顶端设有真空隔膜阀，其内部设有与室外控制柜连接的超声波液位计；所述虹吸腔包括过水通道及其下部的坡体结构，坡体结构包括舱室与井室接驳节点两侧的反向坡和导流坡，所述真空冲洗井与虹吸腔之间对应导流坡设有挡板，该挡板与导流坡之间留有过水间隙；所述雨水舱底部设有向虹吸腔一侧倾斜的、且与反向坡连接的斜坡。

进一步，所述导流坡为45度。

进一步，所述真空冲洗井与雨水舱的宽度一致，真空冲洗井长度为其宽度的2倍。

进一步，所述真空冲洗井底部的棱角位置均采用圆角。

进一步，所述挡板底端两侧均倒圆角。

进一步，所述真空冲洗井顶端设有检修井。

一种应用上述装置进行雨水舱冲洗的方法，包括如下步骤：

①通过控制室外控制柜，启动真空泵，并打开真空隔膜阀，将真空冲洗井抽成真空状态，雨水经雨水舱快速填充真空冲洗井；

②超声波液位计检测到真空冲洗井内水位标高达到设计冲洗液位时，反馈给室外控制柜信号，室外控制柜自动关闭真空泵和真空隔膜阀，真空冲洗井内水位保持在设计冲洗液位处；

③需要进行雨水舱冲洗时，通过控制室外控制柜，打开真空隔膜阀。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造在城市综合管廊断面上设置雨水舱，在廊体外侧设置雨水真空冲洗井，通过具有虹吸腔将雨水舱和真空冲洗井底部连通，通过室外控制柜定期控制真空冲洗井工作，在真空冲洗井内存蓄水，利用水体的重力与大气压力作用下，快速冲向雨水舱，完成真空冲洗工作，有效解决了无法排空雨水舱后进行彻底清理的难题，同时人力、物力、财力投入少，操作简便，易于实施，并且可以在室外控制柜内设置定时装置，能够实现定期、定时清理雨水舱。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的结构平面图；

图2为图1的A-A向剖视图。

附图标记说明：

1—雨水舱，2—真空冲洗井，3—舱室与井室接驳节点，4—室外控制柜，5—真空冲洗井内底高程，6—设计冲洗液位，7-虹吸腔，8-过水通道，9-反向坡，10-检修井，2-1—真空泵，2-2—真空隔膜阀，2-3—超声波液位计，3-1—挡板，3-2—导流坡。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种综合管廊雨水舱真空冲洗装置，如图1和图2所示，包括室外控制柜4、连通雨水管道的雨水舱1、以及通过虹吸腔7连通的真空冲洗井2；所述真空冲洗井2顶端设有真空隔膜阀2-2，其内部设有与室外控制柜4连接的超声波液位计2-3；所述虹吸腔7包括过水通道8及其下部的坡体结构，坡体结构包括舱室与井室接驳节点3两侧的反向坡9和导流坡3-2，所述真空冲洗井与虹吸腔之间对应导流坡设有挡板3-1，该挡板与导流坡之间留有过水间隙；所述雨水舱底部设有向虹吸腔7一侧倾斜的、且与反向坡连接的斜坡。室外控制柜内设有用于控制真空泵启停、以及控制真空隔膜阀开闭的开关。室外控制柜4为液位信号的接收与控制端，在距离综合管廊防火分区内的PLC站小于100米时，可接入防火分区内的PLC站进行统一控制，也可以手动开闭。

通常，雨水舱、真空冲洗井、与舱室与井室接驳节点为钢筋混凝土结构，随综合管廊雨水舱一起施工完成，雨水舱底部斜坡、真空冲洗井底部倒圆角处、反向坡以及导流坡均可采用素混凝土二次浇注完成。

通过室外控制柜4控制真空泵2-1与真空隔膜阀2-2，结合超声波液位计2-3控制真空冲洗井2内的水位变化，实现冲洗工作的优化与提升，利用真空负压储存冲洗用水，与直接利用高压水比较，更加经济实惠，冲洗工作成本低，因此可以增加冲洗的频次，实现综合管廊的冲洗，同时提高了操作人员的安全保证。

作为一种可选的实施例，真空冲洗井2可以为直角梯形结构，其中宽度与顶边为2m，底边长4m，斜边为2.83m，墙厚0.3m。真空冲洗井主体结构施工完成后必须保证气密性，在所有施工缝必须注入填充剂(硅胶材料)。真空泵采用气量40Nm³/h、功率1.5KW的防爆泵；真空隔膜阀安装底板尺寸为1.0×1.2m，开孔尺寸为0.7m×0.9m，采用不锈钢SS304(DIN1.4301)材质，防护等级IP54，可室外安装；超声波液位计的测量范围0～4m，输出电流为4mA～20mA；室外控制柜需要安装配套的防雨罩，防护等级IP54，尺寸L×W×H＝1.0×0.75×1.5m。

通常，挡板3-1下缘与真空冲洗井底部的之间距离为300mm，另外，为保障蓄水效果，实现虹吸，舱室与井室接驳节点的上缘与挡板下缘高度应一致，当雨水舱内水位标高超过舱室与井室接驳节点时，即可满足雨水真空冲洗井的蓄水要求。

上述真空冲洗井2与雨水舱1的宽度一致，真空冲洗井长度为其宽度的2倍，真空冲洗井的墙厚比雨水舱的墙厚度小50mm左右即可。

上述导流坡3-2为45度，通过设置导流坡和挡水板形成虹吸效果，上述真空冲洗井底部的棱角位置均采用圆角。上述挡板底端两侧均倒圆角。便于蓄水以及冲刷作业时，雨水能顺利流过，不会产生阻力。

上述真空冲洗井顶端设有检修井10。真空冲洗井高度顶面标高比雨水舱内底标高大6.5m～7.5m左右，真空冲洗井内底标高5比雨水舱内底标高小0.3m左右，在真空冲洗井顶部设置检修井，便于真空冲洗井内部装置维护。

正是基于上述真空冲洗井、虹吸腔、雨水舱各部分特殊的结构设计，才增强了本冲洗装置的虹吸效果，使得虹吸作用得以实现。

一种应用上述装置进行雨水舱冲洗的方法，包括如下步骤：

①通过控制室外控制柜，启动真空泵，并打开真空隔膜阀，将真空冲洗井抽成真空状态，雨水经雨水舱快速填充真空冲洗井；具体的，室外控制柜开启真空泵和真空隔膜阀，将雨水真空冲洗井抽成真空状态，雨水舱中的雨水经过真空冲洗井的真空负压作用，通过舱室与井室接驳节点快速填充真空冲洗井，真空冲洗井内的水位标高将快速上升，随着真空冲洗井的快速补水，雨水舱内的水将在纵断面上呈现出两边向此处集中补水的现象。

要求舱室与井室接驳节点上部过水通道的过水高度≥400mm，底部倒角做成50×50mm的斜面，在接近倒角处，需做成半径大于500mm的反向坡，利于水体流动；同时舱室与井室接驳节点3和真空冲洗井的底标高要低于管廊内底标高300mm，便于形成虹吸效果。

②超声波液位计检测到真空冲洗井内水位标高达到设计冲洗液位6时，反馈给室外控制柜信号，室外控制柜自动关闭真空泵和真空隔膜阀，真空冲洗井内水位保持在设计冲洗液位处；通过超声波液位计监测雨水真空冲洗井内的水位标高，待达到设计冲洗液位的临界状态时，室外控制柜关闭真空泵，关闭真空隔膜阀，在此期间，舱室与井室接驳节点的虹吸作用可保持雨水真空冲洗井内的设计冲洗液位6保持不变。

③需要进行雨水舱冲洗时，通过控制室外控制柜，打开真空隔膜阀。大量的空气进入真空冲洗井内，真空冲洗井内的真空负压逐渐为零，舱室与井室接驳节点的虹吸现象被破坏，而且雨水舱与真空冲洗井内的水位存在较大的高差，真空冲洗井的水会在重力作用下，快速冲向雨水舱底部，在雨水舱内顺着雨水舱的纵坡快速冲向排水口，进而完成对雨水舱及城市综合管廊的冲洗工作。

本发明创造在城市综合管廊断面上设置雨水舱，在廊体外侧设置雨水真空冲洗井，通过具有虹吸腔将雨水舱和真空冲洗井底部连通，通过室外控制柜定期控制真空冲洗井工作，在真空冲洗井内存蓄水，利用水体的重力与大气压力作用下，快速冲向雨水舱，完成真空冲洗工作，有效解决了无法排空雨水舱后进行彻底清理的难题，同时人力、物力、财力投入少，操作简便，易于实施，并且可以在室外控制柜内设置定时装置，能够实现定期、定时清理雨水舱。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。