一种采用空压机和水泵集中抽水的管井降水系统的制作方法

本实用新型涉及一种采用空压机和水泵集中抽水的管井降水系统，属于地下工程管井降水领域。

背景技术：

目前地下工程中的管井降水，都是采用在每口管井中放入潜水泵抽水，属于分散抽水方式，当井多时，用的泵也多，这时就会产生很多如下不良情况：

1、故障点多；

2、修理费用多；

3、电线问题：降水布的电线长而多，像网状一样布满施工现场，既不文明，也不安全，怎么做都无法达到施工用电规范要求，而且线损大；明敷电线经常被砸、压、拉、造成的损坏故障多；如果电线暗敷预埋，穿管成本大；不穿管预埋，后期出问题，就无法修复，只有重新布线，成本会更大；

4、控制电柜问题：为了达到按需抽水节约用电目的，如果每台泵都装自动化控制柜，电柜数量就会很多，投入成本高；在施工中，电柜会发生被碰坏情况；土建工人图方便，私自挂电现象频频发生，屡禁不止，这是件既损电费、安全系数又低的问题；

5、回填土造成的问题：已经布好的电缆和电柜，经常因需要配合土建施工和回填土施工，而不得不多次临时改线路移电柜；特别是回填土时，对四周边井、线路、管路和沉沙井毁坏极大，有的井很难修复，不得不报废，好多边井因回填土挤压变形，井中泥沙淤积增多，致使水泵提不出而被淤积在泥沙中；结果是既费钱又费工，井还是不能正常工作，导致工作效率极低；

6、水泵高温与烧坏问题：由于每口井中的出水量不一样多，假设没有自动水位控制的泵，泵与泵之间不能自动平衡调整出水量多少，就会因水不够抽而空转，空耗电现象严重；还有，因出水量不同造成井中水位有高有低，导致有的水泵因水少而高温，高温导致泵叶与水管中钙质水垢增多，堵泵叶与水管现象时有发生，严重影响抽水效率；因水泵脱水而烧坏现象也经常发生；

7、跳闸问题：常常因某电线漏电或某一台泵烧坏而引起跳闸现象怎么也避免不了，不得不增加巡视频率，管理成本高、且安全系数低；

8、由于，井多、泵多、电柜多，电线成网、施工单位多、施工人员多、互相干扰的因素多，因此，故障率居高不下，不得不投入大量的人工，频繁地检查工作现场，虽然付出了大量的人工和繁重的劳动，还是不能尽如人意，不能确保万无一失；

9、四周边井，在回土结束后，因井口一直保留在地面上，所以和上部的建筑施工一直存在交叉干扰，无法避免；

10、由于井口穿个底板，抽水量无法随着上部结构的重量增加而适当减少，达不到节能与环保要求；

11、封井问题：降水结束时，封住穿过底板的井口也避免不了，而且有些井口因出水快且多，非常不容易封住，如果封井口质量不高，还会留下隐患；

12、当封井结束后，不能够实现再次重新启动原来的降水系统，如果此时由于某种原因需要重新启动原来的降水系统，将无法实现。

技术实现要素：

本实用新型提出的是一种采用空压机和水泵集中抽水的管井降水系统，其目的旨在克服现有技术的不足，提供一种在使用多个管井降水时采用空压机和水泵集中抽水的管井降水系统。

本实用新型的技术解决方案：一种采用空压机和水泵集中抽水的管井降水系统，其结构包括气路换向装置1、B输气管2、A输气管3、A排水管5、空压机6、进气口8、出气口9、沉砂池11、排水沟12、井中抽水装置26、水泵抽水装置39；其中，空压机6的进气口8与气路换向装置1中的A气压控制阀门43、D自动控制阀门36、E自动控制阀门37相接；空压机6的出气口9与气路换向装置1中的B气压控制阀门44、A自动控制阀门33、B自动控制阀门34相接；气路换向装置1与B输气管2和A输气管3相接；B输气管2和A输气管3与井中抽水装置26相接；井中抽水装置26与A排水管5的进水口相接；A排水管5的出水口与沉砂池11相接；沉砂池11与排水沟12相接；水泵抽水装置39中的控制水泵进水口阀门29与A排水管5的横向段相接，水泵抽水装置39中的控制水泵排水口阀门30与A排水管5的竖向段相接。

本实用新型的有益效果：

1、本系统实现了由传统的分散抽水到集中抽水的转变，解决了在降水过程中，建筑队与降水队交叉施工干扰的问题；

2、本系统既有效的提高了设备效率，又有效地避免了地下水的过量抽取，既保护了地下水纹环境，又最大限度地节约了大量的电能；

3、本系统在基坑垫层铺好后，进入非常轻松的维护状态，只要一个人工，就可以很好地维护一个200口井以上的降水工程，维护成本极低；

4、本系统彻底杜绝了分散管井降水工艺中电线满场地跑的不安全隐患；

5、本系统解决了漏电跳闸问题，实现了永远不再烧泵的保护功能，使系统工作非常稳定可靠，操作简单、安全系数高；

6、本系统省掉了传统管井降水工艺中的封井环节，把封井费用用来抵消铺设输气管路的费用，使本系统和分散抽水系统相比，投入成本不会增加太多，但极大地提高了该系统的推广竞争优势；

7、本系统在降水结束后，留下了永久的采集地下水功能通道，如果出现险情，可以再次轻松恢复原来的降水系统功能；

8、本系统使管井降水施工更加文明、环保、节能、安全。

附图说明

附图1是管井降水系统的结构示意图。

附图2是基坑开挖时的管井降水平面布置效果图。

附图3是底板浇筑完成后的管井降水平面布置效果图。

附图中1是气路换向装置、2是B输气管、3是A输气管，4是A抽水装置、5是A排水管、6是空压机、7是A电动抽水泵、8是进气口、9是出气口、10是B抽水装置、11是沉砂池、12是排水沟、13是井中水位检测装置、14是空压机进气口气压检测装置、15是排水管出水口水压检测装置、16是受水位控制的气阀、17是气动控制进水阀、18是排气单向阀、19是管井筒、20是A-1排水管、21是排气单向阀、22是气口大小调节阀、23是排水单向阀、24是A-1输气管、25是无水关闭排水阀、26是井中抽水装置、27是单向阀、28是阀门、29是控制水泵进水口阀门、30是控制水泵排水口阀门、31是浇筑完成后的底板、32是基坑周边水泥路、33是A自动控制阀门、34是B自动控制阀门、35是C自动控制阀门、36是D自动控制阀门、37是E自动控制阀门、38是空压机出气口气压检测装置、39是水泵抽水装置、40是B电动抽水泵、41是B-1输气管、42是B-1排水管，43是A气压控制阀门，44是B气压控制阀门，45是F自动控制阀门。

具体实施方式

对照附图，一种采用空压机和水泵集中抽水的管井降水系统，其结构包括气路换向装置1、B输气管2、A输气管3、A排水管5、空压机6、进气口8、出气口9、沉砂池11、排水沟12、井中抽水装置26、水泵抽水装置39；其中，空压机6的进气口8与气路换向装置1中的A气压控制阀门43、D自动控制阀门36、E自动控制阀门37相接；空压机6的出气口9与气路换向装置1中的B气压控制阀门44、A自动控制阀门33、B自动控制阀门34相接；气路换向装置1与B输气管2和A输气管3相接；B输气管2和A输气管3与井中抽水装置26相接；井中抽水装置26与A排水管5的进水口相接；A排水管5的出水口与沉砂池11相接；沉砂池11与排水沟12相接；水泵抽水装置39中的控制水泵进水口阀门29与浇筑完成后的底板31下边A排水管5的横向段相接，水泵抽水装置39中的控制水泵排水口阀门30与基坑周边A排水管5的竖向段相接，水位检测装置（13）与管井想通，A排水管5出水口处装有排水管出水口水压检测装置15。

所述沉砂池11可以沿着排水沟12选择适当的位置，增设适当数量的沉砂池11，每个沉砂池11都与A排水管5相连，有效的增加排水口数量，提高排水效率与节能效果。

所述的气路换向装置（1）包括A自动控制阀门（33）、B自动控制阀门（34）、C自动控制阀门（35）、D自动控制阀门（36）、E自动控制阀门（37）、空压机出气口气压检测装置（38）、F自动控制阀门（45）、A气压控制阀门（43）、B气压控制阀门（44）、空压机进气口气压检测装置（14）、排水管出水口水压检测装置（15）和可编程plc控制器；其中，F自动控制阀门（45）与A气压控制阀门（43）相接，A气压控制阀门（43）与D自动控制阀门（36）、E自动控制阀门（37）相接； B气压控制阀门（44）与A自动控制阀门（33）、B自动控制阀门（34）相接；在空压机（6）的进气口（8）与D自动控制阀门（36）、E自动控制阀门（37）之间有空压机进气口气压检测装置（14）；空压机（6）的出气口（9）与A自动控制阀门（33）、B自动控制阀门（34）之间有空压机出气口气压检测装置（38）；排水管出水口水压检测装置（15）处在A排水管（5）出水口处；D自动控制阀门（36）、B自动控制阀门（34）、C自动控制阀门（35）的左端与A输气管（3）相接；E自动控制阀门（37）、A自动控制阀门（33）、C自动控制阀门（35）的右端与B输气管（2）相接。

所述的气路换向装置1具体工作时：由可编程plc控制器中的程序根据空压机进气口气压检测装置14和排水管出水口水压检测装置15的检测信号控制气路换向装置1的工作状态，实现对B输气管2和A输气管3排气与充气选择时的换向功能；

气路换向装置1的工作状态一：F自动控制阀门45、A自动控制阀门33、D自动控制阀门36打开，E自动控制阀门37、B自动控制阀门34、C自动控制阀门35关闭，A输气管3排气，向B输气管2充气；当空压机进气口气压检测装置14检测到的气压低于设定值时，确定排气已完成，延时设定时间后，关闭D自动控制阀门36和E自动控制阀门37，并保持关闭状态，当排水管出水口水压检测装置15检测到的水压低于设定值时，确定排水结束，关闭A自动控制阀门33和B自动控制阀门34，结束注气，并保持关闭状态，当D自动控制阀门36、E自动控制阀门37、A自动控制阀门33和和B自动控制阀门34都是关闭状态时，打开C自动控制阀门35，让B输气管2、A输气管3内部气压自动找平衡，功能是通过管路降温法降低气体温度，实现输气管内的有压气体的回收再利用和节能目的，同时关闭F自动控制阀门45，使空压机处于空载状态提高节能效果，延时设定时间后，关闭C自动控制阀门35，打开F自动控制阀门45，开始执行换向，打开E自动控制阀门37、B自动控制阀门34，并保持，进入气路换向装置1的工作状态二。

气路换向装置1的工作状态二：F自动控制阀门45、E自动控制阀门37、B自动控制阀门34打开，A自动控制阀门33、D自动控制阀门36、C自动控制阀门35关闭，B输气管2排气，向A输气管3充气；当空压机进气口气压检测装置14检测到的气压低于设定值时，确定排气已完成，延时设定时间后，关闭D自动控制阀门36和E自动控制阀门37，并保持关闭状态，当排水管出水口水压检测装置15检测到的水压低于设定值时，确定排水结束，关闭A自动控制阀门33和B自动控制阀门34，结束注气，并保持关闭状态，当D自动控制阀门36、E自动控制阀门37、A自动控制阀门33和和B自动控制阀门34都是关闭状态时，打开C自动控制阀门35，让B输气管2、A输气管3内部气压自动找平衡，同时关闭F自动控制阀门45，延时设定时间后，关闭C自动控制阀门35，打开F自动控制阀门45，开始执行换向，打开A自动控制阀门33、D自动控制阀门36，并保持，进入气路换向装置1的工作状态一。

如此周而复始，气路换向装置1实现连续换向功能。A气压控制阀门43是可调单向阀，当空压机的进气口8达到设定的负压时，自动打开进气；B气压控制阀门44是可调单向阀，当空压机出气口9达到设定的压强时，自动打开放气。

所述的井中抽水装置26包括一模一样的两个装置A抽水装置4和B抽水装置10、A-1输气管24、A-1排水管20、受水位控制的气阀16、气动控制进水阀17、A排气单向阀18、管井筒19、B排气单向阀21、气口大小调节阀22、排水单向阀23、无水关闭排水阀25、B-1输气管41、B-1排水管42；其中，A-1输气管24与水位控制的气阀16、A排气单向阀18、B排气单向阀21相接，受水位控制的气阀16与气动控制进水阀17、气口大小调节阀22相连，无水关闭排水阀25与排水单向阀23串联，排水单向阀23与A-1排水管20串联，B排气单向阀21、气口大小调节阀22、气动控制进水阀17、无水关闭排水阀25和排水单向阀23安装在A抽水装置4的罐体内，受水位控制的气阀16安装在A抽水装置4的罐体外；所述B-1输气管41与B输气管2相通，所述B-1排水管42与A排水管5相通，所述A-1输气管24与A输气管3相通，所述A-1排水管20与A排水管5相通。

所述的井中抽水装置26具体工作时：

首先，井中的A抽水装置4利用空压机6提供的少量真空负压，完成吸水过程；

其次，通过气路换向装置1转换，向A抽水装置4注入高压气体,注入高压气体时，首先关闭气动控制进水阀17；

再次，增压，排空A抽水装置4中已吸入的水，当A抽水装置4中水排空后，无水关闭排水阀25自动关闭，有效阻止气体进入A-1排水管20中；B抽水装置10与A抽水装置4工作状态刚好相反，当A抽水装置4在吸水时，B抽水装置10在排水，当A抽水装置4在排水时，B抽水装置10在吸水；

如此，不断地重复以上过程，每口井实现间隙性连续抽水；

水位控制的气阀16的功能是：当水位达到设定的上水位时，打开，当水位降到设定的下水位时，关闭，实现水位自动控制、节能、延长使用寿命等功能；气动控制进水阀17的功能是：通过设定气口大小调节阀22开口大小，为气动控制进水阀17提供合适的工作气压，当气口大小调节阀22有高压气体流过时，气动控制进水阀17因获得工作气压而快速关闭，开始进入排水状态，排水速度很快，当水排空后，转换成通过B排气单向阀21向外排气，当A抽水装置4内部工作气压小于气动控制进水阀17阀芯自重+气动控制进水阀17阀芯上面的水压+气动控制进水阀17阀芯上面的水面气压的总和时，气动控制进水阀17快速打开，进入进水状态，由于气动控制进水阀17阀口径与开度大，进水速度也很快，进水与排水速度基本相等；A排气单向阀18提供降低井中气压的通道，注气时不通，排气时通；无水关闭排水阀25受水位控制，当A抽水装置4中水位升高时，自动打开，水排空后，无水关闭排水阀25自动关闭，有效阻止气体进入A-1排水管20中；排水单向阀23提供排水通道，当向A抽水装置4中注气时通，排气时不通。

所述的水泵抽水装置39包括A电动抽水泵7、变频控制器、控制水泵进水口阀门29、控制水泵排水口阀门30、单向阀27、阀门28、水位检测装置13、浇筑完成后的底板31、B电动抽水泵40；其中，A电动抽水泵7和B电动抽水泵40固定在浇筑完成后的底板31之上，A电动抽水泵（7）和B电动抽水泵（40）与A排水管（5）并联，控制水泵进水口阀门29与浇筑完成后的底板31下的A排水管5的横向管相连，控制水泵排水口阀门30与基坑周边的A排水管5的竖向段相连，水位检测装置（13）与管井相通；

所述A电动抽水泵7和B电动抽水泵40是完全相同的装置；

所述A电动抽水泵7根据设计排水量多少，设置适当的台数；

水泵抽水装置39的功能特征在于：1、当空压机6与A电动抽水泵7同时工作时，增加排水效果，使空压机6能够带动的井数量增多；2、空压机6与A电动抽水泵7也可以根据实际抽水情况，选择性独立参加工作，互为备用状态；3、随着上部建筑重量越来越重，可以抵消的地下水压也越来越大了，所以要求抽取地下水量也越来越少，因此，利用A电动抽水泵7加变频器控制器，根据地下水位检测装置13检测到的水位变化，可以轻松地设定A电动抽水泵7的工作状态，当水位达到上水位时，A电动抽水泵7开始抽水，当水位达到下水位时，A电动抽水泵7停止，通过变频器控制器，把水泵转速设定在额定转速的80%位置运行，目的是提高A电动抽水泵7的节能效果，这样，不仅有效地防止地下水的过量抽取，保护了地下环境，而且可以节约电能。

这种采用空压机和水泵集中抽水的管井降水系统具体工作时：把整个井群按照数量大约相等、位置从中间一分为二的方法分成A部分和B部分，A部分的井用井中抽水装置26上的A抽水装置4，其气管接到A输气管3上，B部分的井用井中抽水装置26上的B抽水装置10，其气管接到B输气管2上，整个井群的排水管全部接到A排水管5上，这样就为实现A部分和B部分井群间工作气体的相互交换提供必要条件，本系统在基坑底板浇筑完成之前，降水主要任务是输干基坑，以空压机工作为主，底板浇筑完成之后，降水主要任务是减少地下水对底板的浮力，可以关闭空压机，以电动抽水泵工作为主，所有管井在基坑打垫层时全部封好井口。实施本发明，效果很好。