一种基坑虹吸降水结构及其操作方法与流程

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体是一种基坑虹吸降水结构及其操作方法。


背景技术：

2.土中含水量的大小，对土体的强度影响特别大，含水量大时土体呈流塑状(如淤泥)，含水量小时土体呈坚硬状态。降低地下水位，土体的有效应力增加，会造成土体附加沉降，但这个沉降是可控的，沉降量也不大。基坑开挖时，利用基坑边降水技术，在控制好地下水位下降对周边环境的附加沉降影响的基础上，降低基坑周边土体的地下水位，可以减小围护体系的受力和变形，增加基坑的安全性，降低围护结构的造价。现有降水技术，利用深井降水，井管外设置过滤网，过滤网容易受损，过滤效果不可靠，并且损坏了也无法修复，再加水泵启停时水流的冲击，降水过程中容易带走土中的细颗粒，进而引发基坑周边土体空洞、道路塌陷、建筑物沉降等工程事故，降水风险较大，限制了基坑边降水的使用范围。
3.基坑底有承压水时，为了防止基坑开挖时发生突涌破坏，在基坑内或基坑外设置降水井，通过降水井的抽水，减少承压水头的水头。现有技术，降水井内需要放置潜水泵，造成降水井直径较大，一般为600～800mm，降水井的成孔、隔水层孔壁封堵、地下室底板封堵等施工均比较复杂，成本高。
4.对于工地施工建设时，通常需要将挖设的地基周围的地下水排掉，其一是便于继续建设；其二是能够保证该建设的使用寿命。现有技术对于基坑排水、基坑边排水以及基坑内的承压水降水都是采用水泵直接排水，大型排水泵的成本相对较高，而且不利于搬运。
5.故此亟需开发一种基坑虹吸降水结构及其操作方法来解决现有技术中的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基坑虹吸降水结构及其操作方法，能够采用简便的方式进行基坑降水，降低基坑降水成本，且结构简单，使用方便，以解决现有技术中存在的基坑边降水极易带走土中细颗粒、扩大降水适用范围的问题，以及承压水直径大，成孔施工、隔水层孔壁封堵、底板封堵等施工复杂、成本高的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种基坑虹吸降水结构，包括设置在基坑内或基坑外的若干降水井以及与降水井形成液位差的集水箱，若干降水井与集水箱之间设有若干用于连通的虹吸管，所述集水箱上设有集水管，所述虹吸管出水端上设有注水装置，若干虹吸管进水端分别连通在若干降水井内，且虹吸管出水端均连通在集水箱的集水管上，若干虹吸管通过注水装置实现虹吸反应。
9.作为本发明进一步的方案：位于降水井内虹吸管进水端上设有用于过滤的过滤器。
10.作为本发明进一步的方案：所述过滤器包括设置在虹吸管进水端上的钢丝骨架以及包覆在钢丝骨架上的过滤网，所述过滤网通过扎丝固定包覆在所述钢丝骨架上。
11.作为本发明进一步的方案：所述注水装置包括注水管和若干注水支管，若干注水支管的进水端连接在注水管上，且若干注水支管出水端分别连接在虹吸管上。
12.作为本发明进一步的方案：所述注水支管的出水端设有用于控制注水的注水阀门。
13.作为本发明进一步的方案：所述虹吸管出水端上设有用于控制出水的出水阀门。
14.作为本发明进一步的方案：还包括控制系统，所述控制系统包括若干智能控制单元、设置在若干降水井内的水位传感器以及设置在若干虹吸管上的水流传感器，任一虹吸管上对应的水流传感器、水位传感器均通过电信号连接在对应的智能控制单元上。
15.作为本发明进一步的方案：所述集水箱上设有用于排水的排水泵。
16.一种基坑虹吸降水结构的操作方法，所述方法包括如下步骤：
17.一：基坑虹吸降水结构施工及安装：
18.施工降水井：采用小孔成孔方式成孔，以及普通流程施工降水井；
19.安装虹吸降水管路系统：虹吸管进水端安装过滤器，虹吸管出水端安装出水阀，将虹吸管进水端放置于降水井中，虹吸管出水端放在集水管处；基坑局部开挖至集水箱标高，安装注水装置、集水箱，注水管接压力水源，若干注水支管与注水管连接，注水支管出水端安装注水阀，注水支管出水端连接虹吸管出水端侧边，若干虹吸管出水端与集水管连接，集水管出水口通向集水箱，安装排水泵，排水泵进水口连通集水箱，出水口通向基坑外。
20.安装自动控制系统：自动控制系统随虹吸管同时安装，在虹吸管进水端外侧壁上对应需要降水的最高水位和最低水位处分别设置一组水位传感器，在虹吸管出水端上设置水流传感器，注水阀门和出水阀门采用电控阀门，并将水位传感器、水流传感器、注水阀门和出水阀门均通过电信号连接在对应的智能控制单元上；
21.二：启动虹吸反应：
22.当基坑内土方开挖至需要降水的位置时，启动虹吸降水；
23.手动启动：关闭出水阀门，打开注水阀门，通过注水装置对虹吸管出水端逆向压力注水排气；当虹吸管注满水时，关闭注水阀门，打开出水阀门，虹吸降水启动；
24.自动启动：打开智能控制单元的开关，智能控制单元接收水位传感器的信号，判断降水井中的水位是否需要降水，智能控制单元接收水流传感器的信号，判断虹吸降水是否正在进行，初始启动时，降水井中水位高于最高降水水位，需要降水，水流传感器没有水流信号，需要启动虹吸，智能控制单元控制打开注水阀门，关闭出水阀门，通过注水支管对虹吸管出水端逆向压力注水排气，注水至设定时间后，关闭注水阀门，打开出水阀门，智能控制单元检测水流传感器的水流信号，若有水流信号，虹吸降水已启动，若检测不到水流信号，智能控制单元重复以上注水排气步骤，直至虹吸启动成功；
25.三：降水过程：
26.虹吸降水启动后，降水井中的水通过虹吸作用，从虹吸管流至集水管，再流至集水箱，启动排水泵，将集水箱中的水排至基坑外；
27.四：降水过程控制：
28.手动控制：虹吸降水启动后，当降水井中水位降至一定位置，降水井的涌水量与虹吸的流量一致时，虹吸降水过程保持稳定；虹吸降水断流而降水未到位，重新手动启动虹吸降水；
29.自动控制：降水井中水位降至最低降水水位后，虹吸管出水阀门关闭，虹吸降水停止；降水井中水位上升至最高降水后，智能控制单元控制打开虹吸管出水阀门，水流传感器检测水流信号，判断虹吸降水是否正在进行，出水端有水流信号，虹吸降水已开启，出水端无水流信号，智能控制单元控制重新注水启动虹吸；虹吸降水断流而降水未到位，智能控制单元控制重新注水启动虹吸；
30.五：收尾工作：降水结束后，材料回收，降水井封堵。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够采用简便的方式进行基坑降水，降低基坑降水成本，且结构简单，使用方便。
32.本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
33.图1是本发明实施例1中基坑虹吸降水结构的一种整体结构示意图；
34.图2是本发明实施例2中基坑虹吸降水结构的一种整体结构示意图；
35.图3是本发明实施例中过滤器的一种整体结构示意图；
36.图4是本发明实施例中基坑虹吸降水结构的原理示意图；
37.图5是本发明实施例中基坑挖设的实施场景图；
38.图6是本发明实施例中基坑虹吸降水结构的试验实施用场景示意图；
39.图7是本发明实施例中注水装置的试验实施用实施场景图。
40.图中各附图标记为：降水井1，集水箱2，虹吸管3，虹吸管进水端301，虹吸管出水端302，过滤器6，注水装置4，注水管41，注水支管42，注水阀门43，出水阀门44，控制系统5，智能控制单元51，水位传感器52，水流传感器53，集水管21，排水泵22，钢丝骨架61，过滤网62，扎丝63。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.实施例1，在本发明实施例中，参见图1、图3图4、图5、图6和图7所示，一种基坑虹吸降水结构，包括设置在基坑内或基坑外的若干降水井1以及与降水井1形成液位差的集水箱2，若干降水井1与集水箱2之间设有若干用于连通的虹吸管3，所述集水箱2上设有集水管21，所述虹吸管出水端302上设有注水装置4，若干虹吸管进水端301分别连通在若干降水井1内，且虹吸管出水端302均连通在集水箱2的集水管21上，若干虹吸管3通过注水装置4实现虹吸反应。
43.实施例中集水箱2与降水井1形成液位差，可以将集水箱2放置于基坑内，也可以将集水箱2放置于基坑外。在本实施例中，采用将集水箱2放置于基坑内的方式，最后将集水箱2内水排出即可。
44.在本实施例中，位于降水井1内虹吸管进水端301上设有用于过滤的过滤器6。所述过滤器6包括包覆在虹吸管进水端301上的钢丝骨架61以及包覆在钢丝骨架61上的过滤网
62，所述过滤网62通过扎丝63固定包覆在所述钢丝骨架51上。因为在常规使用中普通的降水井1，在降水井1外测都会包裹一道过滤网62，但是可靠性较差。本实施例的虹吸的降水井1中，在虹吸管进水口301设置过滤器6，在现有技术过滤的基础上采用更密的过滤网62，过滤掉更多更细的土颗粒。
45.在本实施例中，所述注水装置4包括注水管41和若干注水支管42，若干注水支管42的进水端连接在注水管41上，且若干注水支管42出水端分别连接在虹吸管3上。所述注水支管42的出水端设有用于控制注水的注水阀门43。所述虹吸管出水端302上设有用于控制出水的出水阀门44。
46.在本实施例中，所述集水箱2上设有用于排水的排水泵22。
47.实施例2，参见图2、图3图4、图5、图6和图7所示，本实施例与实施例1的区别在于：还包括控制系统5，所述控制系统5包括若干智能控制单元51、设置在若干降水井1内的水位传感器52以及设置在若干虹吸管3上的水流传感器53，任一虹吸管3上对应的水流传感器53、水位传感器52均通过电信号连接在对应的智能控制单元51上。
48.本实施例的优势在于：实施例1中，当土中水量较少时，可能很快就抽干，然后虹吸停止，虹吸管3中的水漏掉，等土中的水位再上升时，需要再次注水启动虹吸，比较麻烦。而本实施例中采用自动控制的方式：1、控制降水水位：水位高于某个水位(高水位)时自动启动虹吸降水，降到某个水位(低水位)后停止，不会超降。2、自动启动：在高于高水位的情况下，能自动启动虹吸降水，不需要人工干预。如果虹吸管3中没有水时，也能自动注水。
49.一种基坑虹吸降水结构的操作方法，所述方法包括如下步骤：
50.一：基坑虹吸降水结构施工及安装：
51.施工降水井1：采用小孔成孔方式成孔，以及普通流程施工降水井1；
52.安装虹吸降水管路系统：虹吸管3进水端安装过滤器6，虹吸管出水端302安装出水阀门44，将虹吸管进水端301放置于降水井1中，虹吸管出水端302放在集水管21处；基坑局部开挖至集水箱2标高，安装注水装置4、集水箱2，注水管41接压力水源，若干注水支管42与注水管41连接，注水支管42出水端安装注水阀，注水支管42出水端连接在虹吸管出水端302侧边，若干虹吸管出水端302与集水管21连接，集水管21出水口通向集水箱2，安装排水泵22，排水泵22进水口连通集水箱2，出水口通向基坑外。
53.安装自动控制系统：自动控制系统随虹吸管3同时安装，在虹吸管进水端301外侧壁上对应需要降水的最高水位和最低水位处分别设置一组水位传感器52，在虹吸管出水端302上设置水流传感器53，注水阀门43和出水阀门44采用电控阀门，并将水位传感器52、水流传感器53、注水阀门43和出水阀门44均通过电信号连接在对应的智能控制单元51上；
54.二：启动虹吸反应：
55.当基坑内土方开挖至需要降水的位置时，启动虹吸降水；
56.手动启动：关闭出水阀门44，打开注水阀门43，通过注水装置4对虹吸管出水端302逆向压力注水排气；当虹吸管注满水时，关闭注水阀门43，打开出水阀门44，虹吸降水启动；
57.自动启动：打开智能控制单元51的开关，智能控制单元51接收水位传感器52的信号，判断降水井中的水位是否需要降水，智能控制单元51接收水流传感器53的信号，判断虹吸降水是否正在进行，初始启动时，降水井1中水位高于最高降水水位，需要降水，水流传感器53没有水流信号，需要启动虹吸，智能控制单元51控制打开注水阀门43，关闭出水阀门
44，通过注水支管42对虹吸管出水端302逆向压力注水排气，注水至设定时间后，关闭注水阀门43，打开出水阀门44，智能控制单元51检测水流传感器53的水流信号，若有水流信号，虹吸降水已启动，若检测不到水流信号，智能控制单元51重复以上注水排气步骤，直至虹吸启动成功；
58.三：降水过程：
59.虹吸降水启动后，降水井1中的水通过虹吸作用，从虹吸管3流至集水管21，再流至集水箱2，启动排水泵22，将集水箱2中的水排至基坑外；
60.四：降水过程控制：
61.手动控制：虹吸降水启动后，当降水井1中水位降至一定位置，降水井的涌水量与虹吸的流量一致时，虹吸降水过程保持稳定；虹吸降水断流而降水未到位，重新手动启动虹吸降水；
62.自动控制：降水井中水位降至最低降水水位后，虹吸管3上的出水阀门44关闭，虹吸降水停止；降水井1中水位上升至最高降水后，智能控制单元51控制打开虹吸管3上的出水阀门44，水流传感器53检测水流信号，判断虹吸降水是否正在进行，出水端有水流信号，虹吸降水已开启，出水端无水流信号，智能控制单元51控制重新注水启动虹吸；虹吸降水断流而降水未到位，智能控制单元51控制重新注水启动虹吸；
63.五：收尾工作：降水结束后，材料回收，降水井封堵。
64.可以理解的，实施例1为手动式虹吸降水；实施例2为电控式虹吸降水。分别对应基坑虹吸降水结构的操作方法中步骤二的手动启动和电控启动。
65.基坑降水分为基坑内降水和基坑边降水。
66.第一种基坑内降水：基坑土方开挖前，需要把土里的水抽干，这样挖出来的土才能运出去(如果带水的土，土方车运的过程中一边走一边流，不能满足环保要求)，这种就属于基坑内的降水。
67.第二种基坑边降水：基坑边降水指的是基坑外的降水，目的主要是降低水位、减小水压力，有利于基坑的安全。
68.第三种承压水降水：承压水是存在地面以下很深的土中，水压很大，如果基坑内某个地方存在孔洞，会像泉水那样的涌上来。当基坑开挖比较深的时候，也需要不停的抽这种承压水，降低水压，防止这种水从基坑底的某些空洞涌出来。
69.常规的深井降水井成孔直径600～800mm。本发明实施例中的虹吸降水井的成孔直径300mm以内即可。成孔直径减小，会带来施工方面的很多便利，施工方便，成本降低。
70.本发明主要是用于第二种基坑边降水，以及第三种基坑内的承压水降水。
71.本发明提供了一种基坑虹吸降水结构及其操作方法，能够采用简便的方式进行基坑降水，降低基坑降水成本，对周边环境影响小，扩大基坑降水的适用范围，且结构简单，使用方便，可靠性高。
72.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
73.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。