循环水箱内置射流器式降水系统的制作方法

文档序号:8861050阅读:772来源:国知局
循环水箱内置射流器式降水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种地基工程降水系统设备,尤其是一种适用于渗透系数K彡1.1574X10_4cm/s、含水量Wtl彡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系统设备。
【背景技术】
[0002]井点降水系统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系统”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系统,驱动与循环射流系统共同安装在地面系统基座上,使用时两大关键系统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系统随管埋入地下带来的诸多缺陷;结构部件方面除驱动系统电机、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,系统核心部分循环射流系统的水箱、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系统。

【发明内容】

[0003]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彡1.1574X 10-4cm/s、含水量Wtl彡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。
[0004]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系统,该系统包括驱动系统、循环射流系统以及抽水井管网系统共三大部分,其中循环射流系统是整个降水系统核心,而循环射流系统核心部件是循环水箱内置射流器,驱动系统与循环射流系统共同安装坐落在地基上的钢制系统基座上。驱动系统包括电机、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。循环射流系统包括循环水箱、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系统基座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;射流器垂直插入内置在循环水箱内,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。抽水井管网系统自下而上包括滤管、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Φ 100?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。三大系统之间连接: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、循环射流两大系统之间连接。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、循环射流两大系统之间连接,同时抽水井管网系统也通过循环射流系统完成与驱动系统即三大系统之间的全部连接。
[0005]降水系统启动时,先低功率开动驱动系统电机驱动离心泵,开泵压力要小些,控制在0.1?0.3MPa范围,排除系统管路中大部空气形成较低负压,系统从地基中抽取的地下水会通过抽水井管网系统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,使降水系统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,可将驱动系统开至高功率,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,在驱动系统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系统各单井点经滤管、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系统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。
[0006]下循环管上阀门可以调节进入离心泵工作水流大小,以控制整个系统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系统作用,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系统的工作水得到净化,保证整个降水系统的工作畅通。
[0007]本实用新型的优点在于:适用于大面积、渗透系数K彡1.1574X10_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系统。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型循环水箱内置射流器式降水系统原理示意图。
【具体实施方式】
[0009]一种循环水箱内置射流器式降水系统,该系统包括驱动系统、循环射流系统以及抽水井管网系统共三大部分,其中循环射流系统是整个降水系统核心,而循环射流系统核心部件是循环水箱4内置射流器5,驱动系统与循环射流系统共同安装坐落在地基19上的钢制系统基座I上,抽水井管网系统。
[0010]驱动系统包括电机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。循环射流系统包括循环水箱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壁距离系统基座1300?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
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