一种回灌系统及控制方法

1.本发明涉及基坑回灌技术领域，尤其涉及一种回灌系统及控制方法。


背景技术：

2.近年来，随着城市地下空间开发力度的不断增大，大批深基坑工程出现在城市建设项目中。承压水是指充满于上下两隔水层之间的含水层中的水，承压水所在的地质层面称之为承压含水层。在软土富水地区，地面以下常出现多处承压含水层。承压含水层能够承受压力，当上覆的隔水层被凿穿时，水能从穿孔处上升或喷出。因此，承压含水层中的高压力水头是威胁深基坑稳定性的重要因素。
3.倘若深基坑施工过程中未合理控制承压水，则会导致基坑突涌破坏或者基坑周边大范围内地层沉降的现象发生。为了减小基坑降水的不利影响，工程人员常在基坑外采用地下水回灌来补偿由于坑内降水而引起的坑外水位下降，并进一步控制地面沉降的发展。回灌包括埋设于地下的滤水管，滤水管侧壁开设有滤水孔，由地面向滤水管内通入水，滤水管内的水通过滤水孔流出。
4.然而，随着回灌时间的增加，滤水管侧壁的滤水孔容易产生堵塞，影响回灌效果，降低回灌效率。现有技术中，为解决回灌堵塞问题，通常采用定期回扬清淤的方法。具体地，在回灌井中，开启水泵抽出水中的堵塞物并排到地面的污水管道中，即使采用回灌井数多于抽水井数并配合定期回扬清淤的方法，回灌量依然会逐渐减少，而且该方法施工成本较高，并不能有效解决回灌效率降低的问题。
5.因此，亟需一种回灌系统及控制方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种回灌系统及控制方法，能够有效解决回灌过程中的堵塞问题，保证较高的回灌效率，且施工成本较低。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.第一方面，提供一种回灌系统，包括：
9.回灌管，包括管体以及密封设置于所述管体的端部的上封板和下封板，所述管体埋设于地下，所述管体的侧壁间隔设置有多个出水孔；
10.供水模块，包括供水管，所述供水管密封贯穿所述上封板并伸入所述管体内；
11.喷气模块，包括喷气管，所述喷气管密封贯穿所述上封板并伸入所述管体内，所述喷气管沿其延伸方向间隔设置有多个喷气口；
12.激振模块，包括激振管，所述激振管密封贯穿所述上封板并贴靠于所述管体的内壁，以将震动传递至所述管体。
13.作为本发明提供的回灌系统的优选方案，所述回灌管于地下深度h1至地下深度h2范围内设置有所述出水孔，h1≤h2；
14.所述喷气管包括第一平直管段和第一螺旋管段，所述第一螺旋管段的上端对应地
下深度d1，所述第一螺旋管段的下端对应地下深度d2，d1≤h1，d2≥h2，多个所述喷气口开设于所述第一螺旋管段上。
15.作为本发明提供的回灌系统的优选方案，所述激振管包括第二平直管段和第二螺旋管段，所述第二螺旋管段盘设于所述回灌管的内壁，所述第二螺旋管段的上端对应地下深度l1，所述第二螺旋管段的下端对应地下深度l2，l1≤h1，l2≥h2。
16.作为本发明提供的回灌系统的优选方案，所述供水模块还包括水泵机组，所述水泵机组的内腔与所述供水管连通，所述喷气模块还包括第一气泵，所述第一气泵的内腔与所述喷气管连通，所述激振模块还包括第二气泵，所述激振管为封闭式结构，所述第二气泵的内腔与所述激振管连通，以循环抽压所述激振管内的气体。
17.作为本发明提供的回灌系统的优选方案，所述供水管上设置有第一阀门，所述喷气管上设置有第二阀门，所述激振管上设置有第三阀门。
18.作为本发明提供的回灌系统的优选方案，所述供水管上还设置有第一流量计，所述第一流量计用于检测并记录所述供水管内的流量；
19.所述喷气管上还设置有第二流量计，所述第二流量计用于检测并记录所述喷气管内的气体流量；
20.所述激振管上还设置有第三流量计，所述第三流量计用于检测并记录所述激振管内的气体流量。
21.作为本发明提供的回灌系统的优选方案，所述回灌系统还包括控制模块，所述控制模块与所述水泵机组、所述第一气泵、所述第二气泵、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第一流量计、所述第二流量计以及所述第三流量计均通讯连接；
22.所述控制模块能够在所述第一流量计的检测值小于等于第一阈值时控制所述第一气泵和所述第二气泵启动。
23.作为本发明提供的回灌系统的优选方案，所述喷气口喷射出的气体压力为所述回灌管内的水压的3～6倍。
24.作为本发明提供的回灌系统的优选方案，所述管体采用钢管制成，所述供水管采用聚乙烯管材、聚丙烯管材和聚丁烯管材中的一种制备而成，所述喷气管和所述激振管均采用柔性材料制备而成。
25.第二方面，提供一种回灌系统控制方法，包括以下步骤：
26.检测所述供水管内的水流量；
27.若水流量小于等于第一阈值，则向所述喷气管内通入气体，以使气体通过所述喷气口喷射至所述出水孔处、以及使所述激振管产生震动，以震动清理所述出水孔；否则，停止向所述喷气管内通入气体、以及停止所述激振管的震动。
28.本发明的有益效果：
29.本发明提供一种回灌系统，包括回灌管、供水模块、喷气模块以及激振模块，回灌管包括管体以及密封设置于管体的端部的上封板和下封板，管体埋设于地下，且管体的侧壁间隔设置有多个出水孔。供水模块包括供水管，供水管密封贯穿上封板并伸入管体内，用于输送回灌水至回灌管内，回灌管内的回灌水通过多个出水孔渗透至土层。在回灌一段时间后，出水孔位置容易被淤泥堵塞，此时可通过喷气模块和激振模块清理淤堵的出水孔。具体地，喷气模块包括喷气管，喷气管密封贯穿上封板并伸入管体内，喷气管上沿其延伸方向
间隔设置有多个喷气口，喷气管用于输送气体，并通过多个喷气口喷射高压气体至出水孔处及出水孔周围，从而清理出水孔处的淤泥，使出水孔恢复渗透功能。激振模块包括激振管，激振管密封贯穿上封板并贴靠于管体的内壁，激振管能够产生震动，并将震动传递至管体，以震动清理出水孔周围的堵塞物。相比于现有技术，本技术提供的回灌系统中，喷气模块和激振模块共同作用，有效解决了回灌过程中的堵塞问题，保证了较高的回灌效率，且降低了施工成本。
30.本发明还提供一种回灌系统控制方法，在回灌过程中实时监测供水管内的水流量，当水流量小于等于第一阈值时，则向喷气管内通入气体，以使气体通过喷气口喷射至出水孔处清理堵塞物、以及使激振管产生震动，以震动清理出水孔周围的堵塞物，当水流量恢复至大于第一阈值时，停止向喷气管内通入气体、以及停止激振管的震动。该回灌系统控制方法在回灌过程中能够智能高效地实时清理淤堵，保证回灌效率。
附图说明
31.图1是本发明具体实施方式提供的回灌系统的结构示意图；
32.图2是本发明图1中a处的局部放大图；
33.图3是本发明具体实施方式提供的回灌系统控制方法的流程图。
34.图中：
35.1、回灌管；2、供水模块；3、喷气模块；4、激振模块；5、控制模块；
36.11、管体；12、上封板；13、下封板；111、出水孔；
37.21、供水管；22、水泵机组；23、第一阀门；24、第一流量计；
38.31、喷气管；32、第一气泵；33、第二阀门；34、第二流量计；
39.311、第一平直管段；312、第一螺旋管段；3121、喷气口；
40.41、激振管；42、第二气泵；43、第三阀门；44、第三流量计；
41.411、第二平直管段；412、第二螺旋管段；
42.100、地面。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
44.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
47.如图1和图2所示，本实施例提供一种回灌系统，在回灌过程中可及时清理淤堵。该回灌系统包括回灌管1、供水模块2、喷气模块3以及激振模块4。
48.参见图1，回灌管1包括管体11以及密封设置于管体11的端部的上封板12和下封板13。管体11埋设于地下，上封板12密封连接于管体11的上端，下封板13密封连接于管体11的下端。管体11的侧壁间隔设置有多个出水孔111。供水模块2包括供水管21，供水管21密封贯穿上封板12并伸入管体11内，用于输送回灌水至回灌管1内，回灌管1内的回灌水通过多个出水孔111渗透至土层。
49.在回灌一段时间后，出水孔111位置容易被淤泥堵塞，此时可通过喷气模块3和激振模块4清理淤堵的出水孔111。具体地，参见图1和图2，喷气模块3包括喷气管31，喷气管31密封贯穿上封板12并伸入管体11内，喷气管31上沿其延伸方向间隔设置有多个喷气口3121，喷气管31用于输送气体，并通过多个喷气口3121喷射高压气体至出水孔111处及出水孔111周围，从而清理出水孔111处的淤泥，使出水孔111恢复渗透功能。激振模块4包括激振管41，激振管41密封贯穿上封板12并贴靠于管体11的内壁，激振管41能够产生震动，并将震动传递至管体11，以震动清理出水孔111周围的堵塞物。
50.相比于现有技术，本技术提供的回灌系统中，喷气模块3和激振模块4共同作用，有效解决了回灌过程中的堵塞问题，保证了较高的回灌效率，且降低了施工成本。
51.本实施例中，回灌管1的管体11采用钢管制成，其具有较高的强度，能够承受水压和高压气体的冲击。可选地，管体11采用q235钢材料的桥式滤水管，桥式滤水管的滤水孔即为上述的出水孔111。所选桥式滤水管的公称直径为250mm～350mm，其底部通过下封板13封闭，顶部的上封板12上预留有用于穿设供水管21、喷气管31和激振管41的通孔。
52.本实施例中，回灌管1的管体11于地下深度h1至地下深度h2范围内设置有出水孔111，h1≤h2。参见图1，地下深度为自地面100向下的垂直距离。地下深度h1至地下深度h2范围即为回灌目标深度范围，该范围在回灌施工前已获知。示例性地，h1为5m，h2为10m。即，自地下5m至10m深度范围内对应的土层为所需回灌施工的土层。因此，可在管体11侧壁上对应地下5m至10m深度范围内设置多个出水孔111。
53.进一步地，多个出水孔111在管体11的侧壁上呈圆周阵列分布，以保证出水的均匀性。
54.本实施例中，供水模块2还包括水泵机组22，水泵机组22的内腔与供水管21连通，用于将水泵送至供水管21内。供水管21采用高强度耐腐蚀的塑料管制备而成，示例性地，可采用聚乙烯管材、聚丙烯管材和聚丁烯管材中的一种制备而成，公称直径为40mm-75mm，底部不封闭，可自由进出水。
55.本实施例中，喷气模块3还包括第一气泵32，第一气泵32的内腔与喷气管31连通，用于向喷气管31内输送气体，以使喷气管31上的喷气口3121喷射出高压气体，高压气体进
而喷射至出水孔111处，以清理淤泥等堵塞物。
56.可选地，参见图1，喷气管31包括第一平直管段311和第一螺旋管段312。第一平直管段311的上端与第一气泵32连接，下端与第一螺旋管段312连接。第一螺旋管段312的下端延伸至回灌管1管体11的底部。第一螺旋管段312的上端对应地下深度d1，即，第一螺旋管段312的上端与地面100的垂直距离为d1。第一螺旋管段312的下端对应地下深度d2，即，第一螺旋管段312的下端与地面100的垂直距离为d2。d1≤h1，d2≥h2，多个喷气口3121开设于第一螺旋管段312上。也就是说，第一螺旋管段312的延伸范围至少涵盖回灌目标深度范围，以使喷射管的喷射范围大于等于回灌管1的出水范围，保证全部的出水孔111都能够被喷射清理。
57.示例性地，h1为5m，h2为10m；d1为5m，d2为10m。喷射口的布设范围和出水孔111的布设范围均恰好对应于回灌目标深度范围。或者，h1为5m，h2为10m；d1为4.8m，d2为10.2m。喷射口的布设范围大于出水孔111的布设范围，以确保所有出水孔111都能够被喷射清理。
58.由于出水孔111成圈布设于回灌管1的管体11上，因此，通过设置第一螺旋管段312，能够增加喷气管31在回灌管1内的延伸长度，增加喷气管31的布设空间，使成圈布设的出水孔111都能够得到清理。而在第一螺旋管段312和第一气泵32之间设置第一平直管段311，能够将气体顺利输送至第一螺旋管段312内，减少气体流动过程中的阻力。
59.优选地，喷气管31采用柔性材料制备而成，容易弯折形成第一螺旋管段312，其公称直径为25mm-40mm。本实施例中，喷气管31采用半柔性塑料管制备而成，在方便弯折加工的同时，还具备一定的强度，能够承受气体的冲击压力。进一步地，第一螺旋管段312的螺旋半径根据回灌管1的实际内径确定，一般略小于回灌管1的内径尺寸。
60.本实施例中，激振模块4还包括第二气泵42，激振管41为封闭式结构，第二气泵42的内腔与激振管41连通，以循环抽压激振管41内的气体，从而使激振管41产生震动，并将震动传递至管体11，进而震动清理出水孔111处的堵塞物。
61.可选地，参见图1，激振管41包括第二平直管段411和第二螺旋管段412。第二平直管段411的上端与第二气泵42连接，下端与第二螺旋管段412连接。第二螺旋管段412的下端延伸至回灌管1的底部，并沿回灌管1内壁盘设。第二平直管段411用于使第二气泵42与第二螺旋管段412内的气体顺利循环，减少气体流动过程中的阻力。第二螺旋管段412的上端对应地下深度l1，即，第二螺旋管段412的上端与地面100的垂直距离为l1。第二螺旋管段412的下端对应地下深度l2，即，第二螺旋管段412的下端与地面100的垂直距离为l2。l1≤h1，l2≥h2，第二螺旋管段412的延伸范围至少涵盖回灌目标深度范围，以使震动清理范围大于等于回灌管1的出水范围，保证全部的出水孔111都能够被震动清理。
62.示例性地，h1为5m，h2为10m；l1为5m，l2为10m。激振管41与回灌管1内壁的接触范围(即震动清理范围)和出水孔111的布设范围均恰好对应于回灌目标深度范围。或者，h1为5m，h2为10m；l1为4.7m，l2为10.3m。震动清理范围大于出水孔111的布设范围，以确保所有出水孔111都能够被震动清理。
63.通过设置第二螺旋管段412，能够增加激振管41与回灌管1内壁的接触范围，保证震动清理的可靠性。
64.优选地，激振管41采用柔性材料制备而成，容易弯折形成第二螺旋管段412，其公称直径为25mm-40mm。本实施例中，激振管41采用半柔性橡胶材料制备而成。进一步地，第二
螺旋管段412的螺旋半径根据回灌管1的实际内径确定，一般略小于回灌管1的内径尺寸。
65.参见图1，供水管21上设置有第一阀门23和第一流量计24，第一阀门23用于控制供水管21的通断，第一流量计24用于检测并记录供水管21内的流量。喷气管31上设置有第二阀门33和第二流量计34，第二阀门33用于控制喷气管31的通断，第二流量计34用于检测并记录喷气管31内的气体流量。激振管41上设置有第三阀门43和第三流量计44，第三阀门43用于控制激振管41的通断，第三流量计44用于检测并记录激振管41内的气体流量。
66.进一步地，参见图1，回灌系统还包括控制模块5，控制模块5与水泵机组22、第一气泵32以及第二气泵42均通讯连接，以控制水泵机组22、第一气泵32以及第二气泵42的启闭。控制模块5与第一阀门23、第二阀门33以及第三阀门43均通讯连接，以控制第一阀门23、第二阀门33以及第三阀门43的启闭和开度。控制模块5与第一流量计24、第二流量计34以及第三流量计44均通讯连接，以获取第一流量计24、第二流量计34以及第三流量计44三者的检测值，从而获知供水管21、喷气管31和激振管41内的实时流量值。
67.控制模块5能够在第一流量计24的检测值小于等于第一阈值时控制第一气泵32和第二气泵42启动。当第一流量计24检测到供水管21的流量值小于等于第一阈值时，表明出水孔111处出现堵塞现象，第一流量计24向控制模块5发送信号，控制模块5接收该信号并发送指令，以控制第一气泵32和第二气泵42启动，以使喷气管31的喷气口3121喷射高压气体，从而喷射清理出水孔111，以及使激振管41产生震动，以震动清理出水孔111处的堵塞物。第一气泵32和第二气泵42启动后，控制模块5能够实时获取第二流量计34和第三流量计44的检测值，并根据实时检测的流量值控制第二阀门33和第三阀门43的开度，从而使喷气管31和激振管41内的气体流量值调整至合适值。示例性地，当淤堵情况较为严重时，可适量增大第二阀门33和第三阀门43的开度，进而增大喷气口3121喷射的气体压力以及增大激振管41的震动力，以快速有效地清理出水孔111。
68.当第一流量计24检测到供水管21的流量值恢复至大于第一阈值时，表明出水孔111处已清理完成，此时第一流量计24再次向控制模块5发送信号，控制模块5接收该信号并发送指令，以控制第一气泵32和第二气泵42关闭。
69.示例性地，第一阈值为80m3/h，当第一流量计24的检测值小于等于80m3/h时，控制模块5控制第一气泵32和第二气泵42自动开启。
70.优选地，喷气口3121喷射出的气体压力为回灌管1内的水压的3～6倍，以使高压气体能够穿过回灌管1内的回灌水，并喷射至出水孔111处。示例性地，回灌水压力为0.2mpa～0.4mpa，喷气口3121喷射出的气体压力为0.8mpa～1.6mpa，为回灌水压力的4倍。
71.本实施例提供的回灌系统，在施工时的具体步骤包括：
72.w1、将供水管21、喷气管31以及激振管41固定于回灌管1内，并在供水管21、喷气管31以及激振管41与上封板12连接处做密封措施；
73.w2、使用钻孔设备在地面100钻设若干所需深度的孔，孔径300mm-400mm，在每个孔内下放预装配完成的回灌管1，并使用砂或原浆回填，若干孔之间的间距根据实际回灌量需求设定；
74.w3、逐个孔下管完成后，将供水管21、喷气管31、激振管41分别同水泵机组22、第一气泵32以及第二气泵42连接，同时，安装好对应的阀门和流量计，并将各部件连接控制模块5。
75.待系统调试完成后，可进行回灌作业。
76.如图3所示，本实施例还提供一种回灌系统控制方法，采用如上所述的回灌系统进行控制，具体包括以下步骤：
77.s1、检测供水管21内的水流量。
78.具体地，通过第一流量计24检测供水管21内的水流量。
79.s2、若水流量小于等于第一阈值，则向喷气管31内通入气体，以使气体通过喷气口3121喷射至出水孔111处、以及使激振管41产生震动，以震动清理出水孔111；否则，停止向喷气管31内通入气体、以及停止激振管41的震动。
80.具体地，在步骤s2中，由控制模块5控制第一气泵32和第二气泵42启动，以使喷气管31的喷气口3121喷射高压气体、以及使激振管41震动清理出水孔111处淤泥。
81.当供水管21内水流量恢复至大于第一阈值时，停止向喷气管31内通入气体、以及停止激振管41的震动。该回灌系统控制方法在回灌过程中能够智能高效地实时清理淤堵，保证回灌效率。
82.需要说明的是，当上述回灌系统启动后，以上所有操作均通过控制模块5操控，以实现全自动控制，减少人为干预，提高回灌智能化和高效化。
83.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。