一种应用于富水地区的地下抗浮结构的制作方法

本发明涉及地下抗浮结构，具体涉及一种应用于富水地区的地下抗浮结构。

背景技术：

1、地下结构工程中，需采取一系列措施以防止地下结构浮升或浮起。

2、现有技术中为了增强建筑物的结构抗浮能力，常见的加固措施包括设置抗浮锚固、增加结构重量、建造地下挡水墙和建立排水系统(设置排水系统以确保地下结构周围的地下水得到有效排放，减少地下水对结构的浮力影响)。

3、现有公开号为cn214994146u的中国实用新型专利公开了一种地下室抗浮结构，其包括地下室底板和集水坑，集水坑内设有排水组件，排水组件包括竖向固定穿过集水坑底壁的进水管，进水管与地下室底板下方的地下水相通。进水管的顶端封闭、底端敞口，进水管底部敞口部分缠绕包裹有纱布，通过纱布对进水进行过滤。

4、该专利通过排水组件实现自封闭，从而限制集水坑的最大进水量，减小了集水坑内的地下水漫入地下室的可能性。但随着时间的流逝，纱布上会逐渐积累土壤，此时纱布过滤地下水的能力下降，容易导致地下水排泄不及时。

5、为了解决上述问题，现有公开号cn115977168a的公开了一种地下室抗浮结构，包括地下室的底板，底板开设有多个蓄水槽，蓄水槽底部连通设置有延伸至土壤内的泄压管，泄压管底部封闭且周侧管壁开设有多个泄压孔，蓄水槽内设置有抽水泵，泄压管内上下滑动有连接管，连接管开设有与泄压孔一一对应的连接孔，底板设置有驱动组件，地下水水压上升时驱动组件驱动连接管向上滑动至连接孔与泄压孔相对准。虽然该专利实现了对泄压管上的泄压孔进行土壤清理，方便地下水进入泄压管，但是除了需要利用抽水泵抽水外，还需要驱动组件进行驱动连接管，增加了耗能，使用成本高。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种应用于富水地区的地下抗浮结构，解决了现有地下抗浮结构对泄压管进行土壤清理时由于需额外增设驱动组件从而造成耗能高的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、提供一种应用于富水地区的地下抗浮结构，其至少包括一个竖直设置在地下的泄压管，泄压管周向侧壁上开设多个用于地下水进入的透水孔，泄压管内竖直设置有浮动旋转清洗组件；浮动旋转清洗组件包括竖直设置在泄压管内部的旋转水管，旋转水管包括与抽水泵连通的连通管，连通管的周向侧壁上连通设置有多根呈曲线状的吸水管；多根吸水管分为两组，两组吸水管中心对称设置在连通管上，且两组吸水管的进水口方向相反设置；抽水泵用于将地下水从多根吸水管中汇入连通管中并导出泄压管，多根吸水管用于在吸水过程中带动连通管旋转；多根吸水管的进水口处均设置有用于清洗多个透水孔的刷毛；连通管的顶部设置有气囊，气囊漂浮在地下水上并用于带动连通管随地下水位上升或者下降；连通管的底部设置有与凸轮导向件配合的圆柱凸轮，圆柱凸轮用于将连通管的直线运动通过凸轮导向件转化为旋转运动；凸轮导向件的一端固定在泄压管的底部，凸轮导向件的另一端与圆柱凸轮滚动连接。

4、本方案中，抽水泵作为唯一的主动件，不仅起到抽取地下水的作用，且通过旋转水管将地下水在抽取过程中产生的部分动能转化为扭矩，从而带动旋转水管旋转，并利用其上的刷毛清理透水孔上的土壤，避免土壤沉积板结在透水孔上从而导致地下水排泄不及时；气囊可以利用地下水的浮力带动旋转水管随着地下水上升或者下降，使多个刷毛旋转的同时进行竖直运动，构成螺旋线运动，提高了刷毛对泄压管的清洁能力；圆柱凸轮和凸轮导向件配合能够将旋转水管的直线运动转化为旋转运动，从而在地下水位上升过程中，气囊带动旋转水管上升，同时旋转水管在圆柱凸轮和凸轮导向件配合下进行旋转，使刷毛在泄压管上进行螺旋线运动并进行清理，此过程充分利用了地下水的液压能；本方案能耗低，解决了现有地下抗浮结构对泄压管进行土壤清理时由于需额外增设驱动组件从而造成耗能高的问题。

5、进一步地，抽水泵的抽水口与导水管一端连通，导水管另一端穿过气囊与连通管的顶部连通，且导水管接头与气囊和连通管连通处均设置有旋转管接头。导水管与连通管顶部连通，相较于导水管与连通管侧壁连通，不会增加连通管的转动惯性矩，从而不影响连通管转动，且旋转管接头的设置可以使导水管与气囊与连通管相对旋转，避免导水管自身缠绕。

6、进一步地，每根吸水管在水平面和竖直面上的投影的圆心角均为90°，且每根吸水管与连通管相切设置。如此设置吸水管的形状，吸水管的进水口方向将与其螺旋圆在水平面上相切，从而可以为连通管提供最大的扭矩；吸水管的出水口方向与连通管在竖直方向上相切，从而可以使地下水在进入连通管的过程中流速影响最小。且吸水管在吸水时，地下水的液面也会随着降低，气囊会带着连通管下降，从而吸水管在旋转的时候也会下移，形成螺旋线运动。

7、进一步地，每根吸水管的内部均设置有特斯拉阀，特斯拉阀的出口与连通管连通。特斯拉阀具有单向导通的特性，使地下水方便进入吸水管而难以排出，方便克服吸水管在旋转过程中产生的离心力，方便抽水泵能够以常规功率进行抽水工作。

8、进一步地，凸轮导向件包括固定在泄压管底部上的固定柱，固定柱上对称设置有两块弧形板，两块弧形导向板上均旋转设置有滚柱；圆柱凸轮上对称设置有两个凸轮槽，两个滚柱分别滚动设置两个凸轮槽内。通过两个对称设置的滚柱分别滚动设置在两个凸轮槽内，不仅使连通管的直线运动转化为旋转运动，且通过两个滚柱的对称受力，使连通管的扭矩中心位于其轴线上，方便连通管更好的转动。

9、进一步地，圆柱凸轮的顶部设置有连接柱，连接柱与连通管的底部之间设置有超越离合器。由于气囊和圆柱凸轮的设置，在地下水位上升或者下降时，气囊都会带动连通管上下移动，从而连通管本身带动刷毛随着地下水位上升或者下降进行螺旋运动，而抽水泵工作时，吸水管会提供额外的扭矩，同时地下水位会下降，超越离合器的设置为了使连通管可以同时利用在吸水管扭矩和地下水位液压能；在抽水泵不工作时，连接柱的角速度大于连通管，连接柱可以为连通管提供扭矩；在抽水泵工作时，连接柱的角速度小于连通管，连接柱与连通管之间的旋转连接断开，连通管不会将扭矩传递至连接柱上。吸水管在抽水造成地下水位下降时，连通管在吸水管的带动下转动的圈数将更多，进而刷毛在排水时的螺旋运动相较于地下水位上升时的螺旋运动的导程更小，即刷毛在排水时的螺旋运动形成的螺旋线轨迹更加紧密，提高了单个刷毛与泄压管上的清理面积，增强了清理效果。

10、进一步地，圆柱凸轮和凸轮导向件上套设有呈中空圆柱状的密封套，密封套的两端均通过密封轴承分别固定在固定柱和连接柱上。密封套的设置使凸轮槽和滚珠均与地下水隔绝，避免了地下水阻碍凸轮槽和滚珠之间的滚动，同时也避免了清理下的土壤进入凸轮槽内。

11、进一步地，泄压管的顶部设置有呈圆台状的过渡管，凸轮槽的凸轮高度等于过渡管的高度，泄压管的顶部与过渡管的大径端连通。如此设置凸轮槽的高度，可以使气囊在过渡管中上下移动。呈圆台状的过渡管的设置，过渡管逐渐减少的管径，改变了地下水位上升过程的液压。地下水位上升过程中，地下水将汇聚在过渡管中，提高了气囊的上浮移动速度，便于气囊利用地下水的液压能以使连通管上的刷毛旋转。

12、进一步地，气囊呈球状，气囊的直径大小位于过渡管的大径端直径和其小径端直径的范围内。如此设置气囊的直径，使气囊上升过程中与过渡管的顶端开口接触，地下水将在过渡管的顶端开口处挤压气囊，可以使气囊密封过渡管。

13、进一步地，气囊的内部设置有气压传感器，气压传感器与上位机通信连接，上位机与抽水泵电连接。当泄压管中的地下水位上升带动气囊与密封管抵触时，气压传感器将检测到气囊内部的气压变大，从而抽水泵将基于气压传感器的信号启动，实现泄压管的自动排水功能。气压传感器的设置相较于直接现有技术直接在泄压管中设置液位传感器更加耐用，气压传感器由于设置在气囊内部，与地下水隔绝，使用寿命更长。

14、本发明公开了一种应用于富水地区的地下抗浮结构，其有益效果为：

15、本发明在对泄压管进行土壤清理时无需额外增设驱动组件来提供驱动力，将抽水泵作为唯一的主动件。抽水泵不仅起到抽取地下水的作用，且通过旋转水管将地下水在抽取过程中的动能部分转化为扭矩，从而带动旋转水管旋转，并利用其上的刷毛清理透水孔上的土壤，避免土壤沉积板结在透水孔上从而导致地下水排泄不及时。