CN108411892B - 一种连续强排水管装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续强排水管装置，包括强排水管外管道、强排水管内管道、进气管、真空生成器、上端接头和下端接头，其中所述强排水管内管道、真空生成器设置在强排水管外管道内，上端接头和下端接头分别对强排水管外管道的上端和下端进行封堵，上端接头和下端接头上均开设有开口；强排水管内管道的一端与真空生成器的出气端连接及连通，强排水管内管道的另一端通过上端接头上的开口穿出上端接头；进气管的一端通过下端接头的开口穿入强排水管外管道内，并与真空生成器的进气端连接；所述强排水管外管道的外壁上开设有连通管内的滤眼，所述强排水管外管道上包覆有滤膜。

Description

一种连续强排水管装置

技术领域

本发明涉及地基排水固结领域，更具体地，涉及一种连续强排水管装置。

背景技术

目前来说，软土地基处理领域中最常用的方法之一是刚性强排水管的强排水固结法，此方法需要先抽真空，通过真空吸力和地下水压力将周围土体中的水吸入强排水管中，再由进气管向排水管底部注气，通过注入高压气体将强排水管内的水打出；反复的抽气注气，从而使得地基排水固结。

然而，刚性管型的强排水管已有过的专利，都未能彻底解决以下问题：

（1）就抽气后的注气，将强排水管中的水打出的同时也使得整个强排水管中不再拥有真空（其内气压大于一个大气压），再次抽真空时，需要先将排水管内的高压气体抽出；同时注气时的高压气体会沿着强排水管的滤眼挤压出，挤走强排水管附近土体中的水分；而且反复的注气抽气对土中水产生的正压和负压的反复，使得土中水排出不连续，且在转换之间也浪费了一部分施工时间，效率降低。

（2）强排水管不断被土中排出来的水灌满的过程中，地下水水压差的预压荷载作用逐渐消失，直至强排水管完全水满时其是压差为零，这个过程使得利用的地下水水压差逐渐减少，损失了排水的预压荷载压差。此点的不足是一个严重的缺陷。

可见现有的刚性强排水管的强排水固结法存在能源浪费较大、施工工期长、排水存在间隙且效率不高等不足之处。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的排水不连续、损失排水的预压荷载压差的技术缺陷，研发提供了一种连续强排水装置。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种连续强排水管装置，包括强排水管外管道、强排水管内管道、进气管、真空生成器、上端接头和下端接头，其中所述强排水管内管道、真空生成器设置在强排水管外管道内，上端接头和下端接头分别对强排水管外管道的上端和下端进行封堵，上端接头和下端接头上均开设有开口；强排水管内管道的一端与真空生成器的出气端连接及连通，强排水管内管道的另一端通过上端接头上的开口穿出上端接头；进气管的一端通过下端接头的开口穿入强排水管外管道内，并与真空生成器的进气端连接；所述强排水管外管道的外壁上开设有连通管内的滤眼，所述强排水管外管道上包覆有滤膜。

进行地基排水固结处理或地下水降水时，向进气管注入高压气体，气体从真空生成器的出气端高速排出，此时在真空生成器内形成真空负压，内管道外的强排水管道内的水全部被清空而迅速进入真空生成器，并不断地经由强排水管内管道跟随高速气流一起被排出地表，由此强排水管中形成真空。这样地下水水压和和真空生成器产生的负压共同形成的压差荷载使得地基土固结排出的水源源不断地进入强排水管外管道内部，强排水管外管道中的水持续被清空而进入真空生成器中，且连续不断地经由强排水管内管道随着高速气流一起被排出地表。其降水深度可远大于10m，起固结作用的压差荷载可远大于一个真空压力，对地基排水固结效果极佳，强排水管外管道内、强排水管内管道内始终保持清空状态，且强排水管外管道全长度范围内均处于高真空状态，土中水始终处于被排出状态，排水过程连续流畅，高效节能，极大的缩短的施工时间。

优选地，所述上端接头和下端接头上开设的开口均为圆形开口，圆形开口的尺寸与强排水管内管道/进气管的外径尺寸一致。

优选地，所述真空生成器包括喷嘴和接受套管，喷嘴和接受套管相对设置，喷嘴和接受套管之间留有间隙作为外部接口与强排水管外管道连通，喷嘴的一端作为进气端与进气管连接及连通；接受套管的一端作为出气端与强排水管内管道连接及连通。高速流体经过真空生成器内的喷嘴时后，形成的紊流射流。在紊流射流中，由于其中各个小团体是作杂乱运动的，因此它们不可避免地撞击射流两侧的静止空气，依靠流体的粘性，带动射流流体两侧的一些空气起向前运动，将真空生成器内的气体带走从而形成真空区域。真空区域处通过真空生成器外接口与强排水管外管道内部的水和气体连接，从而具有真空吸力。向进气管持续注入高压气体进行地基排水处理直至达到施工要求。

优选地，所述真空生成器呈圆柱状，其长度为100mm，直径为15mm；进气管的内径为5mm，外径为7mm，长为12m；强排水管内管道的内径为7.5mm，外径为9.5mm，长9.9m；强排水管外管道的直径为50mm，长为10m；上端接头呈圆饼状，其直径为50mm，高度为20mm，其中心有一直径为9.5mm的圆形开口，下端接头呈圆饼状，其直径为50mm，高度为20mm，其中心有一直径为7mm的圆形开口。

上述方案为实现连续强排水功能的装置的其中一个方案，本发明在提供以上方案的基础上，还提供了另外一种的能够实现同样功能效果的方案，其具体的方案如下：

一种连续强排水管装置，包括格栅式强排水管、真空生成器、上端接头、下端接头、进气管；其中格栅式强排水管的外壁上沿其轴向方向刻蚀有周期性分布的排水通道，格栅式强排水管的外壁上设置有滤膜；所述上端接头的内径与格栅式强排水管的外径相等，格栅式强排水管的顶端套入上端接头内，上端接头的内壁上沿其径向方向设置有密闭环，格栅式强排水管的顶端套入上端接头内时，密闭环对格栅式强排水管的排水通道的顶端进行密闭；所述下端接头的内径与格栅式强排水管的外径相等，格栅式强排水管的底端套入下端接头内，真空生成器设置在下端接头内，其出气端的外径与格栅式强排水管的内径相等，其出气端套取在格栅式强排水管的底端内；进气管穿出下端接头上的开口后与真空生成器的进气端连接及连通；真空生成器与格栅式强排水管的排水通道的底端连通。

进行地基排水固结处理或地下水降水时，向进气管注入高压气体，气体从真空生成器的出气端高速排出，此时在真空生成器内形成真空负压，格栅式强排水管排水通道中的水全部被清空而迅速进入真空生成器，并不断地经由格栅式强排水管跟随高速气流一起被排出地表，由此强排水管的排水通道中形成真空。这样地下水水压和和真空生成器产生的负压共同形成的压差荷载使得地基土固结排出的水源源不断地进入格栅式强排水管内部，格栅式强排水管排水通道中的水持续被清空而进入真空生成器中，且连续不断地经由格栅式强排水管随着高速气流一起被排出地表。其降水深度可远大于10m，起固结作用的压差荷载可远大于一个真空压力，对地基排水固结效果极佳，格栅式强排水管内始终保持清空状态，且格栅式强排水管全长度范围内均处于高真空状态，土中水始终处于被排出状态，排水过程连续流畅，高效节能，极大的缩短的施工时间。

优选地，所述格栅式强排水管采用外壁较厚的PVC管。

优选地，所述刻蚀的排水通道的深度占格栅式强排水管的壁厚的2/3。

优选地，所述下端接头采用PVC管制成，其外部包覆有滤膜。

优选地，所述下端接头上的开口为圆形开口。

优选地，所述真空生成器包括喷嘴和接受套管，喷嘴和接受套管相对设置，喷嘴和接受套管之间留有间隙作为外部接口与格栅式强排水管的排水通道的底端连通，喷嘴的一端作为进气端与进气管连接及连通；接受套管的一端作为出气端与格栅式强排水管的底端连接及连通。高速流体经过真空生成器内的喷嘴时后，形成的紊流射流。在紊流射流中，由于其中各个小团体是作杂乱运动的，因此它们不可避免地撞击射流两侧的静止空气，依靠流体的粘性，带动射流流体两侧的一些空气起向前运动，将真空生成器内的气体带走从而形成真空区域。真空区域处通过真空生成器外接口与格栅式强排水管排水通道内的水和气体连接，从而具有真空吸力。向进气管持续注入高压气体进行地基排水处理直至达到施工要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）整个排水过程完全连续，没有反复的注气和抽气，大幅缩减了工期，极大的节约了能源，提高了软土排水固结效率。

（2）始终完整地利用了地下水的自重应力，不存在地下水水压差损失的过程，再叠加真空吸力，形成的恒定的高压差荷载可远大于1个大气压，不仅极大地节约了能量，而且解决了普通抽水泵就无法将地下水降水深度超过10m的问题，软土排水固结效果高。

附图说明

图1为实施例1提供的连续强排水管装置的整体结构示意图。

图2为真空生成器的结构示意图。

图3为喷嘴的结构示意图。

图4为实施例2提供的连续强排水管装置的横向剖面示意图。

图5为实施例2提供的连续强排水管装置的整体结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种连续强排水管装置，包括强排水管外管道2、强排水管内管道1、进气管3、真空生成器6、上端接头8和下端接头9，其中所述强排水管内管道1、真空生成器6设置在强排水管外管道2内，上端接头8和下端接头9分别对强排水管外管道2的上端和下端进行封堵，上端接头8和下端接头9上均开设有圆形开口，圆形开口的尺寸与强排水管内管道1、进气管3的外径尺寸一致；强排水管内管道1的一端与真空生成器6的出气端连接及连通，强排水管内管道1的另一端通过上端接头8上的开口穿出上端接头8；进气管3的一端通过下端接头9的开口穿入强排水管外管道2内，并与真空生成器6的进气端连接；所述强排水管外管道2的外壁上开设有连通管内的滤眼4，所述强排水管外管道2上包覆有滤膜5。

设软土地基地下2-10m皆为待处理土层，真空生成器6为长约100mm，直径为15mm的圆柱状；进气管3的内径为5mm，外径为7mm，长12m；强排水管内管道1的内径为7.5mm，外径为9.5mm，长9.9m；强排水管外管道2的直径为50mm，长10m；上端接头8为直径50mm，高度为20mm的圆饼状，其中心有一直径为9.5mm的圆形开口，下端接头9为直径50mm，高度为20mm的圆饼状，其中心有一直径为7mm的圆形开口。

将真空生成器6的进气端、出气端分别连接进气管3、强排水管内管道1并用生料带及强力胶固定。将塑料胶涂在上端接头8和下端接头9外部，使其分别穿过强排水管内管道1和进气管3，并紧密连接至强排水管外管道2的上端和下端，所述强排水管外管道2上分布有很多滤眼4，且强排水管外管道2外部包有一层滤膜5。保证所有装置连接且接口处密封后，确定真空预压场区后对装置进行打设。

进行地基排水固结处理或地下水降水时，向进气管3注入高压气体，气体从真空生成器6的出气端高速排出，此时在真空生成器6内形成真空负压，强排水管外管道2中的水全部被清空而迅速进入真空生成器6，并不断地经由强排水管内管道1跟随高速气流一起被排出地表，由此强排水管的排水通道中形成真空。这样地下水水压和和真空生成器6产生的负压共同形成的压差荷载使得地基土固结排出的水源源不断地进入强排水管外管道2内部，强排水管外管道2中的水持续被清空而进入真空生成器6中，且连续不断地经由强排水管内管道1随着高速气流一起被排出地表。其降水深度可远大于10m，起固结作用的压差荷载可远大于一个真空压力，对地基排水固结效果极佳，强排水管外管道2内、强排水管内管道1内始终保持清空状态，且强排水管外管道2全长度范围内均处于高真空状态，土中水始终处于被排出状态，排水过程连续流畅，高效节能，极大的缩短的施工时间。

如图2、3所示，真空生成器6内部主要由喷嘴10和接受套管11组成。喷嘴10收缩段夹角为30°，扩散段夹角为15°，喷嘴10中间平直段长度为10mm，内径为2~3mm。其中，喷嘴10扩散段两翼的延长线正好交于接受套管11的平直段内。高速流体经过真空生成器6内的喷嘴10时后，形成的紊流射流。在紊流射流中，由于其中各个小团体是作杂乱运动的，因此它们不可避免地撞击射流两侧的静止空气，依靠流体的粘性，带动射流流体两侧的一些空气起向前运动，将真空生成器6内的气体带走从而形成真空区域。真空区域处通过真空生成器6外接口7与强排水管外管道2内部的水和气体连接，从而具有真空吸力。向进气管3持续注入高压气体进行地基排水处理直至达到施工要求。

实施例2

如图4、5所示，本实施例提供了一种连续强排水管装置，包括格栅式强排水管12、真空生成器6、上端接头15、下端接头16、进气管3；其中格栅式强排水管12的外壁上沿其轴向方向刻蚀有周期性分布的排水通道14，格栅式强排水管12的外壁上设置有滤膜5；所述上端接头15的内径与格栅式强排水管12的外径相等，格栅式强排水管12的顶端套入上端接头15内，上端接头15的内壁上沿其径向方向设置有密闭环17，格栅式强排水管12的顶端套入上端接头15内时，密闭环17对格栅式强排水管12的排水通道14的顶端进行密闭；所述下端接头16的内径与格栅式强排水管12的外径相等，格栅式强排水管12的底端套入下端接头16内，真空生成器6设置在下端接头16内，其出气端的外径与格栅式强排水管12的内径相等，其出气端套取在格栅式强排水管12的底端内；进气管3穿出下端接头16上的开口后与真空生成器6的进气端连接及连通；真空生成器6与格栅式强排水管12的排水通道14的底端连通。

设软土地基地下2-10m皆为待处理土层，真空生成器6为长约100mm，直径为15mm的圆柱状；进气管3的内径为5mm，外径为7mm，长12m；格栅式强排水管12的内径为7.5mm，外径为20mm，长9.9m，其外壁刻有数个深6mm的等间距排水通道14，排水通道14之间的为格栅13；上端接头15为内径20mm，高度为400mm的空心开口圆柱状，内部有一内径为7.5mm的密闭环17，密闭环17距上端接口底部约300mm，下端接头16为直径20mm，高度为500mm的单向开口空心圆柱，其下部中心有一直径为7mm的圆形接口。

将真空生成器6的进气端、出气端分别连接进气管3、格栅式强排水管12并用生料带及强力胶固定。将进气管3穿过下端接头16，格栅式强排水管12在连接下端接头16时，将待连接区域的滤膜5沿着格栅式强排水管12向上翻，在其格栅外表上涂一层塑料胶，将格栅式强排水管12和下端接头16连接使得格栅与下端接头16紧密连结在一起而排水通道14不受影响，将向上翻的滤膜5重新翻下来，使其刚好包裹住下端接头16及其与格栅式强排水管12的连接处。上端接头15与格栅式强排水管12的连接方式与下端接头16的相同，将格栅式强排水管12上部300mm的滤膜5沿强排水管向下翻，在上部300mm的所有格栅上涂上塑料胶，将格栅式强排水管12插入上端接头15深度300mm处使得密闭环17刚好密封住格栅式强排水管12的排水通道14的上部，将向下翻的滤膜5重新翻上来，使其刚好包裹住上端接头15及其与格栅式强排水管12的连接处。同时上端接头15的上部连接真空泵，更加高效的完成排水。将格栅式强排水管12与其上端接头15和下端接头16连接后，在其外壁上包裹与格栅式强排水管12同一块的滤膜5使其中的排水通道14具有良好的排水功能。保证所有装置连接且接口处密封后，确定真空预压场区后对装置进行打设。向进气管3持续注入高压气体进行地基排水处理直至达到施工要求。

进行地基排水固结处理或地下水降水时，向进气管3注入高压气体，气体从真空生成器6的出气端高速排出，此时在真空生成器6内形成真空负压，格栅式强排水管12排水通道14中的水全部被清空而迅速进入真空生成器6，并不断地经由格栅式强排水管12跟随高速气流一起被排出地表，由此强排水管的排水通道中形成真空。这样地下水水压和和真空生成器6产生的负压共同形成的压差荷载使得地基土固结排出的水源源不断地进入格栅式强排水管12内部，格栅式强排水管12排水通道14中的水持续被清空而进入真空生成器6中，且连续不断地经由格栅式强排水管12随着高速气流一起被排出地表。其降水深度可远大于10m，起固结作用的压差荷载可远大于一个真空压力，对地基排水固结效果极佳，格栅式强排水管12内始终保持清空状态，且格栅式强排水管12全长度范围内均处于高真空状态，土中水始终处于被排出状态，排水过程连续流畅，高效节能，极大的缩短的施工时间。

如图2、3所示，真空生成器6内部主要由喷嘴10和接受套管11组成。喷嘴10收缩段夹角为30°，扩散段夹角为15°，喷嘴10中间平直段长度为10mm，内径为2~3mm。其中，喷嘴10扩散段两翼的延长线正好交于接受套管11的平直段内。高速流体经过真空生成器6内的喷嘴10时后，形成的紊流射流。在紊流射流中，由于其中各个小团体是作杂乱运动的，因此它们不可避免地撞击射流两侧的静止空气，依靠流体的粘性，带动射流流体两侧的一些空气起向前运动，将真空生成器6内的气体带走从而形成真空区域。真空区域处通过真空生成器6外接口7与格栅式强排水管12排水通道14内的水和气体连接，从而具有真空吸力。向进气管3持续注入高压气体进行地基排水处理直至达到施工要求。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地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，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。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。

Claims (7)

1.一种连续强排水管装置，其特征在于：包括强排水管外管道、强排水管内管道、进气管、真空生成器、上端接头和下端接头，其中所述强排水管内管道、真空生成器设置在强排水管外管道内，上端接头和下端接头分别对强排水管外管道的上端和下端进行封堵，上端接头和下端接头上均开设有开口；强排水管内管道的一端与真空生成器的出气端连接及连通，强排水管内管道的另一端通过上端接头上的开口穿出上端接头；进气管的一端通过下端接头的开口穿入强排水管外管道内，并与真空生成器的进气端连接；所述强排水管外管道的外壁上开设有连通管内的滤眼，所述强排水管外管道上包覆有滤膜；

所述真空生成器包括喷嘴和接受套管，喷嘴和接受套管相对设置，喷嘴和接受套管之间留有间隙作为外部接口与强排水管外管道连通，喷嘴的一端作为进气端与进气管连接及连通；接受套管的一端作为出气端与强排水管内管道连接及连通；

喷嘴收缩段夹角为30°，扩散段夹角为15°，喷嘴中间平直段长度为10mm，内径为2～3mm；其中，喷嘴扩散段两翼的延长线正好交于接受套管的平直段内；

所述真空生成器呈圆柱状，其长度为100mm，直径为15mm；进气管的内径为5mm，外径为7mm，长为12m；强排水管内管道的内径为7.5mm，外径为9.5mm，长9.9m；强排水管外管道的直径为50mm，长为10m；上端接头呈圆饼状，其直径为50mm，高度为20mm，其中心有一直径为9.5mm的圆形开口，下端接头呈圆饼状，其直径为50mm，高度为20mm，其中心有一直径为7mm的圆形开口。

2.根据权利要求1所述的连续强排水管装置，其特征在于：所述上端接头上开设的圆形开口的尺寸与强排水管内管道的外径尺寸一致，所述下端接头上开设的圆形开口的尺寸与进气管的外径尺寸一致。

3.一种连续强排水管装置，其特征在于：包括格栅式强排水管、真空生成器、上端接头、下端接头、进气管；其中格栅式强排水管的外壁上沿其轴向方向刻蚀有周期性分布的排水通道，格栅式强排水管的外壁上设置有滤膜；所述上端接头的内径与格栅式强排水管的外径相等，格栅式强排水管的顶端套入上端接头内，上端接头的内壁上沿其径向方向设置有密闭环，格栅式强排水管的顶端套入上端接头内时，密闭环对格栅式强排水管的排水通道的顶端进行密闭；所述下端接头的内径与格栅式强排水管的外径相等，格栅式强排水管的底端套入下端接头内，真空生成器设置在下端接头内，其出气端的外径与格栅式强排水管的内径相等，其出气端套接在格栅式强排水管的底端内；进气管穿出下端接头上的开口后与真空生成器的进气端连接及连通；真空生成器与格栅式强排水管的排水通道的底端连通；

所述真空生成器包括喷嘴和接受套管，喷嘴和接受套管相对设置，喷嘴和接受套管之间留有间隙作为外部接口与格栅式强排水管的排水通道的底端连通，喷嘴的一端作为进气端与进气管连接及连通；接受套管的一端作为出气端与格栅式强排水管的底端连接及连通；

喷嘴收缩段夹角为30°，扩散段夹角为15°，喷嘴中间平直段长度为10mm，内径为2～3mm；其中，喷嘴扩散段两翼的延长线正好交于接受套管的平直段内。

4.根据权利要求3所述的连续强排水管装置，其特征在于：所述格栅式强排水管采用PVC管。

5.根据权利要求3所述的连续强排水管装置，其特征在于：所述刻蚀的排水通道的深度占格栅式强排水管的壁厚的2/3。

6.根据权利要求3所述的连续强排水管装置，其特征在于：所述下端接头采用PVC管制成，其外部包覆有滤膜。

7.根据权利要求3所述的连续强排水管装置，其特征在于：所述下端接头上的开口为圆形开口。