本發(fā)明涉及一種采用空壓機和水泵集中抽水的管井降水系統(tǒng)，屬于地下工程管井降水領域。

背景技術(shù)：

目前地下工程中的管井降水，都是采用在每口管井中放入潛水泵抽水，屬于分散抽水方式，當井多時，用的泵也多，這時就會產(chǎn)生很多如下不良情況：

1、故障點多；

2、修理費用多；

3、電線問題：降水布的電線長而多，像網(wǎng)狀一樣布滿施工現(xiàn)場，既不文明，也不安全，怎么做都無法達到施工用電規(guī)范要求，而且線損大；明敷電線經(jīng)常被砸、壓、拉、造成的損壞故障多；如果電線暗敷預埋，穿管成本大；不穿管預埋，后期出問題，就無法修復，只有重新布線，成本會更大；

4、控制電柜問題：為了達到按需抽水節(jié)約用電目的，如果每臺泵都裝自動化控制柜，電柜數(shù)量就會很多，投入成本高；在施工中，電柜會發(fā)生被碰壞情況；土建工人圖方便，私自掛電現(xiàn)象頻頻發(fā)生，屢禁不止，這是件既損電費、安全系數(shù)又低的問題；

5、回填土造成的問題：已經(jīng)布好的電纜和電柜，經(jīng)常因需要配合土建施工和回填土施工，而不得不多次臨時改線路移電柜；特別是回填土時，對四周邊井、線路、管路和沉沙井毀壞極大，有的井很難修復，不得不報廢，好多邊井因回填土擠壓變形，井中泥沙淤積增多，致使水泵提不出而被淤積在泥沙中；結(jié)果是既費錢又費工，井還是不能正常工作，導致工作效率極低；

6、水泵高溫與燒壞問題：由于每口井中的出水量不一樣多，假設沒有自動水位控制的泵，泵與泵之間不能自動平衡調(diào)整出水量多少，就會因水不夠抽而空轉(zhuǎn)，空耗電現(xiàn)象嚴重；還有，因出水量不同造成井中水位有高有低，導致有的水泵因水少而高溫，高溫導致泵葉與水管中鈣質(zhì)水垢增多，堵泵葉與水管現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重影響抽水效率；因水泵脫水而燒壞現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生；

7、跳閘問題：常常因某電線漏電或某一臺泵燒壞而引起跳閘現(xiàn)象怎么也避免不了，不得不增加巡視頻率，管理成本高、且安全系數(shù)低；

8、由于，井多、泵多、電柜多，電線成網(wǎng)、施工單位多、施工人員多、互相干擾的因素多，因此，故障率居高不下，不得不投入大量的人工，頻繁地檢查工作現(xiàn)場，雖然付出了大量的人工和繁重的勞動，還是不能盡如人意，不能確保萬無一失；

9、四周邊井，在回土結(jié)束后，因井口一直保留在地面上，所以和上部的建筑施工一直存在交叉干擾，無法避免；

10、由于井口穿個底板，抽水量無法隨著上部結(jié)構(gòu)的重量增加而適當減少，達不到節(jié)能與環(huán)保要求；

11、封井問題：降水結(jié)束時，封住穿過底板的井口也避免不了，而且有些井口因出水快且多，非常不容易封住，如果封井口質(zhì)量不高，還會留下隱患；

12、當封井結(jié)束后，不能夠?qū)崿F(xiàn)再次重新啟動原來的降水系統(tǒng)，如果此時由于某種原因需要重新啟動原來的降水系統(tǒng)，將無法實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的是一種采用空壓機和水泵集中抽水的管井降水系統(tǒng)，其目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在使用多個管井降水時采用空壓機和水泵集中抽水的管井降水系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種采用空壓機和水泵集中抽水的管井降水系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括氣路換向裝置1、B輸氣管2、A輸氣管3、A排水管5、空壓機6、進氣口8、出氣口9、沉砂池11、排水溝12、井中抽水裝置26、水泵抽水裝置39；其中，空壓機6的進氣口8與氣路換向裝置1中的A氣壓控制閥門43、D自動控制閥門36、E自動控制閥門37相接；空壓機6的出氣口9與氣路換向裝置1中的B氣壓控制閥門44、A自動控制閥門33、B自動控制閥門34相接；氣路換向裝置1與B輸氣管2和A輸氣管3相接；B輸氣管2和A輸氣管3與井中抽水裝置26相接；井中抽水裝置26與A排水管5的進水口相接；A排水管5的出水口與沉砂池11相接；沉砂池11與排水溝12相接；水泵抽水裝置39中的控制水泵進水口閥門29與A排水管5的橫向段相接，水泵抽水裝置39中的控制水泵排水口閥門30與A排水管5的豎向段相接。

本發(fā)明的有益效果：

1、本系統(tǒng)實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的分散抽水到集中抽水的轉(zhuǎn)變，解決了在降水過程中，建筑隊與降水隊交叉施工干擾的問題；

2、本系統(tǒng)既有效的提高了設備效率，又有效地避免了地下水的過量抽取，既保護了地下水紋環(huán)境，又最大限度地節(jié)約了大量的電能；

3、本系統(tǒng)在基坑墊層鋪好后，進入非常輕松的維護狀態(tài)，只要一個人工，就可以很好地維護一個200口井以上的降水工程，維護成本極低；

4、本系統(tǒng)徹底杜絕了分散管井降水工藝中電線滿場地跑的不安全隱患；

5、本系統(tǒng)解決了漏電跳閘問題，實現(xiàn)了永遠不再燒泵的保護功能，使系統(tǒng)工作非常穩(wěn)定可靠，操作簡單、安全系數(shù)高；

6、本系統(tǒng)省掉了傳統(tǒng)管井降水工藝中的封井環(huán)節(jié)，把封井費用用來抵消鋪設輸氣管路的費用，使本系統(tǒng)和分散抽水系統(tǒng)相比，投入成本不會增加太多，但極大地提高了該系統(tǒng)的推廣競爭優(yōu)勢；

7、本系統(tǒng)在降水結(jié)束后，留下了永久的采集地下水功能通道，如果出現(xiàn)險情，可以再次輕松恢復原來的降水系統(tǒng)功能；

8、本系統(tǒng)使管井降水施工更加文明、環(huán)保、節(jié)能、安全。

附圖說明

附圖1是管井降水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

附圖2是基坑開挖時，管井降水平面布置效果圖。

附圖3是管井降水在底板澆筑完成后平面布置效果圖。

附圖中1是氣路換向裝置、2是B輸氣管、3是A輸氣管，4是A抽水裝置、5是A排水管、6是空壓機、7是A電動抽水泵、8是進氣口、9是出氣口、10是B抽水裝置、11是沉砂池、12是排水溝、13是井中水位檢測裝置、14是空壓機進氣口氣壓檢測裝置、15是排水管出水口水壓檢測裝置、16是受水位控制的氣閥、17是氣動控制進水閥、18是排氣單向閥、19是管井筒、20是A-1排水管、21是排氣單向閥、22是氣口大小調(diào)節(jié)閥、23是排水單向閥、24是A-1輸氣管、25是無水關閉排水閥、26是井中抽水裝置、27是單向閥、28是閥門、29是控制水泵進水口閥門、30是控制水泵排水口閥門、31是澆筑完成后的底板、32是基坑周邊水泥路、33是A自動控制閥門、34是B自動控制閥門、35是C自動控制閥門、36是D自動控制閥門、37是E自動控制閥門、38是空壓機出氣口氣壓檢測裝置、39是水泵抽水裝置、40是B電動抽水泵、41是B-1輸氣管、42是B-1排水管，43是A氣壓控制閥門，44是B氣壓控制閥門，45是F自動控制閥門。

具體實施方式

對照附圖，一種采用空壓機和水泵集中抽水的管井降水系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括氣路換向裝置1、B輸氣管2、A輸氣管3、A排水管5、空壓機6、進氣口8、出氣口9、沉砂池11、排水溝12、井中抽水裝置26、水泵抽水裝置39；其中，空壓機6的進氣口8與氣路換向裝置1中的A氣壓控制閥門43、D自動控制閥門36、E自動控制閥門37相接；空壓機6的出氣口9與氣路換向裝置1中的B氣壓控制閥門44、A自動控制閥門33、B自動控制閥門34相接；氣路換向裝置1與B輸氣管2和A輸氣管3相接；B輸氣管2和A輸氣管3與井中抽水裝置26相接；井中抽水裝置26與A排水管5的進水口相接；A排水管5的出水口與沉砂池11相接；沉砂池11與排水溝12相接；水泵抽水裝置39中的控制水泵進水口閥門29與澆筑完成后的底板31下邊A排水管5的橫向段相接，水泵抽水裝置39中的控制水泵排水口閥門30與基坑周邊A排水管5的豎向段相接，A排水管5出水口處裝有排水管出水口水壓檢測裝置15。

所述沉砂池11可以沿著排水溝12選擇適當?shù)奈恢茫鲈O適當數(shù)量的沉砂池11，每個沉砂池11都與A排水管5相連，有效的增加排水口數(shù)量，提高排水效率與節(jié)能效果。

所述的氣路換向裝置1包括A自動控制閥門33、B自動控制閥門34、C自動控制閥門35、D自動控制閥門36、E自動控制閥門37、空壓機出氣口氣壓檢測裝置38、F自動控制閥門45、A氣壓控制閥門43、B氣壓控制閥門44、空壓機進氣口氣壓檢測裝置14、排水管出水口水壓檢測裝置15和可編程plc控制器；其中，F(xiàn)自動控制閥門45與A氣壓控制閥門43相接，A氣壓控制閥門43與D自動控制閥門36、E自動控制閥門37相接； B氣壓控制閥門44與A自動控制閥門33、B自動控制閥門34相接；在空壓機6的進氣口8與D自動控制閥門36、E自動控制閥門37之間有空壓機進氣口氣壓檢測裝置14；空壓機6的出氣口9與A自動控制閥門33、B自動控制閥門34之間有空壓機出氣口氣壓檢測裝置38；

D自動控制閥門36、B自動控制閥門34、C自動控制閥門35與A輸氣管3相接；E自動控制閥門37、C自動控制閥門35、A自動控制閥門33與B輸氣管2相接；所述排水管出水口水壓檢測裝置15處在A排水管5出水口處。

所述的氣路換向裝置1具體工作時：由可編程plc控制器中的程序根據(jù)空壓機進氣口氣壓檢測裝置14和排水管出水口水壓檢測裝置15的檢測信號控制氣路換向裝置1的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對B輸氣管2和A輸氣管3排氣與充氣選擇時的換向功能；

氣路換向裝置1的工作狀態(tài)一：F自動控制閥門45、A自動控制閥門33、D自動控制閥門36打開，E自動控制閥門37、B自動控制閥門34、C自動控制閥門35關閉，A輸氣管3排氣，向B輸氣管2充氣；當空壓機進氣口氣壓檢測裝置14檢測到的氣壓低于設定值時，確定排氣已完成，延時設定時間后，關閉D自動控制閥門36和E自動控制閥門37，并保持關閉狀態(tài)，當排水管出水口水壓檢測裝置15檢測到的水壓低于設定值時，確定排水結(jié)束，關閉A自動控制閥門33和B自動控制閥門34，結(jié)束注氣，并保持關閉狀態(tài)，當D自動控制閥門36、E自動控制閥門37、A自動控制閥門33和和B自動控制閥門34都是關閉狀態(tài)時，打開C自動控制閥門35，讓B輸氣管2、A輸氣管3內(nèi)部氣壓自動找平衡，功能是通過管路降溫法降低氣體溫度，實現(xiàn)輸氣管內(nèi)的有壓氣體的回收再利用和節(jié)能目的，同時關閉F自動控制閥門45，使空壓機處于空載狀態(tài)提高節(jié)能效果，延時設定時間后，關閉C自動控制閥門35，打開F自動控制閥門45，開始執(zhí)行換向，打開E自動控制閥門37、B自動控制閥門34，并保持，進入氣路換向裝置1的工作狀態(tài)二。

氣路換向裝置1的工作狀態(tài)二：F自動控制閥門45、E自動控制閥門37、B自動控制閥門34打開，A自動控制閥門33、D自動控制閥門36、C自動控制閥門35關閉，B輸氣管2排氣，向A輸氣管3充氣；當空壓機進氣口氣壓檢測裝置14檢測到的氣壓低于設定值時，確定排氣已完成，延時設定時間后，關閉D自動控制閥門36和E自動控制閥門37，并保持關閉狀態(tài)，當排水管出水口水壓檢測裝置15檢測到的水壓低于設定值時，確定排水結(jié)束，關閉A自動控制閥門33和B自動控制閥門34，結(jié)束注氣，并保持關閉狀態(tài)，當D自動控制閥門36、E自動控制閥門37、A自動控制閥門33和和B自動控制閥門34都是關閉狀態(tài)時，打開C自動控制閥門35，讓B輸氣管2、A輸氣管3內(nèi)部氣壓自動找平衡，同時關閉F自動控制閥門45，延時設定時間后，關閉C自動控制閥門35，打開F自動控制閥門45，開始執(zhí)行換向，打開A自動控制閥門33、D自動控制閥門36，并保持，進入氣路換向裝置1的工作狀態(tài)一。

如此周而復始，氣路換向裝置1實現(xiàn)連續(xù)換向功能。A氣壓控制閥門43是可調(diào)單向閥，當空壓機的進氣口8低于設定的負壓時，自動打開進氣；B氣壓控制閥門44是可調(diào)單向閥，當空壓機出氣口9超過設定的壓強時，自動打開放氣。

所述的井中抽水裝置26包括一模一樣的兩個裝置A抽水裝置4和B抽水裝置10、A-1輸氣管24、A-1排水管20、受水位控制的氣閥16、氣動控制進水閥17、A排氣單向閥18、管井筒19、B排氣單向閥21、氣口大小調(diào)節(jié)閥22、排水單向閥23、無水關閉排水閥25、B-1輸氣管41、B-1排水管42；其中，A-1輸氣管24與水位控制的氣閥16、A排氣單向閥18、B排氣單向閥21相接，受水位控制的氣閥16與氣動控制進水閥17、氣口大小調(diào)節(jié)閥22相連，無水關閉排水閥25與排水單向閥23串聯(lián)，排水單向閥23與A-1排水管20串聯(lián)，B排氣單向閥21、氣口大小調(diào)節(jié)閥22、氣動控制進水閥17、無水關閉排水閥25和排水單向閥23安裝在A抽水裝置4的罐體內(nèi)，受水位控制的氣閥16安裝在A抽水裝置4的罐體外；所述B-1輸氣管41與B輸氣管2相通，所述B-1排水管42與A排水管5相通，所述A-1輸氣管24與A輸氣管3相通，所述A-1排水管20與A排水管5相通。

所述的井中抽水裝置26具體工作時：

首先，井中的A抽水裝置4利用空壓機6提供的少量真空負壓，完成吸水過程；

其次，通過氣路換向裝置1轉(zhuǎn)換，向A抽水裝置4注入高壓氣體,注入高壓氣體時，首先關閉氣動控制進水閥17；

再次，增壓，排空A抽水裝置4中已吸入的水，當A抽水裝置4中水排空后，無水關閉排水閥25自動關閉，有效阻止氣體進入A-1排水管20中；B抽水裝置10與A抽水裝置4工作狀態(tài)剛好相反，當A抽水裝置4在吸水時，B抽水裝置10在排水，當A抽水裝置4在排水時，B抽水裝置10在吸水；

如此，不斷地重復以上過程，每口井實現(xiàn)間隙性連續(xù)抽水；

受水位控制的氣閥16的功能是：當水位達到設定的上水位時，自動打開，當水位降到設定的下水位時，自動關閉，實現(xiàn)水位自動控制、節(jié)能、延長使用壽命等功能；氣動控制進水閥17的功能是：通過設定氣口大小調(diào)節(jié)閥22開口大小，為氣動控制進水閥17提供合適的工作氣壓，當氣口大小調(diào)節(jié)閥22有高壓氣體流過時，氣動控制進水閥17因獲得工作氣壓而快速關閉，開始進入排水狀態(tài)，排水速度很快，當水排空后，轉(zhuǎn)換成通過B排氣單向閥21向外排氣，當A抽水裝置4內(nèi)部工作氣壓小于氣動控制進水閥17閥芯自重+氣動控制進水閥17閥芯上面的水壓+氣動控制進水閥17閥芯上面的水面氣壓的總和時，氣動控制進水閥17快速打開，進入進水狀態(tài)，由于氣動控制進水閥17閥口徑與開度大，進水速度也很快，進水與排水速度基本相等；A排氣單向閥18提供降低井中氣壓的通道，注氣時不通，排氣時通；無水關閉排水閥25受水位控制，當A抽水裝置4中水位升高時，自動打開，水排空后，無水關閉排水閥25自動關閉，有效阻止氣體進入A-1排水管20中；排水單向閥23提供排水通道，當向A抽水裝置4中注氣時通，排氣時不通。

所述的水泵抽水裝置39包括A電動抽水泵7、控制水泵進水口閥門29、控制水泵排水口閥門30、單向閥27、閥門28、水位檢測裝置13、澆筑完成后的底板31、B電動抽水泵40；A電動抽水泵7和B電動抽水泵40固定在澆筑完成后的底板31之上，A電動抽水泵7和B電動抽水泵40是完全相同的裝置，可以任意選擇適當?shù)奈恢门cA排水管5并聯(lián)，控制水泵進水口閥門29與澆筑完成后的底板31下的A排水管5的橫向段相連，控制水泵排水口閥門30與基坑周邊的A排水管5的豎向段相連，水位檢測裝置（13）與管井相通，根據(jù)設計排水量多少，可以設置適當?shù)腁電動抽水泵7的臺數(shù)；

水泵抽水裝置39的功能特征在于：1、當空壓機6與A電動抽水泵7同時工作時，增加排水效果，使空壓機6能夠帶動的井數(shù)量增多；2、空壓機6與A電動抽水泵7也可以根據(jù)實際抽水情況，選擇性獨立參加工作，互為備用狀態(tài)；3、隨著上部建筑重量越來越重，可以抵消的地下水壓也越來越大了，所以要求抽取地下水量也越來越少，因此，利用A電動抽水泵7加變頻器控制器，根據(jù)地下水位檢測裝置13檢測到的水位變化，可以輕松地設定A電動抽水泵7的工作狀態(tài)，當水位達到上水位時，A電動抽水泵7開始抽水，當水位達到下水位時，A電動抽水泵7停止，通過變頻器控制器，把水泵轉(zhuǎn)速設定在額定轉(zhuǎn)速的80%位置運行，目的是提高A電動抽水泵7的節(jié)能效果，這樣，不僅有效地防止地下水的過量抽取，保護了地下環(huán)境，而且可以節(jié)約電能。

這種采用空壓機和水泵集中抽水的管井降水系統(tǒng)具體工作時：把整個井群按照數(shù)量大約相等、位置從中間一分為二的方法分成A部分和B部分，A部分的井用井中抽水裝置26上的A抽水裝置4，其氣管接到A輸氣管3上，B部分的井用井中抽水裝置26上的B抽水裝置10，其氣管接到B輸氣管2上，整個井群的排水管全部接到A排水管5上，這樣就為實現(xiàn)A部分和B部分井群間工作氣體的相互交換提供必要條件，本系統(tǒng)在基坑底板澆筑完成之前，降水主要任務是輸干基坑，以空壓機工作為主，底板澆筑完成之后，降水主要任務是減少地下水對底板的浮力，可以關閉空壓機，以電動抽水泵工作為主，所有管井在基坑打墊層時全部封好井口。實施本發(fā)明，效果很好。