一种基于顶管工作井实现的跌水井及其改造工艺制造技术

一种基于顶管工作井实现的跌水井及其改造工艺，属于排水工程技术领域。本发明专利技术为了解决现有跌水井改造工艺复杂的问题，本发明专利技术包括井壁、上游雨水管、下游雨水管，上游雨水管和下游雨水管均与井壁连通，上游雨水管与下游雨水管形成高低落差，所述井壁内安装有碎流装置和至少一组消能装置，所述碎流装置布置在上游雨水管的出口位置，所述消能装置布置在碎流装置的下方，井底布置有格宾网箱石笼和消能墩。本发明专利技术解决了跌水井施工需另外新建，而现有顶管工作井需回填部分井腔改为普通检查井的矛盾问题，改造工艺部件少、施工简单，消能效果优良，无气爆现象，环保高效，节能节地，特别适用于大管径、大埋深、顶管施工的市政雨水主干管大高差跌水。大高差跌水。大高差跌水。

【技术实现步骤摘要】
一种基于顶管工作井实现的跌水井及其改造工艺


[0001]本专利技术涉及一种跌水井及基于顶管工作井实现的跌水井改造施工工艺，属于排水工程


技术介绍

[0002]跌水井是在井内水流产生跌落的井，起作用是减缓管渠内水流流速，防止管道内水流流速超过冲刷流速，改善管道内的水利条件。
[0003]现阶段，我国录入国标图集、工艺成熟、运用最广的跌水井适应工况为小管径、小流量、小高差跌水，且需要大开挖施工，无法满足在市政主干管建设中常见的大管径、大流量、大高差等工况跌水需求。图集无法覆盖常见工况的弊端越来越明显，如跌水井运行效果参差不齐，新建跌水井开挖面积大、占地过大，施工困难且不满足低碳环保、节能节地要求，对城市管理、跌水井运行维护都造成巨大压力。随着城市建设管理要求的日益提高，优化跌水井设计、妥善解决上述问题势在必行。
[0004]目前对于大管径、大流量、大高差跌水工艺主要有以下几种思路：(1)阶梯式跌水，在跌水井内壁设置楼梯，水流进入井体后沿阶梯跌落井底后流出。(2)旋流式跌水，跌水井分为内井筒和外井筒，水流从内外井筒围成的环形旋流空间，自上而下盘旋而下到达井底后出流，环形旋流空间设有隔板降低水流速度。(3)水力跌水消能，跌水井井底设置水力消能区，出水管的管底为消能区和跌水区的分界线，水流直落跌至井底后溢流流出。但是这三种跌水井均存在一定缺陷，具体表现为：
[0005](1)阶梯式跌水，阶梯式跌水每级跌差较小，约为0.2米，超过0.2米则水力冲击过大，影响跌水井井壁、阶梯使用寿命。因此，当进出水高差较大时，所需跌水阶梯级数就越多。不论采用螺旋阶梯还是采用折返阶梯，阶梯式跌水井占地面积都较大。
[0006](2)旋流式跌水，旋流式跌水井进水管应相切于井壁，且须在井筒设置护壁，工艺复杂、施工难度大。水流在内外井筒间旋流，入流水量较大、流速较高时，气爆现象无可避免。另外，在井底设置的水力消能层，仅能使水流稳定溢流，不足以消除水流旋流产生气旋最终导致气爆。
[0007](3)水力跌水消能，水力跌水消能仅利用井底水力消能区消能，水落势能较大，对井底冲击强，所产生的噪音大。当入流量较大时，消能效果较差，出水流速较高，对下游管网冲刷较严重。除跌差外，消能区高约3米，水力跌水井井深较大，施工维护困难。
[0008]另外，上述三种技术都需选址新建跌水井，无构筑物或材料重复利用。
[0009]基于上述技术问题，亟需提出一种新的跌水井及其施工工艺，以实现改造工艺简单、施工方便，且能够避免跌水井改造过程，需要大开挖施工的繁琐问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术研发目的是为了解决上述技术问题，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的
穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
[0011]本专利技术的技术方案：
[0012]一种基于顶管工作井实现的跌水井，包括井壁、上游雨水管、下游雨水管，上游雨水管和下游雨水管均与井壁连通，上游雨水管与下游雨水管形成高低落差，所述井壁内安装有碎流装置和至少一组消能装置，所述碎流装置布置在上游雨水管的出口位置，所述消能装置布置在碎流装置的下方，井底布置有格宾网箱石笼和消能墩。
[0013]优选的：所述碎流装置包括第一横梁和多个碎流管，第一横梁安装在井壁的两侧，多个碎流管采用倾斜的方式安装在第一横梁上。
[0014]优选的：所述消能装置包括多个第二横梁和多个消能管，第二横梁安装在井壁的两侧，多个消能管采用倾斜的方式安装在第二横梁上。
[0015]一种基于顶管工作井实现的跌水井改造工艺，包括以下步骤：
[0016]步骤1.利用顶管工作井施工后的发射坑或接收坑作为跌水井改造施工现场，在进水方向工作井底部放置格宾网箱石笼；
[0017]步骤2.在工作井底板上确定消能墩的位置，凿毛此处底板，支模浇筑消能墩；
[0018]步骤3.在井壁上分别安装第一横梁和第二横梁；
[0019]步骤4.将多个消能管采用倾斜方式安装在第二横梁上；
[0020]步骤5.将多个碎流管采用倾斜方式安装在第一横梁上。
[0021]优选的：步骤3中，在井壁上安装第一横梁和第二横梁时，在井壁上预留钢筋接头，利用钢筋焊接在预留的钢筋接头上，并支模浇筑，形成第一横梁和第二横梁。
[0022]优选的：步骤3中，在井壁上安装第一横梁和第二横梁时，在井壁上打入膨胀螺丝，将钢筋焊接在膨胀螺丝上，然后采用支模浇筑的方式，浇筑形成第一横梁和第二横梁。
[0023]优选的：所述第二横梁为不锈钢横梁，所述消能管为不锈钢矩形管，消能管采用卡箍方式固定安装在第二横梁上。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1.本专利技术利用现有构筑物，环保高效，节能节地。市政雨水主干管具有大管径、大埋深的特点，通常采用顶管等非开挖技术施工，而开挖施工占地过大，给地面活动造成不利影响，本专利技术利用现有顶管工作井，无需另外新建井体。
[0026]2.采用本专利技术的施工工艺改造的跌水井，具有消能效果优良，无气爆现象的优点。本专利技术可使跌落水流分散良好，掺气充分，水流进入出流区后释气充分，不产生气爆现象。
[0027]3.本专利技术的施工改造工艺简单，施工维护方便。本专利技术中采用的消能工有碎流栅、不锈钢方斜管、格宾网箱石笼、消能墩，其中碎流栅采用不锈钢螺丝固定，不锈钢方斜管采用卡箍型安装方式；石笼市场成熟、易取材；消能墩制式简单，易施工。整套工艺使用部件均易取易换，维护简单。
[0028]4.本专利技术解决了跌水井施工需另外新建，而现有顶管工作井需回填部分井腔改为普通检查井的矛盾问题，改造工艺部件少、施工简单，消能效果优良，无气爆现象，环保高效，节能节地，维护简单，特别适用于大管径、大埋深、顶管施工的市政雨水主干管大高差跌水。
附图说明
[0029]图1是一种基于顶管工作井实现的跌水井及其改造工艺的立面图；
[0030]图2是图1的俯视图；
[0031]图3是现有的顶管工作井的施工原理示意图；
[0032]图中，1
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井壁，2
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上游雨水管，3
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下游雨水管，4
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碎流装置，5
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消能装置，6
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格宾网箱石笼，7
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消能墩，8
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第一横梁，9
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碎流管，10
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第二横梁，11
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消能管。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0034本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于顶管工作井实现的跌水井，其特征在于：包括井壁(1)、上游雨水管(2)、下游雨水管(3)，上游雨水管(2)和下游雨水管(3)均与井壁(1)连通，上游雨水管(2)与下游雨水管2形成高低落差，所述井壁(1)内安装有碎流装置(4)和至少一组消能装置(5)，所述碎流装置(4)布置在上游雨水管(2)的出口位置，所述消能装置(5)布置在碎流装置(4)的下方，井底布置有格宾网箱石笼(6)和消能墩(7)。2.根据权利要求1所述的一种基于顶管工作井实现的跌水井，其特征在于：所述碎流装置(4)包括第一横梁(8)和多个碎流管(9)，第一横梁(8)安装在井壁(1)的两侧，多个碎流管(9)采用倾斜的方式安装在第一横梁(8)上。3.根据权利要求1所述的一种基于顶管工作井实现的跌水井，其特征在于：所述消能装置(5)包括多个第二横梁(10)和多个消能管(11)，第二横梁(10)安装在井壁(1)的两侧，多个消能管(11)采用倾斜的方式安装在第二横梁(10)上。4.一种基于顶管工作井实现的跌水井改造工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.利用顶管工作井施工后的发射坑或接收坑作为跌水井改造施工现场，在进水方向工作井底部放置格...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓春，况旺，刘培雷，覃国添，
申请(专利权)人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：