[发明专利]大流量、高跌差排水跌水井及其多层消能施工方法

说明书

技术领域

本发明属于市政排水工程技术领域，涉及城市排水管道跌水的构筑物，特别涉及一种大流量、高跌差排水跌水井及其多层消能施工方法。

背景技术

市政排水管道主要包括污水管道、雨水管道及雨水、污水合流管道。三种管道均涉及检查井的布置。根据《室外排水设计规范(GB50014-2006<2014年版>)》(简称室外排水设计规范，下同)，“检查井的位置，应设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处。”

跌水井是检查井的一种重要组成形式，利用跌水井来解决不同高差地面雨水、污水等的重力流排水的消能问题。对于跌水处，当跌水深度h≥5m时，水流将产生极大的冲击力，对于管网及检查井形成显著冲刷，进而极大危害排水管网的安全、稳定运行。为此，《室外排水设计规范》规定：“管道跌水水头为1.0～2.0m时，宜设跌水井；跌水水头大于2.0m时，应设跌水井。管道转弯处不宜设跌水井”；“跌水井的进水管管径不大于200mm时，一次跌水水头高度不得大于6m；管径为300mm～600mm时，一次跌水水头高度不宜大于4m。跌水方式可采用竖管或矩形竖槽。管径大于600mm时，其一次跌水水头高度及跌水方式应按照水力计算确定。”

不仅如此，随着我国城市化进程的不断加快，城市正面临着巨大而深刻的变化。给水、排水(包括雨水、污水、合流等)、中水、电力、电缆、燃气、燃油、热力、消防、照明、通信、广电等大量的地下管线分布在市政道路上，造成浅层地下空间的极度拥挤。城市排水管网通常管径较大，且一般需要保证重力流所需的管道坡度，同时为了避让其他管线，排水管网的埋深时常会较大，检查井(含跌水井)的深度也相应增大。

目前，《排水检查井》图集(02(03)S515)收录了3种跌水井，分别为竖管式跌水井、竖槽式跌水井和阶梯式跌水井。其中竖管式跌水井适用于跌落管径不大于200mm的铸铁管，跌差为1～6m的污水管；竖槽式跌水井适用于跌落管径为200～600mm，跌差为1～4m的雨污水管；阶梯式跌水井适用于跌落管径为700～1650mm，跌差为1～2m的雨、污水管。上述三类跌水井最大跌差仅为6m，且6m跌差时对应的仅为不大于200mm的铸铁污水管，难以满足排水管网最新发展的需要。针对较大进水管管径的情况，上述图主要采用逐级跌落的方式，占地空间较大，根据管径700～1650mm、跌差1～2m不等，检查井内尺寸长度需要2.5～4m，宽度需要1.8～2.75m。

因此，亟需研究一种适用于大流量、高跌差范围的具有节地效应的排水跌水井。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种大流量、高跌差排水跌水井，以解决传统排水跌水井中未涉及的大流量、大跌差的消能问题；同时，本发明的目的之二在于提供一种具有节地效应的多层消能施工方法，为用地紧张、管网密集的建成区域内跌水井的设计提供参考。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种大流量、高跌差排水跌水井，主要由井体、隔墙、跌水室、检修室、进水管和出水管组成，隔墙将井体分为跌水室和检修室两部分，跌水室包括设置在其上部的井室和下部的水力消能层，井室和水力消能层直接垂直连通，进水管与井室上部连通，所述井室内设有格栅消能层，所述格栅消能层包括在低于进水管的竖直方向上设置有呈等间距间隔的多个桩梁群，两相邻桩梁群在空间上呈纵横交错布置，所述出水管设于检修室内并通过隔墙下部所设的过水孔与井室下部连通，且出水管内腔底面与水力消能层顶面在同一标高上，所述隔墙的上部设有连通井室与检修室的排气孔。

通过采用上述方案，本发明通过在跌水室井室内安装的格栅消能层对由进水管接上游排水管涵系统而流入井室内的排水进行初消能，并在跌水室底部形成具有一定深度存水的水力消能层，通过与水力消能层中存水的碰撞进行缓冲，从而达到对经过格栅消能层消能的来水做进一步消能的目的，使水流能以恒定流的状态流出井室，并由出水管进入下游排水管涵系统；同时，还在跌水室井室上部设置排气孔连通检修室，用以平衡井室内的气压，即排水与格栅消能层和水力消能层碰撞后产生的气体可以通过该排气孔(可通过控制检修室顶部井盖开孔面积实现)散逸至空气中。本发明在用地受限、上下游排水管涵系统高程已定情况下实现大流量、高跌差排水问题。