[發明專利]斜坡段基坑泄水減壓抗浮技術長期性能監測系統及方法

有效

• 申請號: 201510319443.1
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN104895038B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 季昌;周順華;王文淵;劉建國;楊新文
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;E02D1/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于隧道及地下工程領域，涉及基坑工程的監測技術，尤其是斜坡段基坑泄水減壓抗浮系統使用期間，對其長期性能的監測技術。

背景技術

隨著經濟的飛速發展和城市化進程的加快，城市地下空間的綜合開發利與利用成為世界城市發展的共同選擇，不斷涌現出超大型地下結構。這類超大型地下結構工程上部結構自重荷載一般較小，尤其是在地下水豐富的地區，抗浮問題尤為突出。與其它抗浮方案相比，采用斜坡段泄水降壓抗浮技術具有充分利用地形條件將地下水有組織地排泄的優勢。

另一方面，超大型地下結構也意味著基坑底部的泄水面積大、路徑長，會使泄水減壓抗浮技術在使用過程中極易出現局部失效的問題。另外，超大型基坑具有復雜的地質水文條件，地下水的補給也呈現季節性變化的特點，均會導致基坑底部水壓、水流方向、水流流速等的不穩定性。可見，結構在長期使用過程中存在著諸多安全隱患，因此，對其進行實時的監控是很有必要的。

現有的針對基坑泄水減壓抗浮技術的監測方法很少，目前，針對基坑泄水減壓抗浮技術的監測方法主要是通過觀察減壓井內水位變化情況得知抗浮系統的浮力情況。然而，影響結構安全性的因素是多方面的，其表現形式也不盡相同，只考慮單一指標是不夠的。僅對水位這一指標進行觀測，只能監測到抗浮系統的大面積失效情況，不能監測到局部的失效，而抗浮系統的局部失效也同樣影響著抗浮系統的浮力情況，進而影響到基坑結構的安全。如果不針對基坑泄水減壓抗浮技術局部失效進行實時監測，將埋下極大的安全隱患。

可見，有必要在綜合考慮地質水文條件、工程條件的基礎上設計一套全方面的監控系統，建立完整的監測方法，對影響結構安全的各個指標進行監測，并通過先進的數據后處理技術對監測數據進行綜合分析，輔以及時有效的安全保障措施，從而保證結構的長期安全使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種斜坡段基坑泄水減壓抗浮技術長期性能監測系統及方法，不僅能監測到抗浮系統的大面積失效情況，還能監測到局部的失效。

為達到上述目的，本發明的解決方案是：

一種斜坡段基坑泄水減壓抗浮技術的長期性能監測系統，包括數據采集子系統、數據處理子系統和決策子系統；其中，所述數據采集子系統包括能布置在基坑底部泄水層的水位計、流向計和流速計，以及通過數據傳輸電纜采集上述監測數據的數據采集設備；所述數據處理子系統包括數據后處理系統和數據顯示設備，數據采集子系統中的數據通過數據傳輸電纜傳輸至數據后處理系統以進一步處理分析，并將處理結果顯示于數據顯示設備；所述決策子系統為預警系統，當監測指標超過閾值，預警系統即發出警告信號。

一種采用上述的長期性能監測系統對斜坡段基坑泄水減壓抗浮技術的長期性能進行監測的方法，在澆筑斜坡段基坑底板之前，根據具體的工程條件及地質水文條件，擬定監測設備的布置間距，將水位計、流向計、流速計三種監測設備布置于底板之下；同時，將數據傳輸電纜的一端連接于監測設備上，另一端預留給數據采集設備；在澆筑基坑底板之后，在底板上布置多個數據采集設備，將其與臨近的數據傳輸電纜預留端連接；之后，將多個數據采集設備通過數據傳輸電纜匯總至后處理系統，通過該后處理系統對匯總的監測數據進行數據處理，并以圖像形式顯示于顯示設備上。

進一步，還包括：后處理系統會對監測到的數據進行判別，當超過用戶設定的不同等級的安全閾值時，系統將會發出設備故障警報或不同等級的安全警報。

所述流速計、流向計和水位計以橫、縱向間距均不超過10m的要求布置于基坑底板下。

將泄水層水流的流速、流向和壓力數據以圖像形式綜合顯示于數據顯示設備。

設定三級預警等級以及相應監測指標的確定方法。

需要根據前期調研工程的地質水文條件，對泄水層的正常流速范圍和正常水位范圍進行設定；當監測點處的流速正常時，監測點處顯示為符號一，流速過大顯示為符號二，流速過小則顯示為符號三；監測點的流向通過符號四顯示，當流向計未監測出流向時，監測點處顯示為符號五；監測得到的水位值顯示于監測點上；當單個監測指標超過設定的安全閾值，則系統發出三級預警，提醒工作人員開始注意，其原因可能是泄水層發生局部失效，或是該監測設備失效；當有相鄰兩個監測指標均超過設定的安全閾值，則系統發出二級預警，監測設備失效的可能性很小，基本可判定原因是泄水層發生局部失效，工作人員需要對該處的失效區域進行補救；當有相鄰三個監測指標均超過設定的安全閾值，則系統發出一級預警，確定是泄水層發生了局部失效，且失效區域大，影響范圍廣，需要工作人員及時采取補救措施，保證結構的正常安全運營。