一種地下結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土工工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種地下結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下結(jié)構(gòu)受周圍土體的影響較大，而外界條件的變化會導(dǎo)致土體發(fā)生反應(yīng)，比如列車振動、地震、地下水滲流等，從而導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的變化。隨著城市地下空間結(jié)構(gòu)的日益增多，其工程安全也逐步受到重視，通過合理的監(jiān)測手段可以有效預(yù)測工程的安全狀況，以減少甚至避免事故的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)目的是提出一種地下結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其施工方法，可同時對地下結(jié)構(gòu)和其周圍土體進(jìn)行監(jiān)測，了解土-地下結(jié)構(gòu)體系的實時動態(tài)，同時針對該動態(tài)對地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明公開的技術(shù)方案為:
[0005]一種地下結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)、評估與控制系統(tǒng)以及調(diào)節(jié)系統(tǒng):
[0006]所述傳感器系統(tǒng)包括分布在地下結(jié)構(gòu)與其周圍土體中的多組傳感器；
[0007]所述數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)有信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)通信模塊，接收各傳感器發(fā)送信號，并將采集數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)；
[0008]所述數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)設(shè)有數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊與數(shù)據(jù)通信模塊，與所述數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)通信連接，并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至評估與控制系統(tǒng)；
[0009]所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括多個設(shè)置在地下結(jié)構(gòu)與粧基之間的位移調(diào)節(jié)器，所述位移調(diào)節(jié)器與所述評估與控制系統(tǒng)連接，接收并執(zhí)行評估與控制系統(tǒng)根據(jù)評估結(jié)果發(fā)布的調(diào)節(jié)指令。
[0010]進(jìn)一步的，所述傳感器系統(tǒng)包括:
[0011]分布安裝在地下結(jié)構(gòu)上，分別采集地下結(jié)構(gòu)應(yīng)變、應(yīng)力、加速度或位移信息的多組傳感器；
[0012]分布在地下結(jié)構(gòu)周圍土體中，分別采集土體加速度、孔隙水壓力信息的多組傳感器。
[0013]優(yōu)選的布置方案為:
[0014]將采集地下結(jié)構(gòu)應(yīng)力信息的傳感器分布安裝在地下結(jié)構(gòu)頂板、側(cè)板與土體接觸的外側(cè)面，優(yōu)選采用光纖應(yīng)力傳感器；
[0015]將采集地下結(jié)構(gòu)加速度信息的傳感器分布安裝在地下結(jié)構(gòu)頂板、底板及側(cè)板的內(nèi)側(cè)面，優(yōu)選采用光纖加速度傳感器；
[0016]將采集地下結(jié)構(gòu)位移信息的傳感器分布安裝在地下結(jié)構(gòu)底板與土體接觸的外側(cè)面，優(yōu)選采用光纖位移傳感器；
[0017]將采集地下結(jié)構(gòu)應(yīng)變信息的傳感器分布安裝在地下結(jié)構(gòu)頂板、底板、側(cè)板的內(nèi)、夕卜側(cè)面以及地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部的支撐構(gòu)件上，優(yōu)選采用光纖光柵應(yīng)變傳感器。
[0018]安裝在土體中的傳感器設(shè)置在地下結(jié)構(gòu)的上方和側(cè)方，優(yōu)選采用孔隙水壓力傳感器和光纖加速度傳感器。
[0019]采集土體孔隙水壓力信息的傳感器組、采集土體加速度信息的傳感器組均由多個傳感器列構(gòu)成，所述多個傳感器列以以地下結(jié)構(gòu)為中心向外發(fā)散的形式排布在地下結(jié)構(gòu)周圍。
[0020]用于上述一種地下結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0021]a)開挖基坑；
[0022]b)在基坑底部打入粧基；
[0023]c)在粧基頂部安裝位移調(diào)節(jié)器；
[0024]d)施工地下結(jié)構(gòu)底板部分；
[0025]e)在地下結(jié)構(gòu)底板與土體接觸的外側(cè)面安裝應(yīng)變傳感器、位移傳感器；
[0026]在底板內(nèi)側(cè)面安裝應(yīng)變傳感器、加速度傳感器；
[0027]f)在基坑側(cè)部的土體中鉆孔，在孔徑中放入孔隙水壓力、加速度傳感器；
[0028]g)施工地下結(jié)構(gòu)的側(cè)板部分；
[0029]h)在側(cè)板與土體接觸的外側(cè)面安裝應(yīng)變傳感器、應(yīng)力傳感器；
[0030]在側(cè)板內(nèi)側(cè)面安裝加速度傳感器；
[0031]i)施工地下結(jié)構(gòu)中柱等支撐構(gòu)件；
[0032]j)在中柱等支撐構(gòu)件上安裝應(yīng)變傳感器；
[0033]k)施工地下結(jié)構(gòu)頂板；
[0034]I)在頂板與土體接觸的外側(cè)面安裝應(yīng)變傳感器、應(yīng)力傳感器；
[0035]在頂板內(nèi)側(cè)面安裝加速度傳感器；
[0036]m)覆蓋填土，填土過程中在土體中安裝孔隙水壓力、加速度傳感器，使之和步驟f)中的傳感器按照預(yù)設(shè)方式排布；
[0037]上述步驟中，所述預(yù)設(shè)方式為若干同種傳感器一字排開成列后，多個同種傳感器列以地下結(jié)構(gòu)為中心向外發(fā)散地排布在地下結(jié)構(gòu)的上方和側(cè)方。
[0038]本發(fā)明監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)可對地下結(jié)構(gòu)和土體實施共同監(jiān)測，通過對土體的監(jiān)測可掌握地質(zhì)變化情況，從而預(yù)測其對地下結(jié)構(gòu)影響，以便提前采取相應(yīng)的措施；對于地下結(jié)構(gòu)本身的監(jiān)測，可及時了解地下結(jié)構(gòu)的特征變化，及分析各種因素對地下結(jié)構(gòu)耐久性的影響程度。對各傳感器采集信息進(jìn)行評估后，再根據(jù)評估結(jié)果通過地下結(jié)構(gòu)底部的位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，緩解地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的上浮、下沉、扭轉(zhuǎn)等不利影響。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；
[0040]圖2為本發(fā)明監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的施工流程圖；
[0041]圖3為光纖光柵應(yīng)變傳感器在地下結(jié)構(gòu)上的分布安裝示意圖；
[0042]圖4為光纖加速度傳感器在地下結(jié)構(gòu)上的分布安裝示意圖；
[0043]圖5為光纖應(yīng)力傳感器在地下結(jié)構(gòu)上的分布安裝示意圖；
[0044]圖6為光纖位移傳感器在地下結(jié)構(gòu)上的分布安裝示意圖；
[0045]圖7為位移調(diào)節(jié)器安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖8為孔隙水壓力傳感器在土體中的分布示意圖；
[0047]圖9為光纖加速度傳感器在土體中的分布示意圖；
[0048]圖10為一實施例中底板位移監(jiān)測數(shù)據(jù)圖；
[0049]圖11為一實施例中各光纖應(yīng)力傳感器檢測數(shù)據(jù)圖。
【具體實施方式】
[0050]為了闡明本發(fā)明的技術(shù)方案及技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的介紹。
[0051]如圖1所示，一種地下結(jié)構(gòu)的監(jiān)測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括依次連接的傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)、評估與控制系統(tǒng)以及油壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成部分。
[0052]所述地下結(jié)構(gòu)I由頂板、底板、側(cè)板構(gòu)成外圍框架，內(nèi)部還設(shè)有中柱等支撐構(gòu)件。
[0053]所述傳感器系統(tǒng)包括分布在地下結(jié)構(gòu)I與其周圍土體中的多組傳感器，包括采集地下結(jié)構(gòu)應(yīng)變、應(yīng)力、加速度、位移信息以及采集土體加速度、孔隙水壓力信息的多組傳感器。
[0054]如圖3至6所示的一實施例中:
[0055]采集地下結(jié)構(gòu)應(yīng)變信息的光纖光柵應(yīng)變傳感器9分布安裝在地下結(jié)構(gòu)頂板、底板、側(cè)板的內(nèi)、外側(cè)面以及地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部的支撐構(gòu)件上；
[0056]采集地下結(jié)構(gòu)加速度信息的光纖加速度傳感器8分布安裝在地下結(jié)構(gòu)頂板、底板及側(cè)板的內(nèi)側(cè)面；
[0057]采集地下結(jié)構(gòu)應(yīng)力信息的光纖應(yīng)力傳感器7分布安裝在地下結(jié)構(gòu)頂板、側(cè)板與土體接觸的外側(cè)面；
[0058]采集地下結(jié)構(gòu)位移信息的光纖位移傳感器6分布安裝在地下結(jié)構(gòu)底板與土體接觸的外側(cè)面。
[0059]安裝在土體中的傳感器則布置在地下結(jié)構(gòu)的上方和側(cè)方，如圖8、圖9所示，若干孔隙水壓力傳感器5、光纖加速度傳感器4等距間隔、一字排開構(gòu)成傳感器列，同一種類型的多個傳感器列構(gòu)成采集一種信息的傳感器組。這些傳感器列優(yōu)選采用以地下結(jié)構(gòu)I為中心向外發(fā)散的形式排布在地下結(jié)構(gòu)I周圍。
[0060]所述數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)有信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)通信模塊等，將各傳感器發(fā)送信號在信號調(diào)理模塊中進(jìn)行放大、過濾和模數(shù)轉(zhuǎn)換。所述數(shù)據(jù)采集模塊與信號調(diào)理模塊連接，按照預(yù)設(shè)控制程序采樣，將采集的數(shù)據(jù)存儲編檔后，通過通信模塊將編檔數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)。
[0061]所述數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)設(shè)有數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊與數(shù)據(jù)通信模塊，在數(shù)據(jù)處理模塊中完成對接收的原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理(對噪聲數(shù)據(jù)點、離散點，進(jìn)行識別并刪除，以此來解決