基坑管湧探測儀的製作方法

2023-09-23 05:23:55

專利名稱：基坑管湧探測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基坑管湧檢測設備，具體涉及一種基於流場擬合法的在基坑開挖前進行管湧探測裝置。
背景技術：
近年來，隨著大規模工程的建設的增多，基坑深度和面積不斷增加。由於施工工藝和技術的限制，加之基坑工程的複雜性，在基坑開挖過程中，坑內、坑外地下水水頭差將會產生滲流壓力。在這個壓力作用下，若地連牆出現縫隙，地連牆外的地下水將沿著地連牆的接縫處縫隙或者混凝土澆築不密實的地方流入基坑，造成管湧，危害基坑安全。CN101429764公開了一種地下連續牆槽段接縫處滲漏水檢測及封堵修復裝置及其方法，其操作步驟是將漏水檢測機封堵修復裝置隨地連牆埋入地下，待地連牆澆築完成後用專業的測水設備放入預先埋好的鋼管內檢測地連牆是否漏水。若無漏水只在鋼管內填充等於或高於地連牆強度等級的水泥砂漿。若漏水，則向鋼管內加壓注漿，通過鋼管上的注漿孔注入鋼管周圍的混凝土空隙中進行堵漏。上述發明的集成了滲漏探測和修復兩種功能，但其操作作複雜，探測工程量大，成本高，浪費人力物力，並不適合在實際探測中應用。CN101639540A公開了一種止水帷幕滲漏通道隱患的探測方法，其具體步驟是基坑開挖前，在帷幕兩側各打下一個供電電極，在帷幕外側垂直鑽探探測孔。在探測孔內放置電極距固定的測量電極M、N,通過導線連接到電子自動補償儀的輸入埠，測量記錄M、N中點，深度為X處的補償自然電位後的電位差V (x)，並用發射電流I進行歸一化處理，繪製V(x)/I曲線，該曲線的過零點即為滲漏存在的位置。此種方法對於探測精度高，但是這種方法需要在待測帷幕外側垂直鑽探測孔，增大了探測施工量和探測成本，耽誤工期，也不適合在實際工地上大規模推廣。
發明內容本實用新型的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種在基坑開挖前進行的基坑管湧探測的基坑管湧探測儀。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的基坑管湧探測儀，是由上位機I經Zigbee主機模塊分別連接Zigbee從機模塊I 3、Zigbee從機模塊II 4a、Zigbee從機模塊II 4b、Zigbee從機模塊II 4c乃至Zigbee從機模塊II 4n, Zigbee從機模塊I 3與發射機5連接,Zigbee從機模塊II 4a與接收機6a連接,Zigbee從機模塊II 4b與接收機6b連接,Zigbee從機模塊II 4c與接收機6c連接,乃至Zigbee從機模塊II 4n與接收機6n連接構成。發射機5是由發射單片機7經信號源8、驅動電路10和發射橋路11分別連接發射電極12a和接發射電極12b，發射單片機7經電源9與發射橋路11連接構成。接收機6是由阻抗匹配電路16經程控放大電路17、模數轉換電路18、幅值比較電路19和頻譜分析模塊21與存儲器22連接，接收單片機13分別連接模數轉換電路18和存儲器22，接收電極14和參考電極15分別與阻抗匹配電路16連接構成。基坑管湧探測儀由上位機，發射機和多個接收機構成。發射機連接兩個發射電極，每個接收機都分別連接接收電極和參考電極。上位機與發射機和接收機的通信由Zigbee無線通信完成，上位機連接Zigbee主機模塊,發射機和每個接收機分別連接一個Zigbee從機模塊，實現每點數據的實時傳輸。上位機控制發射機的發射電流幅值及接收機的採樣頻率和採樣點數並將接收機上傳的數據進行處理分析，繪製測區的電位分布等勢線圖。在基坑地連牆的內外分別放置發射機，都發射IHz雙極性方波產生激發電場，在探測過程中發射機位置不動。多個接收機在基坑內部測量，每個接收機在和地連牆平行的一條直線的不同點處上測取兩電極間的電壓數據，多個接收機測量了基坑內部多條測線上的電壓，可得到電位等值線圖。電位等值線圖中電位值異常增大使等值線異常密集，該處便是基坑管湧產生位置。有益效果本實用新型在基坑開挖前進行基坑管湧的探測，可探測到基坑地連牆是否存在管湧，並確定該管湧的位置。不需要鑽探測孔，減少了探測工程量，操作簡捷，節省了人力物力資源，提高了探測效率。探測結果直接顯示管湧產生位置，提高了探測準確性，為修復工作提供準確定位。該裝置操作簡捷，成本低廉。

圖1是基坑管湧探測儀結構框圖。圖2是圖1中發射機5結構框圖。圖3是圖1中接收機6結構框圖。I上位機,2Zigbee主機模塊,3Zigbee從機模塊I , 4Zigbee從機模塊II, 5發射機，6接收機，7發射單片機，8信號源，9電源，10驅動電路，11發射橋路，12發射電極，13接收單片機，14接收電極，15參考電極，16阻抗匹配電路，17程控放大電路，18模數轉換電路，19幅值比較電路，20放大器控制電路，21頻譜分析模塊，22存儲器。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。基坑管湧探測儀，是由上位機I經Zigbee主機模塊分別連接Zigbee從機模塊I 3、Zigbee從機模塊II 4a、Zigbee從機模塊II 4b、Zigbee從機模塊II 4c乃至Zigbee從機模塊II 4n, Zigbee從機模塊I 3與發射機5連接,Zigbee從機模塊II 4a與接收機6a連接,Zigbee從機模塊II 4b與接收機6b連接,Zigbee從機模塊II 4c與接收機6c連接,乃至Zigbee從機模塊II 4n與接收機6n連接構成。發射機5是由發射單片機7經信號源8、驅動電路10和發射橋路11分別連接發射電極12a和接發射電極12b，發射單片機7經電源9與發射橋路11連接構成。接收機6是由阻抗匹配電路16經程控放大電路17、模數轉換電路18、幅值比較電路19和頻譜分析模塊21與存儲器22連接，接收單片機13分別連接模數轉換電路18和存儲器22，接收電極14和參考電極15分別與阻抗匹配電路16連接構成。本實用新型為解決其技術問題提供上位機、發射機、兩個發射電極、多個接收機、多個接收電極。數據傳輸方式為無線通信模式，上位機I連接Zigbee主機模塊2，發射機5連接Zigbee從機模塊5,每個接收機8連接Zigbee從機模塊4。上位機I實現對發射機5發射電流幅值的控制。發射機5包括發射機內部單片機MCU7，信號源8，電源9，驅動電路10，發射橋路11和發射電極12。發射機內部單片機MCU7接收到上位機I發出的控制信號設置信號源8和電源9的參數，信號源8輸出兩路IHz相位相差180°的單極性方波，經過驅動電路10和發射橋路11後轉變為幅值可調的IHz雙極性方波經發射電極12a、12b發射。上位機I對接收機6採樣頻率和採樣點數進行控制並對接收機6上傳的數據進行處理分析，繪製測區的電位分布等勢線圖。接收機6包括接收機內部單片機MCU13，接收電極14，參考電極15，阻抗匹配電路16，程控放大電路17，模數轉換電路18，幅值比較電路19，放大器控制電路20，頻譜分析模塊21，存儲器FIF022。接收電極14和參考電極15拾取到的信號經阻抗匹配電路16調理後送入程控放大電路17進行放大，經模數轉換電路18進行轉換後，經幅值比較電路19判斷信號幅值是否滿足要求，若滿足要求進入頻譜分析模塊21進行快速傅立葉變換，否則通過放大器控制電路20調整程控放大電路的放大倍數再次信號進行放大採集比較，直到滿足信號的幅值要求。經過頻譜分析模塊21得到的信號頻譜存入存儲器FIF022。接收機內部單片機MCU13讀取存儲器FIF022，將頻譜數據經與接收機相連的Zigbee從機模塊4發送至上位機I。每個接收機結構及原理完全相同。
權利要求1.一種基坑管湧探測儀，其特徵在於，是由上位機(I)經Zigbee主機模塊分別連接Zigbee從機模塊I (3)、Zigbee從機模塊II 4a、Zigbee從機模塊II 4b、Zigbee從機模塊II 4c乃至Zigbee從機模塊II 4n, Zigbee從機模塊I (3)與發射機(5)連接，Zigbee從機模塊II 4a與接收機6a連接，Zigbee從機模塊II 4b與接收機6b連接，Zigbee從機模塊II4c與接收機6c連接,乃至Zigbee從機模塊II 4n與接收機6n連接構成。
2.按照權利要求1所述的基坑管湧探測儀，其特徵在於，發射機(5)是由發射單片機(7)經信號源(8)、驅動電路(10)和發射橋路(11)分別連接發射電極(12a)和接發射電極(12b)，發射單片機(7)經電源(9)與發射橋路(11)連接構成。
3.按照權利要求1所述的基坑管湧探測儀，其特徵在於，接收機6a、接收機6b、接收機6c乃至接收機6n均是由阻抗匹配電路(16)經程控放大電路(17)、模數轉換電路(18)、幅值比較電路(19)和頻譜分析模塊(21)與存儲器(22)連接，接收單片機(13)分別連接模數轉換電路(18)和存儲器(22)，接收電極(14)和參考電極(15)分別與阻抗匹配電路(16)連接構成。
專利摘要本實用新型涉及一種基於流場擬合法的在基坑開挖前進行管湧探測的基坑管湧探測儀。是由上位機經Zigbee主機模塊分別連接N個Zigbee從機模塊、其中一個Zigbee從機模塊與發射機連接，其餘的N-1個Zigbee從機模塊與N-1個接收機連接構成。本實用新型在基坑開挖前進行基坑管湧的探測，可探測到基坑地連牆是否存在管湧，並確定該管湧的位置。不需要鑽探測孔，減少了探測工程量，操作簡捷，節省了人力物力資源，提高了探測效率。探測結果直接顯示管湧產生位置，提高了探測準確性，為修復工作提供準確定位。該裝置檢測方法簡單，操作簡捷，成本低廉。
文檔編號E02D1/00GK202881916SQ20122045039
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者段清明, 李鵬飛, 萬琦 申請人:吉林大學