深基坑承压水降水动态监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了深基坑承压水降水动态监测系统及监测方法，包括监测井，特点是监测井内设置有降水井管，降水井管的底部在待测承压水层区域内设置有滤管，滤管的底部设置有沉淀管，沉淀管的底部密封设置，降水井管的上部与监测井的孔壁之间填充有封孔黏土，降水井管的下部与监测井的孔壁之间填充有止水黏土，滤管与监测井的孔壁之间以及沉淀管与监测井的孔壁之间填充有砂砾滤料，降水井管的内壁纵向均布有若干个孔压传感器，各个孔压传感器分别通过导线连接数据采集仪，数据采集仪连接监测电脑，滤管通过抽水管连通外部抽水泵，优点是能动态、精确、可靠的测定承压水水位降深，可实时判定基坑承压水的降深，确定抽水井停止工作的时间。

【技术实现步骤摘要】
深基坑承压水降水动态监测系统及监测方法
本专利技术涉及一种基坑工程降水动态监测技术，尤其是涉及一种深基坑承压水降水动态监测系统及监测方法。
技术介绍
近年来，基坑工程向大深度、大面积发展，面临的地下水问题也越来越严重，特别是基坑开挖面下部的承压水会引起坑底隆起、底板突涌等问题而导致基坑失稳，承压水的控制成了整个基坑工程能否顺利进行的关键。基坑稳定的判定依据是基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力，即：H·γs≥Fs·γw·h，其中H为基坑底至承压含水层顶板间距离(m)，γs为基坑底至承压含水层顶板间的土的加权平均重(kN/m3)，h为承压水水头高度，即静止水位至承压含水层顶板的距离(m)，γw为水的重度(kN/m3)，Fs为安全系数(取1.05)。对受承压水影响的深基坑工程，可采用隔水帷幕隔断、承压水降水以及封底加固等方法，其中降水方法控制承压水头是一种较为经济有效的措施。在深基坑承压水降水工程中，如何合理地设置承压水降水井及降水井的良好的施工是成功的关键。然而，由于承压水减压降水必然会引起基坑周围土层产生沉降，水位降深过大必然引起地面沉降过大，水位降水过小则达不到减压设计效果，从而仍可能导致基坑突涌、基坑失稳事故的发生。为了避免类似的事故发生，准确测量承压水水位降深，直接关系基坑开挖安全。由于基坑开挖对水位资料要求及时、准确，所以水位量测频率比较高，传统的人工测绳量法靠人的主观判断往往造成水位数据偏差很大，存在极大安全隐患。目前市面上的水位测量计，探头较大，设备费用非常高，其在测量降水井中动水位时经常会挂住井内抽水内管上的法兰盘，导致仪器损坏，而一旦损坏就必须重新更换新的设备，所以其不利于测量降水井中的水位。因此，近年来一些关于深基坑承压水降水监测技术和方法被提出，经对现有技术检索发现：申请号为【201220002120.1】的《基坑降水井测量水位装置》技术专利提出了一种基坑降水井测量水位装置，主要包括万用表、2根电线、万用表用探头、配重；每根电线的两端均连接有万用表用探头，其中电线一端的万用表用探头用于与井内水面相接触，另外一端的万用表用探头插入万用表的探头插孔；与井内水面相接触一端的2个万用表用探头通过绝缘防水胶带固定在配重上。申请号为201410119862.6的《一种基坑降水深度检测装置及检测方法》专利技术专利提出了降水深度检测装置及检测方法，该检查装置由成孔管、检测管和标尺杆组成。成孔管顶部套有嵌有水平仪的防砸板，侧壁布有渗水孔，底端为密封端设置有实心锥头，检测管在成孔管内部，底端封闭，侧壁分布有进水小孔，其外包裹隔沙网，标尺杆在检测管内，用轻质材料做成，上部设有刻度尺，底端设有轻质空心球。检测管内标尺杆在浮力作用下上升，在标尺杆的刻度尺上读取水位高度即完成水位检测。申请号为201420100363.8的《一种基坑降水井内地下水位表面相对高程简易测量装置》技术专利，提出了一种基坑降水井内地下水位表面相对高程简易测量装置，它包括通过支撑杆固定在降水井侧壁上的多个上下平行间隔设置的支架，在每一个支架的端部安装有一个圆环，全部圆环的中心同心设置，一个沿竖直方向设置的竖向空心立杆穿过多个圆环且能够在多个圆环内部自由滑动设置，在竖向空心立杆的底部安装有浮球，在位于井口上部的支撑杆上安装有竖直设置的水位标尺，水位标尺与竖向空心立杆相对设置，在水位标尺上设置有降水深度范围内相对高程刻度，指针垂直的固定在竖向空心立杆的上部且水平指向水位标尺刻度处并在水位标尺刻度读数上、下限范围内。尽管，上述技术较传统的人工测绳量法有一定的改进，但本质上与人工测绳量法类似，主要还是靠人工读数来预报承压水的降深。此外，无论是人工测绳还是标尺杆、空心立杆，在水位降深大时，易弯曲变形，从而影响测读数据的精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能动态、精确、可靠的测定承压水水位降深的深基坑承压水降水动态监测系统及监测方法，该方法可实时判定基坑承压水的降深，确定抽水井停止工作的时间，以确保基坑的稳定及控制基坑周边地表的沉降，减小基坑施工对环境的影响。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：1、一种深基坑承压水降水动态监测系统，包括监测井，所述的监测井内设置有降水井管，所述的降水井管的底部在待测承压水层区域内设置有滤管，所述的滤管的底部设置有用于沉淀砂土的沉淀管，所述的沉淀管的底部密封设置，所述的降水井管的上部与所述的监测井的孔壁之间填充有封孔黏土，所述的降水井管的下部与所述的监测井的孔壁之间填充有止水黏土，所述的滤管与所述的监测井的孔壁之间以及所述的沉淀管与所述的监测井的孔壁之间填充有砂砾滤料，所述的降水井管的内壁纵向均布有若干个孔压传感器，各个所述的孔压传感器分别通过导线连接数据采集仪，所述的数据采集仪连接监测电脑，所述的滤管通过抽水管连通外部抽水泵。所述的滤管包括直径为200mm～300mm的钢筋笼以及包覆在所述的钢筋笼外周的滤网，所述的滤网的孔径为1～2mm，所述的砂砾滤料的粒径为3～15mm。所述的监测井的孔径为550～600mm，所述的降水井管的直径为300～450mm；所述的降水井管的管口高于地面0.50-1m。以防止地表污水渗入井内。所述的孔压传感器为孔隙水压力传感器，其直径为1.5～12mm，量程为100kPa～500kPa。所述的止水黏土的渗透系数为1.0×10-8cm/s～1.0×10-10cm/s。2、一种深基坑承压水降水动态监测方法，具体包括以下步骤：(1)承压水降水动态监测系统设置在降水井管的内壁纵向等间距安装若干个孔压传感器，将降水井管的底部依次连接滤管和沉淀管，并将沉淀管底部封死；采用潜水钻泥浆护壁开设监测井，在监测井中由下到上依次下设沉淀管、滤管和降水井管，并将沉淀管和滤管设置在待测承压水层区域内，在监测井的孔壁与沉淀管之间以及监测井的孔壁与滤管之间回填砂砾滤料，在监测井的孔壁与降水井管下部之间回填止水黏土，在监测井的孔壁与降水井管上部之间回填封孔黏土，将各个孔压传感器通过导线连接到数据采集仪上，将数据采集仪连接到监测电脑上，形成一个完整的承压水降水动态监测系统；(2)动态数据采集分析将抽水管内伸至滤管，开启水泵抽水，并待水位稳定后，将时间t设置为初始值0，采集各孔压传感器的初始孔隙水压力值Pij0，换算得到相应孔压传感器在水位以下的深度，并以此设为孔压传感器的初始深度值Hij0；继续抽水，水位下降，采集t时刻，各孔压传感器的孔隙水压力值Pijt，换算得到t时刻相应孔压传感器的深度值Hijt；将t时刻孔压传感器的深度值Hijt减去孔压传感器的初始深度值Hij0，得到t时刻孔压传感器的降深△Hijt，取t时刻各个孔压传感器降深的平均值得到t时刻水位降深Hit，绘制得到水位降深Hit与时间t之间的曲线关系图用于监测分析；预先设置目标深度H，当达到目标深度H，系统报警提示停止抽水，待水位恢复到一定高度后，重新进行抽水及监测分析，其中i＝1,2…,n为井编号，j＝1,2…,n为由上而下的孔压传感器的编号，t为时间。步骤(2)中t时刻，各孔压传感器的孔隙水压力值Pijt换算得到相应孔压传感器的水位深度值Hijt的计算方法如下：…………Hint＝hint+hi(n-1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深基坑承压水降水动态监测系统，包括监测井，其特征在于：所述的监测井内设置有降水井管，所述的降水井管的底部在待测承压水层区域内设置有滤管，所述的滤管的底部设置有用于沉淀砂土的沉淀管，所述的沉淀管的底部密封设置，所述的降水井管的上部与所述的监测井的孔壁之间填充有封孔黏土，所述的降水井管的下部与所述的监测井的孔壁之间填充有止水黏土，所述的滤管与所述的监测井的孔壁之间以及所述的沉淀管与所述的监测井的孔壁之间填充有砂砾滤料，所述的降水井管的内壁纵向均布有若干个孔压传感器，各个所述的孔压传感器分别通过导线连接数据采集仪，所述的数据采集仪连接监测电脑，所述的滤管通过抽水管连通外部抽水泵。

【技术特征摘要】
1.一种深基坑承压水降水动态监测方法，其特征在于具体包括以下步骤：(1)承压水降水动态监测系统设置在降水井管的内壁纵向等间距安装若干个孔压传感器，将降水井管的底部依次连接滤管和沉淀管，并将沉淀管底部封死；采用潜水钻泥浆护壁开设监测井，在监测井中由下到上依次下设沉淀管、滤管和降水井管，并将沉淀管和滤管设置在待测承压水层区域内，在监测井的孔壁与沉淀管之间以及监测井的孔壁与滤管之间回填砂砾滤料，在监测井的孔壁与降水井管下部之间回填止水黏土，在监测井的孔壁与降水井管上部之间回填封孔黏土，将各个孔压传感器通过导线连接到数据采集仪上，将数据采集仪连接到监测电脑上，形成一个完整的承压水降水动态监测系统；(2)动态数据采集分析将抽水管内伸至滤管，开启水泵抽水，并待水位稳定后，将时间t设置为初始值0，采集各孔压传感器的初始孔隙水压力值Pij0，换算得到相应孔压传感器在水位以下的深度，并以此设为孔压传感器的初始深度值Hij0；继续抽水，水位下降，采集t时刻，各孔压传感器的孔隙水压力值Pijt，换算得到t时刻相应孔压传感器的深度值Hijt；将t时刻孔压传感器的深度值Hijt减去孔压传感器的初始深度值Hij0，得到t时刻孔压传感器的降深△Hijt，取t时刻各个孔压传感器降深的平均值得到t时刻水位降深Hit，绘制得到水位降深Hit与时间t之间的曲线关系图用于监测分析；预先设置目标深度H，当达到目标深度H，系统报警提示停止抽水，待水位恢复到一定高度后，重新进行抽水及监测分析，其中i＝1,2…,n为井编号，j＝1,2…,n为由上而下的孔压传感器的编号，t为时间。2.根据权利要求1所述的一种深基坑承压水降水动态监测方法，其特征在于步骤(2)中t时刻，各孔压传感器的孔隙水压力值Pijt换算得到相应孔压传感器的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘干斌，黄勇，陈斌，陆海冰，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33