CN110006595B - 一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，针对现有渗漏探测方法的缺陷，本发明利用电渗原理，在发生渗漏处的微弱离子运动进行高灵敏度的测量，来探测复杂地下结构的渗漏情况。在渗漏情况下，即便是轻微的渗漏，也会由于离子的运动，产生整个地层电场的变化，对于此变化，通过开发的多通道多传感器高精度量测系统，可以把握电场异常的位置，从而探得渗漏点。具体表现为本发明通过设置单一的传感器即可达到多个传感器的探测工效，并为其规划了行径路线，能够探测各个点位下围护结构的渗漏情况。无需布置多个传感器，一方面降低了施工人员的工作压力，省时省力，间接的尽快了工作效率；另一方面，无需购置多个传感器，降低成本支出。

Description

一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法

技术领域

本发明属于基坑围护的检测，具体涉及了一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法

背景技术

基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工、土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。它要求岩土工程和结构工程技术人员密切配合。基坑支护体系是临时结构，在地下工程施工完成后就不再需要。基坑是用来建筑建筑物的基础的，是方形或者比较接近方形；基坑是指底面积在27平方米以内(不是20)，且底长边小于三倍短边的为基坑。也就是说，一般定义深基坑为：底面积在27 平方米以内(不是20)，且底长边小于三倍短边，开挖深度超过5米(含5米) 或地下室三层以上(含三层)，或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。

深基坑的开挖成为岩土工程的一个重要课题。基坑围护体系，是一个土体、支护结构相互共同作用的有机体，由于周围建筑物及地下管道等因素的制约，对支护结构的安全性有了更高的要求。不仅要能保证基坑的稳定性及坑内作业的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土体位移控制在一定范围内，确保邻近建筑物及市政设施正常使用。

在基坑降水过程中，止水帷幕施工质量的好坏直接影响着工程进度和施工人员的人身安全，所以需要对围护结构的渗漏情况进行探测。现有的基坑围护渗漏探测方法存在诸多的缺陷：

1、目前的围护结构检测方法或是不够准确，不能精准定位渗漏点的位置；

2、现有的渗漏探测方法操作繁琐；

3、电渗法探测渗漏的方法需要用到很多设备，因购置设备产生的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，针对现有渗漏探测方法的缺陷，本发明利用电渗原理，在发生渗漏处的微弱离子运动进行高灵敏度的测量，来探测复杂地下结构的渗漏情况。在渗漏情况下，即便是轻微的渗漏，也会由于离子的运动，产生整个地层电场的变化，对于此变化，通过开发的多通道多传感器高精度量测系统，可以把握电场异常的位置，从而探得渗漏点。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)基坑围护结构的检测工作区划分并标注；

(2)基础设备搭设：在基坑外的观测井中装入正极多路器，在基坑内的降水井中装入负极多路器，正极多路器连接ECR电压控制器的正极，负极多路器连接ECR电压控制器的负极；并根据施工要求布置参考电极；

(3)传感器布设：首先根据施工要求组装传感器安装支架，根据施工要求将传感器安装支架安装在基坑围护处；该传感器安装支架由两组纵向移动支架与一组横向移动支架组成，该纵向移动支架与横向移动支架处于同一水平面，两组纵向移动支架之间连接该横向移动支架，纵向移动支架内安装纵向移动机构，通过纵向移动机构分别连接横向移动支架的两端；并且在横向移动支架内安装有横向移动机构，唯一的传感器通过安装座连接横向移动机构；该横向移动机构与纵向移动机构连接至电脑，并根据施工要求制定传感器的行径路线；

(4)三维扫描仪布设：在基坑内布置三维扫描仪，三维扫描仪的布置原则是其能够完整的监测传感器的运行路径，该三维扫描仪连接电脑，在三维运行路径图像中建立三维坐标系，该三维坐标系根据实际运行路径数据缩放得到；

(5)正极多路器、负极多路器、参考电极与传感器均连接至万能表；

(6)开始探测检测工作区内的渗漏情况，每个检测工作区至少探测两次，在前后两次的探测结果无差异时方能完成当下检测工作区的探测作业。

优选后，步骤(1)在检测工作区划分过程中，采用均匀划分的原则，每个检测区的长度偏差在±1m之内，均匀划分后若有部分的区域未被划入任何检测工作区且其尺寸未达到检测工作区的长度，则标记为非正常检测工作区；本发明对于检测工作区进行均匀划分，相互之间尺寸差或围护机构的数量差较小，同一传感器安装支架能够应用于各个检测工作区，彼此之间能够完美适配，无需重新布设传感器，大大减轻了工作量，从而提高了探测工程的工作效率，缩短工期。

优选后，在检测工作区探测完成后，采用人工主动追踪的方法对非正常检测工作区进行探测，人工主动追踪由施工人员直接操控传感器实现。非正常检测工作区的区域面积较小，通过人工主动探测即可完成，省去了布置传感器及其他设备的工序，提高工作效率，且保证了探测精度。

优选后，基坑在探测前需要进行处理，主要包括：a、基坑内地表为平整的土地、无石块、金属等异物；b、检测工作区内的围护结构上部无覆土，且表面较干燥；c、当检测工作区内被混凝土层覆盖时，应当在混凝土层上钻孔到原状土层，以放置参考电极。通过步骤a清理基坑内的杂物，防止这些杂物扰乱基坑内的磁场，影响渗漏的探测结果。步骤b可防止探测信号从止水帷幕上部进入探测区域，间接的影响渗漏探测结果。

优选后，在安装正极多路器之前首先在观测井内装入升降气缸，并将正极多路器安装在该升降气缸上，通过升降气缸来调整正极多路器在观测井内的垂直位置。同样的，在安装负极多路器之前首先在降水井内装入升降气缸，并将负极多路器安装在该升降气缸上，通过升降气缸来调整负极多路器在观测井内的垂直位置。设置升降气缸来控制正极多路器或负极多路器，使得两者设置深度可以调整，通过不同深度下探测数据的比较，得出能量最大的点，可以进一步精确的定位渗漏位置。

优选后，根据施工要求，在检测工作区的起始位置与终止位置进行标注，并在标注位置安装红外传感器；对应的，传感器上安装有红外发射器，该红外发射器与红外传感器相互匹配；并装配报警器，该报警器与各个红外传感器连接。设置红外传感器与红外发射器，在传感器超出起始位置获得终止位置时，红外发射器与红外传感器发生感应，此时报警器提醒施工人员传感器超出了探测范围。

优选后，检测设备安装完成，借助无人机进行三维拍摄，记录负极多路器、正极多路器、参考电机、传感器及传感器安装支架的设置情况。通过三维拍摄能够记录探测设备各个位置的安装情况，方便监理人员或施工人员进行检查，有助于及时发现问题并解决。

优选后，传感器在传感器安装支架上按照以下运行规律进行：首先将通过控制纵向移动机构将横向移动支架置于探测初始位置，此时的传感器最为靠近围护结构，与围护机构的距离为0.3-0.4m；且传感器位于最左侧，开始探测时，在横向移动机构的带动下，传感器由左侧向右侧移动，完成第一排的探测；然后纵向移动机构将传感器向外移动至第二排，第二排由右向左进行探测；随后移动到第三排，第三排由从左往右进行探测，如此往复直至完成该检测工作区的探测；各排之间的间距可以通过操控系统进行设定。本发明通过设置单一的传感器即可达到多个传感器的探测工效，并为其规划了行径路线，能够探测各个点位下围护结构的渗漏情况。上述行径路线通过优化获得，在最短的行径路程下即可完成探测，降低能耗。并且如此设计使得各排之间的间隔可以调整，间隔较小，传感器行径的路程较长，探测次数较多，探测结果更为精确；间隔较大，传感器行径的路程较短，探测次数较少，探测速度快，效率高。施工人员可根据施工要求进行调整，适用于多种施工工程，适用范围广。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，针对现有渗漏探测方法的缺陷，本发明利用电渗原理，在发生渗漏处的微弱离子运动进行高灵敏度的测量，来探测复杂地下结构的渗漏情况。在渗漏情况下，即便是轻微的渗漏，也会由于离子的运动，产生整个地层电场的变化，对于此变化，通过开发的多通道多传感器高精度量测系统，可以把握电场异常的位置，从而探得渗漏点。其具体有益效果表现为以下几点：

1、本发明通过设置单一的传感器即可达到多个传感器的探测工效，并为其规划了行径路线，能够探测各个点位下围护结构的渗漏情况。无需布置多个传感器，一方面降低了施工人员的工作压力，省时省力，间接的尽快了工作效率；另一方面，无需购置多个传感器，降低成本支出，减少施工开支。

2、本发明为传感器规划了行径路线，能够探测各个点位下围护结构的渗漏情况。该行径路线通过优化获得，在最短的行径路程下即可完成探测，降低能耗。并且如此设计使得各排之间的间隔可以调整，间隔较小，传感器行径的路程较长，探测次数较多，探测结果更为精确；间隔较大，传感器行径的路程较短，探测次数较少，探测速度快，效率高。施工人员可根据施工要求进行调整，适用于多种施工工程，适用范围广。

3、本发明布置了三维扫描仪，通过三维扫描仪能够同步的拍摄探测三维图像，并建立三维坐标系，精确的标注出传感器行径过程中的坐标位置，通过转换可以确定实际传感器的位置。定位每个位置的探测结果，使得探测过程更为形象具体，方便统计、计算与分析。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法的流程框图；

图2为传感器安装支架的结构示意图；

图3为检测工作区的示意图；

图4为横向移动机构或纵向移动机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，包括如下步骤：

(1)基坑围护结构的检测工作区划分并标注：

采用均匀划分的原则，每个检测区的长度偏差在±1m之内，均匀划分后若有部分的区域未被划入任何检测工作区且其尺寸未达到检测工作区的长度，则标记为非正常检测工作区；本发明对于检测工作区进行均匀划分，相互之间尺寸差或围护机构的数量差较小，同一传感器安装支架能够应用于各个检测工作区，彼此之间能够完美适配，无需重新布设传感器，大大减轻了工作量，从而提高了探测工程的工作效率，缩短工期；

如图3所示，将基坑围护分别划分为J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、 J10、J11、J12、J13、J14、J15、J16、J17、J18及J19，并余留有非正常检测工作区K1。

(2)基坑在探测前需要进行处理：

a、基坑内地表为平整的土地、无石块、金属等异物；通过步骤a清理基坑内的杂物，防止这些杂物扰乱基坑内的磁场，影响渗漏的探测结果。

b、检测工作区内的围护结构上部无覆土，且表面较干燥；步骤b可防止探测信号从止水帷幕上部进入探测区域，间接的影响渗漏探测结果。

c、当检测工作区内被混凝土层覆盖时，应当在混凝土层上钻孔到原状土层，以放置参考电极。

(3)基础设备搭设：

在安装正极多路器之前首先在观测井内装入升降气缸，并将正极多路器安装在该升降气缸上，通过升降气缸来调整正极多路器在观测井内的垂直位置。同样的，在安装负极多路器之前首先在降水井内装入升降气缸，并将负极多路器安装在该升降气缸上，通过升降气缸来调整负极多路器在观测井内的垂直位置。设置升降气缸来控制正极多路器或负极多路器，使得两者设置深度可以调整，通过不同深度下探测数据的比较，得出能量最大的点，可以进一步精确的定位渗漏位置。

正极多路器连接ECR电压控制器的正极，负极多路器连接ECR电压控制器的负极；并根据施工要求布置参考电极；

(4)传感器布设：

首先根据施工要求组装传感器安装支架(如图2所示)，根据施工要求将传感器安装支架安装在基坑围护处；该传感器安装支架由两组纵向移动支架1 与一组横向移动支架2组成，该纵向移动支架1与横向移动支架2处于同一水平面，两组纵向移动支架1之间连接该横向移动支架2，纵向移动支架1内安装纵向移动机构，通过纵向移动机构分别连接横向移动支架2的两端；并且在横向移动支架2内安装有横向移动机构，唯一的传感器3通过安装座连接横向移动机构；该横向移动机构与纵向移动机构连接至电脑。本发明中的传感器3为ECR电极，用于探测。

本发明通过设置单一的传感器3即可达到多个传感器3的探测工效，并为其规划了行径路线，能够探测各个点位下围护结构的渗漏情况。无需布置多个传感器3，一方面降低了施工人员的工作压力，省时省力，间接的尽快了工作效率；另一方面，无需购置多个传感器3，降低成本支出，减少施工开支。

本发明中的横向移动机构与纵向移动机构均由移动电机4、移动丝杠5及滑块6组成，移动电机4连接移动丝杠5，移动丝杠5上连接有滑块6，滑块6上可连接相应的连杆7，通过连杆7可连接对应的部件；该移动电机4由电脑操控，可以根据指令进行开启、关闭、反转等操作。基于上述结构可根据施工要求制定传感器3的行径路线：

传感器3在传感器安装支架上按照以下运行规律进行：首先将通过控制纵向移动机构将横向移动支架2置于探测初始位置，此时的传感器3最为靠近围护结构，与围护机构的距离为0.3-0.4m；且传感器3位于最左侧，开始探测时，在横向移动机构的带动下，传感器3由左侧向右侧移动，完成第一排的探测；然后纵向移动机构将传感器3向外移动至第二排，第二排由右向左进行探测；随后移动到第三排，第三排由从左往右进行探测，如此往复直至完成该检测工作区的探测；各排之间的间距可以通过操控系统进行设定。本发明通过设置单一的传感器3即可达到多个传感器3的探测工效，并为其规划了行径路线，能够探测各个点位下围护结构的渗漏情况。上述行径路线通过优化获得，在最短的行径路程下即可完成探测，降低能耗。并且如此设计使得各排之间的间隔可以调整，间隔较小，传感器3行径的路程较长，探测次数较多，探测结果更为精确；间隔较大，传感器3行径的路程较短，探测次数较少，探测速度快，效率高。施工人员可根据施工要求进行调整，适用于多种施工工程，适用范围广。

(5)起始位置与终止位置标注

根据施工要求，在检测工作区的起始位置与终止位置进行标注，并在标注位置安装红外传感器；对应的，传感器3上安装有红外发射器，该红外发射器与红外传感器相互匹配；并装配报警器，该报警器与各个红外传感器连接。设置红外传感器与红外发射器，在传感器3超出起始位置或者 终止位置时，红外发射器与红外传感器发生感应，此时报警器提醒施工人员传感器3超出了探测范围。

(6)三维扫描仪布设：

在基坑内布置三维扫描仪，三维扫描仪的布置原则是其能够完整的监测传感器3的运行路径，该三维扫描仪连接电脑，在三维运行路径图像中建立三维坐标系，该三维坐标系根据实际运行路径数据缩放得到。

本发明布置了三维扫描仪，通过三维扫描仪能够同步的拍摄探测三维图像，并建立三维坐标系，精确的标注出传感器3行径过程中的坐标位置，通过转换可以确定实际传感器3的位置。定位每个位置的探测结果，使得探测过程更为形象具体，方便统计、计算与分析。

(7)正极多路器、负极多路器、参考电极与传感器3均连接至万能表；

(8)施工现场拍摄

检测设备安装完成，借助无人机进行三维拍摄，记录负极多路器、正极多路器、参考电机、传感器3及传感器安装支架的设置情况。通过三维拍摄能够记录探测设备各个位置的安装情况，方便监理人员或施工人员进行检查，有助于及时发现问题并解决。

(9)检测工作区探测

开始探测检测工作区内的渗漏情况，每个检测工作区至少探测两次，在前后两次的探测结果无差异时方能完成当下检测工作区的探测作业。

(10)非正常检测工作区探测

在检测工作区探测完成后，采用人工主动追踪的方法对非正常检测工作区进行探测，人工主动追踪由施工人员直接操控传感器3实现。非正常检测工作区的区域面积较小，通过人工主动探测即可完成，省去了布置传感器3及其他设备的工序，提高工作效率，且保证了探测精度。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）基坑围护结构的检测工作区划分并标注；

（2）基础设备搭设：在基坑外的观测井中装入正极多路器，在基坑内的降水井中装入负极多路器，正极多路器连接ECR电压控制器的正极，负极多路器连接ECR电压控制器的负极；并根据施工要求布置参考电极； 在安装正极多路器之前首先在观测井内装入升降气缸，并将正极多路器安装在该升降气缸上，通过升降气缸来调整正极多路器在观测井内的垂直位置；同样的，在安装负极多路器之前首先在降水井内装入升降气缸，并将负极多路器安装在该升降气缸上，通过升降气缸来调整负极多路器在观测井内的垂直位置；

（3）传感器布设：首先根据施工要求组装传感器安装支架，根据施工要求将传感器安装支架安装在基坑围护处；该传感器安装支架由两组纵向移动支架与一组横向移动支架组成，该纵向移动支架与横向移动支架处于同一水平面，两组纵向移动支架之间连接该横向移动支架，纵向移动支架内安装纵向移动机构，通过纵向移动机构分别连接横向移动支架的两端；并且在横向移动支架内安装有横向移动机构，唯一的传感器通过安装座连接横向移动机构；该横向移动机构与纵向移动机构连接至电脑，并根据施工要求制定传感器的行径路线； 传感器在传感器安装支架上按照以下运行规律进行：首先将通过控制纵向移动机构将横向移动支架置于探测初始位置，此时的传感器最为靠近围护结构，与围护机构的距离为0.3-0.4m；且传感器位于最左侧，开始探测时，在横向移动机构的带动下，传感器由左侧向右侧移动，完成第一排的探测；然后纵向移动机构将传感器向外移动至第二排，第二排由右向左进行探测；随后移动到第三排，第三排由从左往右进行探测，如此往复直至完成该检测工作区的探测；各排之间的间距通过操控系统进行设定；

（4）三维扫描仪布设：在基坑内布置三维扫描仪，三维扫描仪的布置原则是其能够完整的监测传感器的运行路径，该三维扫描仪连接电脑，在三维运行路径图像中建立三维坐标系，该三维坐标系根据实际运行路径数据缩放得到；

（5）正极多路器、负极多路器、参考电极与传感器均连接至万能表；

（6）开始探测检测工作区内的渗漏情况，每个检测工作区至少探测两次，在前后两次的探测结果无差异时方能完成当下检测工作区的探测作业。

2.根据权利要求1所述的一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，其特征在于：步骤（1）在检测工作区划分过程中，采用均匀划分的原则，每个检测区的长度偏差在±1m之内，均匀划分后若有部分的区域未被划入任何检测工作区且其尺寸未达到检测工作区的长度，则标记为非正常检测工作区。

3.根据权利要求2所述的一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，其特征在于：在检测工作区探测完成后，采用人工主动追踪的方法对非正常检测工作区进行探测，人工主动追踪由施工人员直接操控传感器实现。

4.根据权利要求1所述的一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，其特征在于：基坑在探测前需要进行处理，主要包括：a、基坑内地表为平整的土地、无石块、金属；b、检测工作区内的围护结构上部无覆土，且表面较干燥；c、当检测工作区内被混凝土层覆盖时，应当在混凝土层上钻孔到原状土层，以放置参考电极。

5.根据权利要求1所述的一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，其特征在于：根据施工要求，在检测工作区的起始位置与终止位置进行标注，并在标注位置安装红外传感器；对应的，传感器上安装有红外发射器，该红外发射器与红外传感器相互匹配；并装配报警器，该报警器与各个红外传感器连接。

6.根据权利要求1所述的一种超深基坑围护结构平面渗漏检测方法，其特征在于：检测设备安装完成，借助无人机进行三维拍摄，记录负极多路器、正极多路器、参考电极、传感器及传感器安装支架的设置情况。

Images