CN114960781B - 城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基坑工程监测技术领域，且公开了城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法，包括承压水层、PVC管、监测管、吊绳、壳体和压力传感器，壳体位于监测管的内部，壳体的内部水平固定设有隔板，壳体的顶部固定设有电机、无线控制器和蓄电池，电机的输出端固定设有转轴，壳体的内部且位于隔板的下方设有与转轴连接的顶紧机构，壳体的底部设有移动座，移动座的两侧均与壳体的底部之间设有弹性组件，移动座的顶部设有与顶紧机构连接的驱动机构，移动座的底部固定设有监测盒，压力传感器固定安装于监测盒的内部。该城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法，能够将压力传感器稳固的定位，提高了对承压水突涌的监测精准度。

Description

城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法

技术领域

本发明涉及基坑工程监测技术领域，具体为城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法。

背景技术

目前，为了保证深基坑开挖过程中的安全，第一种方案是通过止水帷幕插入到承压水含水层以下的隔水层来达到隔断承压水；第二种方案是在施工前打入降水井，随着基坑进一步开挖逐步降低承压水的水头高度，以保证深基坑开挖过程的安全，但如果基坑开挖深度较大，承压水含水层较复杂时，深基坑开挖造成承压水突涌的情况还是时有发生，因此若在深基坑开挖之前布设承压水智能监测装置具有重要意义。在深基坑发生承压水突涌时，由于上覆土层的自重压力不能承受承压水水头压力，会造成地下水涌入深基坑，另外也会增加施工难度、施工工序，同时使施工工期变长，施工成本的上升。

其中专利号为CN215857892U，公开了一种用于监测超大超深基坑开挖承压水突涌的智能装置，所述智能装置包括显示屏、电源控制器、PVC管、顶盖、钻杆电机、伸缩杆端盖、伸缩杆、抽水泵、垫板、承压水腔室、小球阀、管道球阀、固定器、水压力传感器、滑块球阀、滑板球阀、滚动圈、滑板、通道压力传感器、软管、触碰压力传感器、测变形计、弹簧、位移传感器、储水室、箱壳、套筒、排水管、压力表、沉淀池、固定支架和护壁。

在上述方案中，虽然能够对基坑承压水突涌进行监测，但是水压力传感器的位置无法得到稳固安装，承压水在突涌的一瞬间，压力是比较大的，容易使得承压水突涌向上移动，从而影响监测的精准度。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法，能够将压力传感器稳固的定位，提高了对承压水突涌的监测精准度，解决了现有的水压力传感器的位置无法得到稳固安装，承压水在突涌的一瞬间，压力是比较大的，容易使得承压水突涌向上移动，从而影响监测的精准度的问题。

(二)技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：城市超深基坑承压水突涌的监测装置，包括承压水层、PVC管、监测管、吊绳、壳体和压力传感器，所述PVC管设置于所述承压水层的顶部，所述监测管位于所述PVC管的内部，且监测管的下端延伸至所述承压水层的内部，所述壳体位于所述监测管的内部，所述吊绳的一端固定设置于所述壳体的顶部，且吊绳的另一端延伸至所述PVC管的外部，所述壳体的内部水平固定设有隔板，所述壳体的顶部固定设有电机、无线控制器和蓄电池，所述电机的输出端固定设有转轴，且转轴的下端延伸至所述隔板的下方，所述壳体的内部且位于所述隔板的下方设有与所述转轴连接的顶紧机构，所述壳体的底部设有移动座，所述移动座的两侧均与所述壳体的底部之间设有弹性组件，所述移动座的顶部设有与所述顶紧机构连接的驱动机构，所述移动座的底部固定设有监测盒，所述压力传感器固定安装于所述监测盒的内部，所述监测盒的底部设有与所述压力传感器接触设置的浮动组件，所述壳体的底部开设有用于所述监测盒伸出的第一通孔。

优选的，所述顶紧机构包括双向螺杆、两个内螺纹套筒、第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述双向螺杆呈横向位于所述隔板的下方，两个所述内螺纹套筒分别螺纹设置于所述双向螺杆的两端，所述壳体的两侧均设有用于所述内螺纹套筒伸出的第二通孔，所述第一锥齿轮固定设置于所述转轴的下端，所述第二锥齿轮固定设置于所述双向螺杆的杆壁中部，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合设置。

优选的，两个所述内螺纹套筒的筒壁上侧均固定设有定位块，所述隔板的下表面开设有与所述定位块相配合的定位槽。

优选的，所述驱动机构包括两个驱动杆，两个所述驱动杆分别固定设置于两个所述内螺纹套筒的底部，所述移动座的顶部对称开设有两个驱动槽，两个所述驱动杆的下端分别延伸至两个所述驱动槽的内部，两个所述驱动杆的下端均转动设有与所述驱动槽滚动设置的驱动轮。

优选的，所述弹性组件包括两个第一滑杆、两个滑块和两个弹簧，两个所述第一滑杆均固定设置于所述壳体的底部，且两个第一滑杆分别位于所述移动座的两侧，两个所述滑块分别固定设置于所述移动座的两侧，两个所述滑块分别滑动设置于两个所述第一滑杆的杆壁上，两个所述弹簧分别套设于两个所述第一滑杆的杆壁上，且弹簧的两端分别与壳体的底部和滑块的底部固定连接。

优选的，所述浮动组件包括两个第二滑杆、浮板和顶杆，两个所述第二滑杆呈对称固定设置于所述监测盒的内部，所述浮板滑动设置于两个所述第二滑杆的杆壁上，两个所述第二滑杆的下端均固定设有限位挡块，所述顶杆固定设置于所述浮板的顶部，且顶杆的上端与所述压力传感器接触设置。

城市超深基坑承压水突涌的监测装置的使用方法，具体步骤如下：

步骤一：先将监测管安装在承压水层的内部，再将壳体放入在监测管的内部并通过吊绳放入在底部位置处；

步骤二：再通过无线控制器使得电机工作，电机工作能够带动第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，从而能够使得双向螺杆旋转，双向螺杆可将两个内螺纹套筒从壳体的两侧推出并与监测管的内壁相抵设置，能够使得壳体在监测管的内部稳固安装，提高了压力传感器的安装稳固性；

步骤三：紧随着内螺纹套筒在移动的过程中会使得驱动杆移动，驱动杆的下端会在驱动槽的内部移动并向下推动移动座，使得移动座底部的监测盒从壳体的底部推出，再通过受到浮力的浮板向上推动顶杆，顶杆再给压力传感器施加压力，从而能够测量承压水突涌的压力。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法，具备以下有益效果：

1、该城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法，通过设置在壳体内部的电机、无线控制器和蓄电池，通过无线控制器可控制电机工作，电机工作能够带动第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，从而能够使得双向螺杆旋转，双向螺杆可将两个内螺纹套筒从壳体的两侧推出并与监测管的内壁相抵设置，能够使得壳体在监测管的内部稳固安装，提高了压力传感器的安装稳固性。

2、该城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法，通过设置在壳体的底部的移动座，内螺纹套筒在移动的过程中会使得驱动杆移动，驱动杆的下端会在驱动槽的内部移动并向下推动移动座，使得移动座底部的监测盒从壳体的底部推出，再通过受到浮力的浮板向上推动顶杆，顶杆再给压力传感器施加压力，从而能够测量承压水突涌的压力。

附图说明

图1为本发明提出的城市超深基坑承压水突涌的监测装置及使用方法结构示意图；

图2为图1中壳体的内部结构示意图；

图3为图1中局部A部分的结构放大图。

图中：1承压水层、2PVC管、3监测管、4吊绳、5壳体、6压力传感器、7隔板、8电机、9无线控制器、10蓄电池、11转轴、12移动座、13监测盒、14双向螺杆、15内螺纹套筒、16第一锥齿轮、17第二锥齿轮、18定位块、19驱动杆、20驱动槽、21驱动轮、22第一滑杆、23滑块、24弹簧、25第二滑杆、26浮板、27顶杆、28限位挡块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，城市超深基坑承压水突涌的监测装置，包括承压水层1、PVC管2、监测管3、吊绳4、壳体5和压力传感器6，PVC管2设置于承压水层1的顶部，监测管3位于PVC管2的内部，且监测管3的下端延伸至承压水层1的内部，壳体5位于监测管3的内部，吊绳4的一端固定设置于壳体5的顶部，且吊绳4的另一端延伸至PVC管2的外部，壳体5的内部水平固定设有隔板7，壳体5的顶部固定设有电机8、无线控制器9和蓄电池10，电机8的输出端固定设有转轴11，且转轴11的下端延伸至隔板7的下方，壳体5的内部且位于隔板7的下方设有与转轴11连接的顶紧机构，壳体5的底部设有移动座12，移动座12的两侧均与壳体5的底部之间设有弹性组件，移动座12的顶部设有与顶紧机构连接的驱动机构，移动座12的底部固定设有监测盒13，压力传感器6固定安装于监测盒13的内部，监测盒13的底部设有与压力传感器6接触设置的浮动组件，壳体5的底部开设有用于监测盒13伸出的第一通孔。

顶紧机构包括双向螺杆14、两个内螺纹套筒15、第一锥齿轮16和第二锥齿轮17，双向螺杆14呈横向位于隔板7的下方，两个内螺纹套筒15分别螺纹设置于双向螺杆14的两端，壳体5的两侧均设有用于内螺纹套筒15伸出的第二通孔，第一锥齿轮16固定设置于转轴11的下端，第二锥齿轮17固定设置于双向螺杆14的杆壁中部，第一锥齿轮16和第二锥齿轮17啮合设置。

两个内螺纹套筒15的筒壁上侧均固定设有定位块18，隔板7的下表面开设有与定位块18相配合的定位槽。

驱动机构包括两个驱动杆19，两个驱动杆19分别固定设置于两个内螺纹套筒15的底部，移动座12的顶部对称开设有两个驱动槽20，两个驱动杆19的下端分别延伸至两个驱动槽20的内部，两个驱动杆19的下端均转动设有与驱动槽20滚动设置的驱动轮21。

弹性组件包括两个第一滑杆22、两个滑块23和两个弹簧24，两个第一滑杆22均固定设置于壳体5的底部，且两个第一滑杆22分别位于移动座12的两侧，两个滑块23分别固定设置于移动座12的两侧，两个滑块23分别滑动设置于两个第一滑杆22的杆壁上，两个弹簧24分别套设于两个第一滑杆22的杆壁上，且弹簧24的两端分别与壳体5的底部和滑块23的底部固定连接。

浮动组件包括两个第二滑杆25、浮板26和顶杆27，两个第二滑杆25呈对称固定设置于监测盒13的内部，浮板26滑动设置于两个第二滑杆25的杆壁上，两个第二滑杆25的下端均固定设有限位挡块28，顶杆27固定设置于浮板26的顶部，且顶杆27的上端与压力传感器6接触设置。

城市超深基坑承压水突涌的监测装置的使用方法，具体步骤如下：

步骤一：先将监测管3安装在承压水层1的内部，再将壳体5放入在监测管3的内部并通过吊绳4放入在底部位置处；

步骤二：再通过无线控制器9使得电机8工作，电机8工作能够带动第一锥齿轮16和第二锥齿轮17转动，从而能够使得双向螺杆14旋转，双向螺杆14可将两个内螺纹套筒15从壳体5的两侧推出并与监测管3的内壁相抵设置，能够使得壳体5在监测管3的内部稳固安装，提高了压力传感器6的安装稳固性；

步骤三：紧随着内螺纹套筒15在移动的过程中会使得驱动杆19移动，驱动杆19的下端会在驱动槽20的内部移动并向下推动移动座12，使得移动座12底部的监测盒13从壳体5的底部推出，再通过受到浮力的浮板26向上推动顶杆27，顶杆27再给压力传感器6施加压力，从而能够测量承压水突涌的压力。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.城市超深基坑承压水突涌的监测装置，包括承压水层(1)、PVC管(2)、监测管(3)、吊绳(4)、壳体(5)和压力传感器(6)，其特征在于：所述PVC管(2)设置于所述承压水层(1)的顶部，所述监测管(3)位于所述PVC管(2)的内部，且监测管(3)的下端延伸至所述承压水层(1)的内部，所述壳体(5)位于所述监测管(3)的内部，所述吊绳(4)的一端固定设置于所述壳体(5)的顶部，且吊绳(4)的另一端延伸至所述PVC管(2)的外部，所述壳体(5)的内部水平固定设有隔板(7)，所述壳体(5)的顶部固定设有电机(8)、无线控制器(9)和蓄电池(10)，所述电机(8)的输出端固定设有转轴(11)，且转轴(11)的下端延伸至所述隔板(7)的下方，所述壳体(5)的内部且位于所述隔板(7)的下方设有与所述转轴(11)连接的顶紧机构，所述壳体(5)的底部设有移动座(12)，所述移动座(12)的两侧均与所述壳体(5)的底部之间设有弹性组件，所述移动座(12)的顶部设有与所述顶紧机构连接的驱动机构，所述移动座(12)的底部固定设有监测盒(13)，所述压力传感器(6)固定安装于所述监测盒(13)的内部，所述监测盒(13)的底部设有与所述压力传感器(6)接触设置的浮动组件，所述壳体(5)的底部开设有用于所述监测盒(13)伸出的第一通孔；

所述顶紧机构包括双向螺杆(14)、两个内螺纹套筒(15)、第一锥齿轮(16)和第二锥齿轮(17)，所述双向螺杆(14)呈横向位于所述隔板(7)的下方，两个所述内螺纹套筒(15)分别螺纹设置于所述双向螺杆(14)的两端，所述壳体(5)的两侧均设有用于所述内螺纹套筒(15)伸出的第二通孔，所述第一锥齿轮(16)固定设置于所述转轴(11)的下端，所述第二锥齿轮(17)固定设置于所述双向螺杆(14)的杆壁中部，所述第一锥齿轮(16)和第二锥齿轮(17)啮合设置。

2.根据权利要求1所述的城市超深基坑承压水突涌的监测装置，其特征在于：两个所述内螺纹套筒(15)的筒壁上侧均固定设有定位块(18)，所述隔板(7)的下表面开设有与所述定位块(18)相配合的定位槽。

3.根据权利要求1所述的城市超深基坑承压水突涌的监测装置，其特征在于：所述驱动机构包括两个驱动杆(19)，两个所述驱动杆(19)分别固定设置于两个所述内螺纹套筒(15)的底部，所述移动座(12)的顶部对称开设有两个驱动槽(20)，两个所述驱动杆(19)的下端分别延伸至两个所述驱动槽(20)的内部，两个所述驱动杆(19)的下端均转动设有与所述驱动槽(20)滚动设置的驱动轮(21)。

4.根据权利要求1所述的城市超深基坑承压水突涌的监测装置，其特征在于：所述弹性组件包括两个第一滑杆(22)、两个滑块(23)和两个弹簧(24)，两个所述第一滑杆(22)均固定设置于所述壳体(5)的底部，且两个第一滑杆(22)分别位于所述移动座(12)的两侧，两个所述滑块(23)分别固定设置于所述移动座(12)的两侧，两个所述滑块(23)分别滑动设置于两个所述第一滑杆(22)的杆壁上，两个所述弹簧(24)分别套设于两个所述第一滑杆(22)的杆壁上，且弹簧(24)的两端分别与壳体(5)的底部和滑块(23)的底部固定连接。

5.根据权利要求3所述的城市超深基坑承压水突涌的监测装置，其特征在于：所述浮动组件包括两个第二滑杆(25)、浮板(26)和顶杆(27)，两个所述第二滑杆(25)呈对称固定设置于所述监测盒(13)的内部，所述浮板(26)滑动设置于两个所述第二滑杆(25)的杆壁上，两个所述第二滑杆(25)的下端均固定设有限位挡块(28)，所述顶杆(27)固定设置于所述浮板(26)的顶部，且顶杆(27)的上端与所述压力传感器(6)接触设置。

6.如权利要求5所述的城市超深基坑承压水突涌的监测装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：先将监测管(3)安装在承压水层(1)的内部，再将壳体(5)放入在监测管(3)的内部并通过吊绳(4)放入在底部位置处；

步骤二：再通过无线控制器(9)使得电机(8)工作，电机(8)工作能够带动第一锥齿轮(16)和第二锥齿轮(17)转动，从而能够使得双向螺杆(14)旋转，双向螺杆(14)可将两个内螺纹套筒(15)从壳体(5)的两侧推出并与监测管(3)的内壁相抵设置，能够使得壳体(5)在监测管(3)的内部稳固安装，提高了压力传感器(6)的安装稳固性；

步骤三：紧随着内螺纹套筒(15)在移动的过程中会使得驱动杆(19)移动，驱动杆(19)的下端会在驱动槽(20)的内部移动并向下推动移动座(12)，使得移动座(12)底部的监测盒(13)从壳体(5)的底部推出，再通过受到浮力的浮板(26)向上推动顶杆(27)，顶杆(27)再给压力传感器(6)施加压力，从而能够测量承压水突涌的压力。