CN211113694U - 用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及盾构隧道工程的降水处理技术领域，具体涉及一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，通过静水装置设置在降水管井的井管底部，防水测压仪设置在静水装置的底部，当水泵进行开始抽水时，防水测压仪检测到的数据通过电缆线传递给数据采集传输模块，采集传输模块将信号转换后传递给计算分析模块进行判断，决定交流接触器是否闭合，以控制水泵是否运转，以达到自动降水监控的作用；静水装置用于保持降水管井内井管底部防水测压仪周围水状态接近静水状态，以达到测量结果准确的目的。

Description

用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统

所属技术领域

本实用新型涉及盾构隧道工程的降水处理技术领域，具体涉及一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统。

背景技术

盾构始发段开挖工程中，地下水是始发段塌陷渗水产生失稳破坏的主要原因之一，对始发段稳定性起着重要的影响；含水土体重度较大，物理力学参数相对较低，盾构始发段盾构施工会对周边地层产生不同程度的扰动，容易引起土体失稳、水土流失甚至导致地面塌陷。

盾构始发过程中，在洞口土体与管片之间的空隙注浆封闭前，地下水位必须保持在隧道底部1米以下。为确保盾构始发的安全、顺利，必须对盾构始发段端头井进行降水处理。

管井是一种抽取深层或浅层地下水的管状构筑物，利用水泵将水抽出以达到安全水位的目的。

但传统施工下，为了保证降水效果，水泵处于常开状态，地下水降至安全水位以下后，抽排水设备仍然在进行空转，不仅有损抽排水设备使用寿命，而且浪费电力，增加了不必要的成本。

故实用新型一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，尤其是一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，包括

降水管井，降水管井内设置有井管；

静水装置，静水装置设置在降水管井的井管底部；

防水测压仪，防水测压仪设置在静水装置的底部；

水泵，水泵设置在降水管井的井口外部，水泵进水端通过水管延伸至井管底部，水泵出水端位于降水管井的井口外部；

采集传输模块，采集传输模块的信号输入端与防水测压仪之间通过电缆线连接；

计算分析模块，计算分析模块的信号输入端与采集传输模块的信号输出端通过电缆线连接；

交流接触器，交流接触器一端与计算分析模块的信号输出端通过电缆线连接，交流接触器另一端通过电缆线与水泵连接。

太阳能供电组，太阳能供电组设置在降水管井外部，且太阳能供电组通过电缆线给防水测压仪、采集传输模块、计算分析模块和交流接触器提供电能。

所述的井管包括上端的空心井管和下端连接的同口径的滤水井管，所述滤水井管的外壁开有若干个通孔，滤水井管的外壁还缠绕有网片，滤水井管底部焊接井底盖，空心井管顶部连接井帽，所述静水装置设置在井底盖上。

所述的井管底部由下至上4m～6m处的井管外壁开有若干个孔，井管下端开孔段的外壁缠绕有网片，井管下端开孔段的底部焊接井底盖，井管的顶端连接井帽，所述静水装置设置在井底盖上。

所述的静水装置包括金属管，金属管内水平固定连接有两列以上多个并排的空心金属管，水平固定的空心金属管的外侧壁上均开有通孔，金属管的上下管口的外沿壁上还连接有膨胀橡胶带。

所述的金属管的直径小于井管的直径。

所述的降水管井井口至以下0.5m段井管外填充粘土，0.5m以下至降水管井井底填充滤料。

所述的滤料为直径8～10mm的碎石滤料。

一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统的使用方法，所述的使用方法包括以下步骤：

步骤一：先在设计好的静水装置底部安装防水测压仪，然后再将静水装置安装在井管底部的井底盖上；

步骤二：再在计算分析模块内输入判定标准，即每隔30S通过采集传输模块读取一次由防水测压仪传输而来的数据信号，采集传输模块将频率信号转换为水压力数据信号后，采集传输模块将转化后的信号传递给计算分析模块来分析判断，当水压力不大于20Kpa，则30S后采集传输模块继续读取输入数据，若水压力大于20Kpa，则通过控制交流接触器闭合，运转水泵开始抽水；

步骤三：在抽水过程中，继续每隔30S通过采集传输模块读取输入数据，若水压力大于10Kpa，则30S后采集传输模块继续读取输入数据，若水压力不大于10Kpa，则通过控制交流接触器断开，使水泵停止抽水；

步骤四：此时30S后采集传输模块继续读取数据，判断水压力是否大于20Kpa，依次按照步骤二和步骤三依次循环。

所述防水测压仪的受水压力为10Kpa～20Kpa。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型通过：

1、静水装置设置在降水管井的井管底部，防水测压仪设置在静水装置的底部，当水泵进行开始抽水时，防水测压仪检测到的数据通过电缆线传递给数据采集传输模块，采集传输模块将信号转换后传递给计算分析模块进行判断，决定交流接触器是否闭合，以控制水泵是否运转，以达到自动降水监控的作用；静水装置用于保持降水管井内井管底部防水测压仪周围水状态接近静水状态，以达到测量结果准确的目的，太阳能供电组3设置在降水管井外部，且太阳能供电组通过电缆线给防水测压仪、采集传输模块、计算分析模块和交流接触器提供电能，水泵5通过电缆线与外部的交流电连接，给水泵提供电能。

2、静水装置设置在井底盖上，金属管内水平焊接有两列以上多个并排的空心金属管，水平焊接的空心金属管的外侧壁上均开有通孔，目的是进一步的减小水流速度，空心金属管的外侧壁上开有的通孔可以整个外壁都开孔也可以如图3的位置上下外壁开设，其中通孔与通孔最好选用错开开孔，其中通孔大小没有根据实际情况来定，开孔的目的是以便允许水流通过并降低水流速度，所述的金属管均可采用施工中多余的金属制作，节约成本，废物利用，金属管的直径小于井管的直径，且金属管的上下管口的外沿壁上还连接有膨胀橡胶带，膨胀橡胶带为遇水膨胀的橡胶制成，通过胶水粘贴在金属管的上下管口的外沿壁上，实际操作时，保证在无水状态下安装整个静水装置，当有水时膨胀橡胶带遇水膨胀，使得整个静水装置与井管紧密接触，达到固定牢固的目的，静水装置可有效控制防水测压仪周围的水流波动，使测量结果接近静水状态，测量数据更加准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图2为本实用新型的整体结构示意图。

图3为本实用新型的静水装置结构示意图。

图4为本实用新型的系统使用方法流程结构示意图。

图中：1-计算分析模块、2-采集传输模块、3-太阳能供电组、4-交流接触器、5-水泵、6-井帽、7-粘土、8-滤料、9-井管、10-静水装置、11-防水测压仪、12-井底盖、13-空心金属管、14-膨胀橡胶带、15-金属管。

具体实施方式

实施例1:

参照图1和图2，一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，包括

降水管井，降水管井内设置有井管；

静水装置10，静水装置10设置在降水管井的井管底部；

防水测压仪11，防水测压仪11设置在静水装置10的底部；

水泵5，水泵5设置在降水管井的井口外部，水泵5进水端通过水管延伸至井管底部，水泵5出水端位于降水管井的井口外部；

采集传输模块2，采集传输模块2的信号输入端与防水测压仪11之间通过电缆线连接；

计算分析模块1，计算分析模块1的信号输入端与采集传输模块2的信号输出端通过电缆线连接；

交流接触器4，交流接触器4一端与计算分析模块1的信号输出端通过电缆线连接，交流接触器4另一端通过电缆线与水泵5连接。

太阳能供电组3，太阳能供电组3设置在降水管井外部，且太阳能供电组3通过电缆线给防水测压仪11、采集传输模块2、计算分析模块1和交流接触器4提供电能。

实际使用时：静水装置10设置在降水管井的井管底部，防水测压仪11设置在静水装置10的底部，当水泵5进行开始抽水时，防水测压仪11检测到的数据通过电缆线传递给数据采集传输模块2，采集传输模块2将信号转换后传递给计算分析模块1进行判断，决定交流接触器4是否闭合，以控制水泵5是否运转，以达到自动降水监控的作用；静水装置用于保持降水管井内井管底部防水测压仪11周围水状态接近静水状态，以达到测量结果准确的目的，太阳能供电组3设置在降水管井外部，且太阳能供电组3通过电缆线给防水测压仪11、采集传输模块2、计算分析模块1和交流接触器4提供电能，水泵5通过电缆线与外部的交流电连接，给水泵5提供电能；其中防水测压仪11可选用现有的南京葛南实业生产的VWP-0.2G型防水测压仪器，传输并转换数据的采集传输模块2可选用现有的Icontrol智能采集控制模块，分析数据并控制交流接触器4的计算分析模块1可参考南方Fmos智能监测软件。

实施例2:

参照图2，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的井管9包括上端的空心井管和下端连接的同口径的滤水井管，所述滤水井管的外壁开有若干个通孔，滤水井管的外壁还缠绕有网片，滤水井管底部焊接井底盖12，空心井管顶部连接井帽6，所述静水装置10设置在井底盖12上。

实际使用时：在进行井管9的整体吊装至降水管井内时，先将下端连接的同口径的滤水井管安装在降水管井内底部，其中滤水井管底部离降水管井底0.5m，然后在进行吊装端的空心井管，滤水井管的外壁开有若干个通孔，用于地下水进入降水管井内，滤水井管的外壁还缠绕有网片，避免外部的泥沙进入降水管井内，滤水井管底部焊接井底盖12，防止底部泥沙进入降水管井，空心井管顶部连接井帽6，所述静水装置10设置在井底盖12上。

实施例3:

参照图2，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的井管9底部由下至上4m～6m处的井管外壁开有若干个孔，井管9下端开孔段的外壁缠绕有网片，井管9下端开孔段的底部焊接井底盖12，井管9的顶端连接井帽6，所述静水装置10设置在井底盖12上。

实际使用时：井管9底部由下至上4m～6m处的井管外壁开有若干个孔，井管9为一个整根井管，由下至上4m～6m处的井管外壁开有若干个孔为了地下水进入降水管井内，井管9下端开孔段的外壁缠绕有网片，避免外部的泥沙进入降水管井内，井管9下端开孔段的底部焊接井底盖12，防止底部泥沙进入降水管井，井管9的顶端连接井帽6，所述静水装置10设置在井底盖12上。

实施例4:

与实施例2或实施例3相比，本实施例的不同之处在于：所述的静水装置10包括金属管15，金属管15内水平固定连接有两列以上多个并排的空心金属管13，水平固定的空心金属管13的外侧壁上均开有通孔，金属管15的上下管口的外沿壁上还连接有膨胀橡胶带14。

所述的金属管15的直径小于井管9的直径。

实际使用时：静水装置10设置在井底盖12上，金属管15内水平焊接有两列以上多个并排的空心金属管13，水平焊接的空心金属管13的外侧壁上均开有通孔，目的是进一步的减小水流速度，空心金属管13的外侧壁上开有的通孔可以整个外壁都开孔也可以如图3的位置上下外壁开设，其中通孔与通孔最好选用错开开孔，其中通孔大小没有根据实际情况来定，开孔的目的是以便允许水流通过并降低水流速度，所述的金属管均可采用施工中多余的金属制作，节约成本，废物利用，金属管15的直径小于井管9的直径，且金属管15的上下管口的外沿壁上还连接有膨胀橡胶带14，膨胀橡胶带14为遇水膨胀的橡胶制成，通过胶水粘贴在金属管15的上下管口的外沿壁上，实际操作时，保证在无水状态下安装整个静水装置10，当有水时膨胀橡胶带14遇水膨胀，使得整个静水装置10与井管9紧密接触，达到固定牢固的目的，静水装置10可有效控制防水测压仪11周围的水流波动，使测量结果接近静水状态，测量数据更加准确。

实施例5:

与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的降水管井井口至以下0.5m段井管9外填充粘土7，0.5m以下至降水管井井底填充滤料8。

所述的滤料8为直径8～10mm的碎石滤料。

实际使用时：降水管井井口至以下0.5m段井管9外填充粘土7，保证井管9的稳定性，0.5m以下至降水管井井底填充滤料8保证地下水进入井管9内时先通过直径8～10mm的碎石滤料过滤一遍泥沙，使水得到过滤。

实施例6:

一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统的使用方法，所述的使用方法包括以下步骤：

步骤一：先在设计好的静水装置10底部安装防水测压仪11，然后再将静水装置10安装在井管9底部的井底盖12上；

步骤二：再在计算分析模块1内输入判定标准，即每隔30S通过采集传输模块2读取一次由防水测压仪11传输而来的数据信号，采集传输模块2将频率信号转换为水压力数据信号后，采集传输模块2将转化后的信号传递给计算分析模块1来分析判断，当水压力不大于20Kpa，则30S后采集传输模块2继续读取输入数据，若水压力大于20Kpa，则通过控制交流接触器4闭合，运转水泵5开始抽水；

步骤三：在抽水过程中，继续每隔30S通过采集传输模块2读取输入数据，若水压力大于10Kpa，则30S后采集传输模块2继续读取输入数据，若水压力不大于10Kpa，则通过控制交流接触器4断开，使水泵5停止抽水；

步骤四：此时30S后采集传输模块2继续读取数据，判断水压力是否大于20Kpa，依次按照步骤二和步骤三依次循环。

所述防水测压仪11的受水压力为10Kpa～20Kpa。

实际使用时：先按照设计图纸预制静水装置10，在根据降水管井平面布置图测放井位，清除地面障碍物，放置钻机，然后人工辅助钻机埋设护筒，钻机钻孔至设计深度，设计深度为低警戒水位以下至少2.5m，钻孔中使用泥浆护壁，再按设计图加工制造井管9，井管9下端连接滤水管，滤水管外缠绕网片，井管底部焊接井底托12，井管9制作时按井管9设计要求整体加工，整体吊装，井管9安装时底部距离钻孔孔底0.5m，形成整个降水管井，降水管井井口至以下0.5m段采用粘土7回填夯实，0.5m以下至降水管井井底采用直径8～10mm的碎石滤料8回填，最后安装排污泵抽出井底沉淤，直至水清不含砂为止。

步骤一：安装抽水泵并进行抽水试验，在进行抽水试验的同时，将抽水管放置井管9底部附近，保持井管9内无水状态，先在设计好的静水装置10底部安装防水测压仪11，然后再将静水装置10安装在井管9底部的井底盖12上；

步骤二：再在计算分析模块1内输入判定标准，即每隔30S通过采集传输模块2读取一次由防水测压仪11传输而来的数据信号，采集传输模块2将频率信号转换为水压力数据信号后，采集传输模块2将转化后的信号传递给计算分析模块1来分析判断，当水压力不大于20Kpa，则30S后采集传输模块2继续读取输入数据，若水压力大于20Kpa，则通过控制交流接触器4闭合，运转水泵5开始抽水；

步骤三：在抽水过程中，继续每隔30S通过采集传输模块2读取输入数据，若水压力大于10Kpa，则30S后采集传输模块2继续读取输入数据，若水压力不大于10Kpa，则通过控制交流接触器4断开，使水泵5停止抽水；

步骤四：此时30S后采集传输模块2继续读取数据，判断水压力是否大于20Kpa，依次按照步骤二和步骤三依次循环。

所述防水测压仪11的受水压力为10Kpa～20Kpa，井管9内水的高度为1m～2m之间。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细的说明，但本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，其特征是：包括

降水管井，降水管井内设置有井管；

静水装置(10)，静水装置(10)设置在降水管井的井管底部；

防水测压仪(11)，防水测压仪(11)设置在静水装置(10)的底部；

水泵(5)，水泵(5)设置在降水管井的井口外部，水泵(5)进水端通过水管延伸至井管底部，水泵(5)出水端位于降水管井的井口外部；

采集传输模块(2)，采集传输模块(2)的信号输入端与防水测压仪(11)之间通过电缆线连接；

计算分析模块(1)，计算分析模块(1)的信号输入端与采集传输模块(2)的信号输出端通过电缆线连接；

交流接触器(4)，交流接触器(4)一端与计算分析模块(1)的信号输出端通过电缆线连接，交流接触器(4)另一端通过电缆线与水泵(5)连接；

太阳能供电组(3)，太阳能供电组(3)设置在降水管井外部，且太阳能供电组(3)通过电缆线给防水测压仪(11)、采集传输模块(2)、计算分析模块(1)和交流接触器(4)提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，其特征是：所述的井管(9)包括上端的空心井管和下端连接的同口径的滤水井管，所述滤水井管的外壁开有若干个通孔，滤水井管的外壁还缠绕有网片，滤水井管底部焊接井底盖(12)，空心井管顶部连接井帽(6)，所述静水装置(10)设置在井底盖(12)上。

3.根据权利要求1所述的一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，其特征是：所述的井管(9)底部由下至上4m～6m处的井管外壁开有若干个孔，井管(9)下端开孔段的外壁缠绕有网片，井管(9)下端开孔段的底部焊接井底盖(12)，井管(9)的顶端连接井帽(6)，所述静水装置(10)设置在井底盖(12)上。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，其特征是：所述的静水装置(10)包括金属管(15)，金属管(15)内水平固定连接有两列以上多个并排的空心金属管(13)，水平固定的空心金属管(13)的外侧壁上均开有通孔，金属管(15)的上下管口的外沿壁上还连接有膨胀橡胶带(14)。

5.根据权利要求4所述的一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，其特征是：所述的金属管(15)的直径小于井管(9)的直径。

6.根据权利要求1所述的一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，其特征是：所述的降水管井井口至以下0.5m段井管(9)外填充粘土(7)，0.5m以下至降水管井井底填充滤料(8)。

7.根据权利要求6所述的一种用于盾构始发段端头井降水的自动监控系统，其特征是：所述的滤料(8)为直径8～10mm的碎石滤料。

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