计算机控制基坑降水技术的应用

更新时间:2024-03-23 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:5954 浏览:20917

【摘 要】高层建筑和地下工程的构筑物中,几乎都需要在基坑工程中降低地下水水位,以保证工程施工的顺利进行,而基坑降水工程除需需要一个好的降水设计以外,施工方法和施工手段就显得十分重要了,传统的降水电气控制方法是通过在降水井内设置一根两芯控制线,检测水位的高度,从而控制水泵的起停,本文探讨了应用计算机控制建筑工程基坑降水技术.

【关 键 词】基坑;降水;计算机控制;动力载波通讯

城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物.道路桥梁.地下管线.地铁隧道或人防工程的近旁,虽属临时性工程,但其技术复杂性却远大于永久性的基础结构或上部结构,稍有不慎,不仅将危及基坑本身安全,而且会殃及临近的建(构)筑物.道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失.因此,深基坑的设计,在设计时也应进行方案比较,设计出既安全可靠,又具有相对合理造价的深基坑.


一、基坑降水的作用

1.有效防止基坑坡面和基底的渗水,使基坑在开挖期间保持干燥状态,从而有利于机械化施工;

2.增加基坑边坡的稳定性和基坑底板的稳定性,防止边坡上或基底土层的流失.这是因为基坑开挖至地下水以下时,周围的地下水向坑内渗流,从而产生渗透力,对边坡和基底产生了不利影响.降低基坑周围地下水位至开挖面以下时,不仅保持了基底的干燥,而且消除了渗透力的影响,防止流沙的产生,从而增加了边坡和基底的稳定性;

3.减少土体含量,有效提高物理力学性能指标,减少支护体系的变形,提高土体固节强度,增加土中有效应力.对于放坡开挖而言可提高边坡的稳定性;对于支护开挖可增加被动区土抗力,减少主动区土体侧压力,从而提高支护体系的稳定度和强度保证,减少支护体系的变形.降低地下水位,减少土体含水量,提高土体固结程度,减少土中孔隙水压力,增加土中有效应力.

4.保护降水基坑周围环境,如保护周边建筑物和地下管道等的安全.

二、传统基坑降水的控制方法

传统基坑降水系统的组成;系统由潜水泵,水位控制器、交流接触器、空气开关等设备组成,潜水泵一般采用1.5~2.2KW,三相380V,水位控制器采用强电控制方式,由中间继电器和探测水位的导线组成,导线插入井中,遇到水导通,接通中间继电器的控制回路,中间继电器吸合,控制交流接触器启动潜水泵工作,水位下降后,中间继电器断开,使交流接触器断开,潜水泵停止工作.

传统基坑降水的控制方法的弊病是显而易见的,没有事故报警系统,潜水泵故障、开关故障致使水泵停止工作不容易被发现,不能实时地监测各个降水井的水位,检查降水井工作状态只能靠人工巡井,靠人来发现故障,而巡井人员每天只能巡井几次(人的责任心),夜间则无法巡井,这样就给降水系统的可靠性带来许多问题,有时还会出现工程事故.

三、计算机控制基坑降水的控制方法

计算机控制基坑降水系统的组成;计算机控制基坑降水系统由电子水位传感器、现场控制器和管理计算机、打印机等组成.

电子水位传感器:

电子水位传感器是一种压电器件,测量深度为0~10m,传感器根据水中的压力与空气中的压力差把液位高度变换成压力差,再把压力差转换成微弱的电信号,该微弱的电信号经放大器放大后送A/D变换器,单片机接收到数字信号后进行相应的处理.本系统采用的传感器对精度要求的不是很高,这主要是考虑系统成本的问题.

现场控制器:

现场控制器是以单片机系统为核心(见图1),由单片机电路、与电子水位传感器接口电路、A/D变换电路,与管理计算机通讯接口电路、与潜水泵连接的驱动电路和双向可控硅开关电路组成.现场控制器可以独立工作,负责根据水位传感器的信号控制潜水泵的起停,也可以接受管理计算机的指令,向管理计算机传送潜水泵的工作状态和水位高度等信息.

管理计算机:

管理计算机负责与现场控制器通讯,接收现场控制器发来的潜水泵的工作状态,为现场控制器发送指令,设置控制参数,根据各井水位情况分析地下的水分布,统计各降水井故障情况、维修记录、打印报表等工作,对降水井进行实时监测和控制.

图1现场控制器原理图

四、现场控制器的功能设置

现场控制器为每个降水井配置一个,既可以独立控制潜水泵的起停,也可接受管理计算机的指令来控制潜水泵,现场控制器的主要功能为:

1、将水位传感器的电讯号转换为数字讯号,并计算出降水井的水位高度值.

2.根据水位高度控制潜水泵的起停.

3、根据潜水泵的工作电流及电压,监测潜水泵的工作状态.

4.与管理计算机通讯,报送水位高度及各项工作状态.

五、管理计算机软件功能设置

管理计算机控制着所有现场控制器的运行,他的主要功能为:

为现场控制器发送初始参数设置,为降水井编号.

2、发送巡查指令,检查各降水井的工作状态,并保存到数据库中.

3、报警功能,发现降水井工作状态异常,可发出报警信号,并给出出现异常的降水井的编号或在屏幕上显示出报警井的位置、作出故障分析.

根据各井水位高度情况绘制现场水位分布图,供施工参考.

5.强制降水井启动或停止工作.

6.对所有降水井巡回监测检查.

7、为每一个降水井建立运行档案数据库,记录运行状态,工作时间,故障时间,维修情况,故障原因等数据.

8、对上述情况打印报表,作为施工记录.

六、管理计算机与现场控制器的通讯方式

目前作为控制总线可分为有线与无线两种,有线通讯有485总线、CAN总线等,无线方式有GPS、ZigBee等方式,还有介于两种通讯方式之间的动力载波通讯,本方案就是采用这种通讯方式.

动力载波通讯是利用现有的动力线做通讯信号的载体,不用再设通讯线路,这种通讯方式安全可靠,安装方便,特别适合建筑工地的场合.管理计算机可以安装在任何地方,只要现场控制器和管理计算机共用一个变压器,就可实现它们之间的通讯,由于本文主要介绍计算机控制基坑降水技术的应用,对于动力载波的实现方法和原理在此就不过多的阐述了.

七、计算机控制基坑降水技术的优势

基坑降水工程的重要性前面已经介绍了,因此,实时的检测降水井的工作状态就显得十分重要了.计算机控制基坑降水技术保证了基坑降水工程的顺利进行,能够实时地报告降水井的工作状况,这是人工巡井所做不到的,管理计算机如果联网,网上的任意一台计算机经过授权后,都可以实时地看到所有降水井的工作状态和运行情况报告.这对建设单位,政府监管部门和监理单位对基坑降水工程的监管都提供了新的手段.

计算机控制基坑降水技术对传统的将水方式是一个革命性的进步,随着管理的科学化,计算机技术的进一步发展,计算机控制基坑降水技术将会不断地发展完善,更加科学地管理基坑降水工程,从而对基坑工程建筑主体工程保驾护航.