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計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)的應(yīng)用
【摘 要】高層建筑和地下工程的構(gòu)筑物中，幾乎都需要在基坑工程中降低地下水水位，以保證工程施工的順利進(jìn)行，而基坑降水工程除需需要一個(gè)好的降水設(shè)計(jì)以外，施工方法和施工手段就顯得十分重要了，傳統(tǒng)的降水電氣控制方法是通過(guò)在降水井內(nèi)設(shè)置一根兩芯控制線，檢測(cè)水位的高度，從而控制水泵的起停，本文探討了應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制建筑工程基坑降水技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】基坑;降水;計(jì)算機(jī)控制;動(dòng)力載波通訊
城市中深基坑工程常處于密集的既有建筑物.道路橋梁.地下管線.地鐵隧道或人防工程的近旁，雖屬臨時(shí)性工程，但其技術(shù)復(fù)雜性卻遠(yuǎn)大于永久性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)，稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會(huì)殃及臨近的建(構(gòu))筑物.道路橋梁和各種地下設(shè)施，造成巨大損失。
因此，深基坑的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)進(jìn)行方案比較，設(shè)計(jì)出既安全可靠，又具有相對(duì)合理造價(jià)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滲水，使基坑在開挖期間保持干燥狀態(tài)，從而有利于機(jī)械化施工;
2.增加基坑邊坡的穩(wěn)定性和基坑底板的穩(wěn)定性，防止邊坡上或基底土層的流失。這是因?yàn)榛娱_挖至地下水以下時(shí)，周圍的地下水向坑內(nèi)滲流，從而產(chǎn)生滲透力，對(duì)邊坡和基底產(chǎn)生了不利影響。
降低基坑周圍地下水位至開挖面以下時(shí)，不僅保持了基底的干燥，而且消除了滲透力的影響，防止流沙的產(chǎn)生，從而增加了邊坡和基底的穩(wěn)定性;
3.減少土體含量，有效提高物理力學(xué)性能指標(biāo)，減少支護(hù)體系的變形，提高土體固節(jié)強(qiáng)度，增加土中有效應(yīng)力。對(duì)于放坡開挖而言可提高邊坡的穩(wěn)定性;對(duì)于支護(hù)開挖可增加被動(dòng)區(qū)土抗力，減少主動(dòng)區(qū)土體側(cè)壓力，從而提高支護(hù)體系的穩(wěn)定度和強(qiáng)度保證，減少支護(hù)體系的變形。
降低地下水位，減少土體含水量，提高土體固結(jié)程度，減少土中孔隙水壓力，增加土中有效應(yīng)力。
4.保護(hù)降水基坑周圍環(huán)境，如保護(hù)周邊建筑物和地下管道等的安全。
二、傳統(tǒng)基坑降水的控制方法
傳統(tǒng)基坑降水系統(tǒng)的組成;系統(tǒng)由潛水泵，水位控制器、交流接觸器、空氣開關(guān)等設(shè)備組成，潛水泵一般采用1.5～2.2KW，三相380V，水位控制器采用強(qiáng)電控制方式，由中間繼電器和探測(cè)水位的導(dǎo)線組成，導(dǎo)線插入井中，遇到水導(dǎo)通，接通中間繼電器的控制回路，中間繼電器吸合，控制交流接觸器啟動(dòng)潛水泵工作，水位下降后，中間繼電器斷開，使交流接觸器斷開，潛水泵停止工作。
傳統(tǒng)基坑降水的控制方法的弊病是顯而易見的，沒(méi)有事故報(bào)警系統(tǒng)，潛水泵故障、開關(guān)故障致使水泵停止工作不容易被發(fā)現(xiàn)，不能實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)各個(gè)降水井的水位，檢查降水井工作狀態(tài)只能靠人工巡井，靠人來(lái)發(fā)現(xiàn)故障，而巡井人員每天只能巡井幾次(人的責(zé)任心)，夜間則無(wú)法巡井，這樣就給降水系統(tǒng)的可靠性帶來(lái)許多問(wèn)題，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)工程事故。
三、計(jì)算機(jī)控制基坑降水的控制方法
計(jì)算機(jī)控制基坑降水系統(tǒng)的組成;計(jì)算機(jī)控制基坑降水系統(tǒng)由電子水位傳感器、現(xiàn)場(chǎng)控制器和管理計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成。
電子水位傳感器：
電子水位傳感器是一種壓電器件，測(cè)量深度為0～10m，傳感器根據(jù)水中的壓力與空氣中的壓力差把液位高度變換成壓力差，再把壓力差轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，該微弱的電信號(hào)經(jīng)放大器放大后送A/D變換器，單片機(jī)接收到數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)的處理。
本系統(tǒng)采用的傳感器對(duì)精度要求的不是很高，這主要是考慮系統(tǒng)成本的問(wèn)題。
現(xiàn)場(chǎng)控制器：
現(xiàn)場(chǎng)控制器是以單片機(jī)系統(tǒng)為核心(見圖1)，由單片機(jī)外圍電路、與電子水位傳感器接口電路、A/D變換電路，與管理計(jì)算機(jī)通訊接口電路、與潛水泵連接的驅(qū)動(dòng)電路和雙向可控硅開關(guān)電路組成。
現(xiàn)場(chǎng)控制器可以獨(dú)立工作，負(fù)責(zé)根據(jù)水位傳感器的信號(hào)控制潛水泵的起停，也可以接受管理計(jì)算機(jī)的指令，向管理計(jì)算機(jī)傳送潛水泵的工作狀態(tài)和水位高度等信息。
管理計(jì)算機(jī)：
管理計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)控制器通訊，接收現(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)來(lái)的潛水泵的工作狀態(tài)，為現(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)送指令，設(shè)置控制參數(shù)，根據(jù)各井水位情況分析地下的水分布，統(tǒng)計(jì)各降水井故障情況、維修記錄、打印報(bào)表等工作，對(duì)降水井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。
圖1 現(xiàn)場(chǎng)控制器原理圖
四、現(xiàn)場(chǎng)控制器的功能設(shè)置
現(xiàn)場(chǎng)控制器為每個(gè)降水井配置一個(gè)，既可以獨(dú)立控制潛水泵的起停，也可接受管理計(jì)算機(jī)的指令來(lái)控制潛水泵，現(xiàn)場(chǎng)控制器的主要功能為：
1、將水位傳感器的電訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)，并計(jì)算出降水井的水位高度值。
2、根據(jù)水位高度控制潛水泵的起停。
3、根據(jù)潛水泵的工作電流及電壓，監(jiān)測(cè)潛水泵的工作狀態(tài)。
4、與管理計(jì)算機(jī)通訊，報(bào)送水位高度及各項(xiàng)工作狀態(tài)。
五、管理計(jì)算機(jī)軟件功能設(shè)置
管理計(jì)算機(jī)控制著所有現(xiàn)場(chǎng)控制器的運(yùn)行，他的主要功能為：
1、為現(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)送初始參數(shù)設(shè)置，為降水井編號(hào)。
2、發(fā)送巡查指令，檢查各降水井的工作狀態(tài)，并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3、報(bào)警功能，發(fā)現(xiàn)降水井工作狀態(tài)異常，可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并給出出現(xiàn)異常的降水井的編號(hào)或在屏幕上顯示出報(bào)警井的位置、作出故障分析。
4、根據(jù)各井水位高度情況繪制現(xiàn)場(chǎng)水位分布圖，供施工參考。
5、強(qiáng)制降水井啟動(dòng)或停止工作。
6、對(duì)所有降水井巡回監(jiān)測(cè)檢查。
7、為每一個(gè)降水井建立運(yùn)行檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄運(yùn)行狀態(tài)，工作時(shí)間，故障時(shí)間，維修情況，故障原因等數(shù)據(jù)。
8、對(duì)上述情況打印報(bào)表，作為施工記錄。
六、管理計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)控制器的通訊方式
目前作為控制總線可分為有線與無(wú)線兩種，有線通訊有485總線、CAN總線等，無(wú)線方式有GPS、ZigBee等方式，還有介于兩種通訊方式之間的動(dòng)力載波通訊，本方案就是采用這種通訊方式。
動(dòng)力載波通訊是利用現(xiàn)有的動(dòng)力線做通訊信號(hào)的載體，不用再設(shè)通訊線路，這種通訊方式安全可靠，安裝方便，特別適合建筑工地的場(chǎng)合。管理計(jì)算機(jī)可以安裝在任何地方，只要現(xiàn)場(chǎng)控制器和管理計(jì)算機(jī)共用一個(gè)變壓器，就可實(shí)現(xiàn)它們之間的通訊，由于本文主要介紹計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于動(dòng)力載波的實(shí)現(xiàn)方法和原理在此就不過(guò)多的闡述了。
七、計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
基坑降水工程的重要性前面已經(jīng)介紹了，因此，實(shí)時(shí)的檢測(cè)降水井的工作狀態(tài)就顯得十分重要了。
計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)保證了基坑降水工程的順利進(jìn)行，能夠?qū)崟r(shí)地報(bào)告降水井的工作狀況，這是人工巡井所做不到的，管理計(jì)算機(jī)如果聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)上的任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)授權(quán)后，都可以實(shí)時(shí)地看到所有降水井的工作狀態(tài)和運(yùn)行情況報(bào)告。這對(duì)建設(shè)單位，政府監(jiān)管部門和監(jiān)理單位對(duì)基坑降水工程的監(jiān)管都提供了新的手段。
計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的將水方式是一個(gè)革命性的進(jìn)步，隨著管理的科學(xué)化，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)將會(huì)不斷地發(fā)展完善，更加科學(xué)地管理基坑降水工程，從而對(duì)基坑工程建筑主體工程保駕護(hù)航。
【計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)的應(yīng)用】相關(guān)文章：
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