本实用新型涉及工程检测领域，具体地，涉及一种基于冲击映像法的沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统。
背景技术：
灌砂法现已成为沉管隧道基础处理的主要施工方法之一。灌砂法沉管隧道地基处理技术是在工程应用中发展起来的，虽然取得了一定的实践经验，但在试验与理论研究方面落后于其工程应用，对灌砂效果的检测与监测方法仍不完善，没有可靠而系统化的现场解决方案。对于灌砂过程中的监测，现有的方法基本上采用间接法，即根据其它相关指标估算灌砂效果，由此会产生相应的偏差。表面波是沿介质表层传播的一种弹性波，其传播速度与材料干密度、抗压强度等具有良好的相关性。当敲击沉管隧道的底板表面时，会产生弹性波。弹性波遇到沉管隧道底板底面和灌砂结合面会产生反射，反射波的强弱可以很好的反映灌砂充填情况。当砂与沉管底板紧密结合时，边界两侧介质物理参数差别较小，形成弱反射界面；当砂与沉管底面之间有间隙时，间隙内介质为水，边界两侧为水和混凝土底板，物理参数差别很大，形成强反射面，接收到的弹性波很强，能量较大。通过分析反射波的强弱，就能推测沉管隧道底板与灌砂的结合情况。
根据现场试验成果，并考虑实施难易程度和工程成本，研制开发冲击映像方法对沉管隧道基础灌砂施工效果进行检测。本实用新型基于上述原理提供一种结构简单，检测效率高的沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于冲击映像法的沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统。
根据本实用新型提供的基于冲击映像法的沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统，包括：冲击波激发部件、冲击波检测部件、冲击波测量仪器，所述冲击波激发部件设置在沉管底板的两条相邻测线之间，所述冲击波检测部件位于沉管底板的测线上，冲击波检测部件连接冲击波测量仪器。
优选地，所述冲击波检测部件为多个检波器，所述多个检波器均匀设置在测线上，平行于测线且位于两条相邻测线之间的位置处设置有多个激发点，每个激发点对应于两个检波器，且所述激发点位于两个检波器之间。
优选地，所述冲击波激发部件为质量350～500g的钢质冲击锤。
优选地，所述冲击波检测部件采用动圈式垂直分量速度型检波器。
优选地，所述冲击波测量仪器是数字地震仪。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
1、本实用新型提供的基于冲击映像法的沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统既不影响正常灌砂施工作业，又能够准确检测灌砂施工效果，装置成本低、快捷、便于检测。
2、本实用新型提供的基于冲击映像法的沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统能够适应沉管隧道基础灌砂复杂的施工环境，应用本系统能够直接根据波形变化情况推测出沉管基础灌砂施工时砂积盘的变化，检测效率高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1(a)为灌砂前冲击波反射路径示意图；
图1(b)为灌砂中冲击波反射路径示意图；
图1(c)为灌砂后冲击波反射路径示意图；
图2为沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统检波器布设示意图；
图中：
1-沉管底板；
2-水；
3-砂积盘；
4-震源；
5-检波器；
6-激发点；
7-测线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
根据本发明提供的基于冲击映像法的沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统，包括冲击波激发部件、冲击波检测部件、冲击波测量仪器以及数据处理模块。
具体地，应用上述的基于冲击映像法的沉管隧道基础灌砂施工效果监测系统，包括如下步骤：
步骤1：在沉管底板上沿灌砂孔布置测线，每条测线放置12个检波器，在测线平行位置设置激发点，每个激发点对应于两个检波器，所述激发点位于两个检波器之间；冲击波检测部件检测由激发部件激发的冲击波信号，然后将检测数据输入冲击波测量仪器；数据采集时按预先设定的顺序依次激发并记录数据，每激发一次记录一个数据；
步骤2：将检波器和震源整体平移到下一段测线，再按步骤1采集数据；重复以上步骤1、步骤2过程直至数据采集区域覆盖整个沉管底板；
步骤3：运用数据处理模块对检测数据进行后处理，输出相应位置的共偏移距映像剖面。
所述冲击波激发部件为质量350～500g的钢质冲击锤，敲击以激发弹性波，敲击信号强弱由冲击锤上的检波器感知并被输入到仪器中进行模数转换和记录。将记录的检测数据按检波器坐标展开形成共偏移距剖面，直接根据波形变化情况推测出沉管基础灌砂施工时砂积盘的变化。
所述冲击波检测部件采用动圈式垂直分量速度型检波器，为保证检波器和地面的良好耦合以及移动作业效率，24个检波器组成检波器阵列，一次激发即可采集24道数据，同时，检波器阵列安装在牵引式底座上，在保证了检波器与地面的耦合的基础上提高作业效率。
所述冲击波测量仪器是数字地震仪。
具体地，检测沉管隧道基础灌砂施工时砂积盘的状态，根据冲击波在砂浆与空气中传播特性的差异，通过对采集到的反射波进行数据分析，根据反射波的强弱、波形、频谱、小波等变化来评价沉管隧道底板与砂积盘的结合情况。
使用质量350～500g的钢质冲击锤作为震源以激发弹性波，敲击信号强弱由冲击锤上的检波器感知并被输入到仪器中进行模数转换和记录。
所述检波器采用动圈式垂直分量速度型检波器，为保证检波器和地面的良好耦合以及移动作业效率，将24个检波器组成检波器阵列，一次激发即可采集24道数据，检波器阵列安装在牵引式底座上便于移动。
将记录的检测数据按检波器坐标展开形成共偏移距剖面，直接根据波形变化情况推测出沉管基础灌砂施工时砂积盘的变化。
如图2所示，首先在沉管底板沿灌砂孔布置两条测线，在测线上放置一个检波器阵列，然后在两个检波器之间敲击沉管管段底面，同时用测量仪器记录由检波器接受到的冲击弹性波信号。一个检波器阵列包含24个检波器，同时完成24道数据的采集。完成这一块区域的数据采集后；将检波器阵列和震源移动到下一块区域，再按同样的方法采集下一块区域的数据；重复以上过程直至数据采集区域覆盖整个沉管底板；
然后将记录的冲击弹性波信号按照相应的检波器坐标排列，得到原始的共偏移距映像剖面。采用滤波等信号处理方法对原始共偏移距数据进行后处理，再一次压制噪声以提高数据质量。然后对检测数据进行整理，将处理结果绘制成像剖面图以直观分析灌砂填充情况。
结合上述的描述，给出本实用新型的应用实施例：
本实施例具体实施条件以及操作细节如下：
1)检测条件：
检测剖面需保持干燥、平整。
2)检波器设置：
采用动圈式垂直分量速度型检波器，固有频率：4.0～100Hz。为保证检波器和地面的良好耦合以及移动作业效率，24个检波器组成检波器阵列，一次激发即可采集24道数据，同时，检波器阵列安装在牵引式底座上，在保证了检波器与地面的耦合的基础上提高作业效率。
3)测量仪器：
测量仪器为Geode数字地震仪，24位模/数转换器和2kHz以上高截频的数字记录仪(各种通用地震仪即可)。
4)激发设备：
使用质量350g的钢质冲击锤作为震源以激发弹性波，敲击信号强弱由冲击锤上的传感器感知并被输入到仪器中进行模数转换和记录。
5)测量过程：
现场准备：检查测试仪器是否齐全完好，并对需要进行测试的场地进行清理。
传感器设置：以确定的检测点为基准点，每间隔0.5m布置一个传感器，将传感器及加工的连接部分平整放置于底板上。
激发：使用质量350g的冲击锤用力击打沉管底板或者铁锭以产生弹性波。
采集信号：激发产生的震动能量以近源波(纵波、面波等各种波动混杂在一起)的形式向四面传播，传感器接收到信号并传送给数字地震仪，记录完毕后，进行下次锤击，依次类推，直至完成该点的检测任务
6)检测数据处理
将记录的冲击弹性波信号按照相应的检波器坐标排列，得到原始的共偏移距映像剖面。采用滤波等信号处理方法对原始共偏移距数据进行后处理，再一次压制噪声以提高数据质量。然后对检测数据进行整理，将处理结果绘制成像剖面图以直观分析灌砂填充情况。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。