本发明提供了一种搭载于预制管桩的植入式区域地下水多元信息采集系统装置，涉及城市尺度大范围地下水流场、温度场和水化学场的低成本监测领域以及岩土工程现场检测及监测领域。
背景技术
现有城市尺度大范围地下水监测系统由专门机构实施，需要专门场地和专门设备，采用钻井、或者埋设孔压计，需要单独成孔，建造成本高，落实监测场地困难，在超大城市中难以大量实施。而现有城市发展亟需了解大范围场地地下水动力场、水化学场和温度场的变化规律。因此需要提供一种能够高效获取大范围场地地下水动力场、水化学场和温度场的变化规律的装置。
目前，城市工程建设中大量使用预应力管桩，预应力管桩施工过程中会有桩孔，预应力管桩打入地下后会与地下水接触。
技术实现要素：
本发明的目的在于：利用预应力管桩施工中可以接触地下水，将区域地下水监测工作与工程建设过程中大量施工的预应力管桩结合起来，以必须实施、用作工程基础的管桩作为载体，在工厂内将搭载有地下水信息采集系统装置的预制管桩段对接在用作工程基础的预制管桩上，在指定位置将带有测试系统的预制管桩打入地下指定检测部位。在保证管桩强度和工作性能条件下，低成本大量采集新建场地地下水信息，为城市地质环境保护与地质灾害防治提供大数据信息。
为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案:
一种搭载于预制管桩的植入式区域地下水多元信息采集系统，包括用作工程基础的预制管桩段、第二预制管桩段和测试系统；所述用作工程基础的预制管桩段，即第一预制管桩段，用作采集系统的载体；所述第二预制管桩段与第一预制管桩段对接用于承载搭载测试系统；所述测试系统包括水压检测系统、水温检测系统和水质检测系统，分别用于监测地下水水压、水温和检测地下水水质。
所述第一预制管桩段包括第一预制管桩桩身(11)，所述第一预制管桩桩身(11)上设有同轴的第一预制管桩管桩空腔(12)；所述第二预制管桩段包括第二预制管桩桩身(21)，所述第二预制管桩桩身(21)上设有同轴的第二预制管桩管桩空腔(25)；
第二预制管桩桩身(21)上有若干凹槽(22)用于放置检测仪器；各凹槽(22)周向均匀分布于第二预制管桩桩身(21)上，纵向上按一定间距分布；凹槽(22)顶部设有保护层(23)，用于保护凹槽(22)内的检测仪器在打桩时不被损坏；凹槽(22)底部有凹槽连接孔(24)，用于连通凹槽(22)和第二预制管桩管桩空腔(25)。
所述第一预制管桩桩身(11)和第二预制管桩桩身(21)需要对接的端部上均套有桩套箍(71),第一预制管桩桩身(11)和第二预制管桩桩身(21)之间设有端板(72)，端板的上下两个端面与桩套箍(71)相抵，端板(72)上有端板预留连接孔(74)，所述端板预留连接孔(74)与两个预制管桩管桩空腔同轴；所述钢筋(73)的两端分别固定在桩套箍(71)的外侧,通过钢筋(73)实现对两段预制管桩段的对接。
所述水压监测系统包括耐久性水压监测元件水压计(41)、数据线(42)、过滤层(43)和无线电发射器(8)，所述耐久性水压监测元件水压计(41)放置于凹槽(22)内，用于监测地下水的水压；所述数据线(42)一端连接耐久性水压监测元件水压计(41)，另一端与无线电发射器(8)连接；所述过滤层(43)两侧为聚丙烯材料编织而成的透水性编织袋(44)，透水性编织袋(44)内部充填中砂或细砂，过滤层(43)设在凹槽(22)内的保护层与监测原件之间用于过滤地下水。
所述水温监测系统包括耐久性水温监测元件(45)和数据线(42)，所述耐久性水温监测元件(45)放置于凹槽(22)内，用于监测地下水的水温；所述数据线(42)一端连接耐久性水温监测元件(45)另一端与无线电发射器(8)连接。
所述水质检测系统包括抽水管(46)和水泵(47)；所述抽水管(46)采用具有一定韧性的塑料管，一端放置于凹槽(22)中，另一端与外置的水泵(47)相连。
本装置还包括承台(31)和保护管(5)；所述承台(31)用于承载无线电发射器(8)和水泵(47)，承台(31)上设有承台预留连接孔(32)，用于保护管(5)的引出；所述保护管(5)穿过凹槽(22)的凹槽连接孔(24)进入第二预制管桩管桩空腔(25),再穿过端板(72)上预留的端板预留连接孔(74)进入第一预制管桩管桩空腔(12)，再穿过承台预留连接孔(32)引出，保护管(5)用于让数据线(42)和抽水管(46)穿过，从而实现保护数据线(42)和抽水管(46)；保护管(5)与凹槽连接孔(24)、承台预留连接孔(32)、端板预留连接孔(74)之间的空隙用灌封胶(6)密封。
为避免不同凹槽(22)内检测仪器的数据线(42)和抽水管(46)在引出时相互缠绕，每个凹槽(22)都采用独立的保护管(5)引出数据线(42)和抽水管(46)。
本方案的优点在于:
1.由于以工程建设过程中大量施工的预应力管桩结合，搭载有检测系统的第二预制管桩段会随着预应力管桩的一同打入地下，埋设检测系统时不需要单独成孔，节省了施工时间，降低了采集成本。
2.本装置是以工程建设的管桩作为载体，在工厂内将搭载有地下水信息采集系统装置的预制管桩段对接在用作工程基础的预制管桩上，在指定位置将带有测试系统的预制管桩打入地下指定检测部位，由于城市施工中会使用大量的预应力管桩，所以在保证管桩强度和工作性能条件下，充分的利用了城市中现有的资源，能够低成本大范围采集新建场地地下水信息。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于预制管桩的地下水检测装置的结构示意图。
图2为本发明提供的一种基于预制管桩的地下水检测装置的横截面结构示意图。
图3为接桩处图。
附图标记说明：
11为第一预制管桩桩身，12为第一预制管桩管桩空腔，21为第二预制管桩桩身，22为凹槽，23为保护层，24为凹槽连接孔，25为第二预制管桩管桩空腔，31为承台，32为承台预留连接孔，41为水压计，42为数据线，43为过滤层，44为聚丙烯编织的透水袋，45为耐久性水温监测元件，46为抽水管，47为水泵，5为保护管，6为灌封胶，71为桩套箍，72为端板，73为钢筋，74为端板预留连接孔，8为无线电发射器。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及其附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种搭载于预制管桩的植入式区域地下水多元信息采集系统，应用于预制桩中，用于采集地下水信息。该装置包括用作工程基础的预制管桩段(第一预制管桩段)，承台31，保护管5、测试系统、搭载测试系统的预制管桩段(第二预制管桩段)。所述测试系统包括水压检测系统、水温检测系统和水质检测系统，分别用于监测地下水水压、水温和检测地下水水质。所述承台31上有承台预留连接孔32用于保护管5的引出。所述第一预制管桩段为带有同轴通孔的第一预制管桩桩身11，所述通孔为第一预制管桩管桩空腔12。所述第二预制管桩段为带有同轴通孔的第二预制管桩桩身21，所述通孔为第二预制管桩管桩空腔25。第二预制管桩桩身21上有若干矩形的凹槽22用于放置检测仪器，所述凹槽22周向均匀分布于第二预制管桩桩身21上，纵向上按一定间距分布。凹槽22的底部有凹槽连接孔24，用于连通凹槽22和第二预制管桩管桩空腔25。
如图1、图3所示利用对接装置将第一预制管桩桩身11和第二预制管桩桩身21对接，所述对接装置包括桩套箍71、端板72、钢筋73。如图1所示，桩套箍71分别套在第一预制管桩桩身11的下端和第二预制管桩桩身21的上端。所述端板74平行设在两个桩套箍71之间，端板的上下两个侧面分别与对应的桩套箍71接触，端板上有端板预留连接孔74。所述钢筋73的两端焊接在桩套箍71的外侧。
所述保护管5依次穿过承台预留连接孔32、第一预制管桩管桩空腔12、端板预留连接孔74、第二预制管桩管桩空腔25，之后通过凹槽连接孔24与凹槽22连通。保护管5与承台预留连接孔32、端板预留连接孔74、凹槽连接孔24之间通过灌封胶6密封。
如图1、图2所示，所述水压监测系统包括耐久性水压监测元件水压计41、数据线42和无线电发射器8。所述耐久性水压监测元件水压计41放置在凹槽22内，并与数据线42连接，数据线42从保护管5中穿过并连接到无线电发射器8上，所述无线电发射器8放置在承台31上。所述水温监测系统包括耐久性水温监测元件45、数据线42和无线电发射器8，所述耐久性水温监测元件45放置在凹槽22内，并与数据线42连接，数据线42从保护管5中穿过并连接到无线发射器8上。所述水质检测系统包括水泵47和抽水管46，所述水泵47放置在承台31上，所述抽水管46一端放置在凹槽22内，另一端经由保护管5与水泵47相连。将数据线42和抽水管46从保护管5内引出，避免数据线在预制管桩段外，实现了对数据线42的保护，避免因桩身施打、压入等施工中损坏数据42线。为避免不同凹槽22内检测仪器的数据线42和抽水管46在引出时相互缠绕，每个凹槽22都采用独立的保护管5引出数据线42和抽水管46。
当需要检测地下水的水温或水压时，根据耐久性水压监测元件水压计41和耐久性水温监测元件45所测得的数据，通过无线电发射器8将实时数据发射至相关人员处，进行分析处理。
当需要检测地下水水质时，打开水泵47将地下水经由抽水管46抽出地面，采集水样送入实验室进行水质情况分析。
在凹槽22内还设有过滤层43和保护层23，所述过滤层43用于过滤地下水，所述保护层23用于保护凹槽22内的检测原件。所述保护层23设置在凹槽22顶部，保护层43由铁片制成，且保护层43的曲率与第二预制管桩桩身的外径的曲率一致。所述过滤层43设置在检测元件与保护层23之间，过滤层43两侧为聚丙烯材料编织而成的透水性编织袋44，内部充填中砂或细砂。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。