专利名称：基坑管涌探测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基坑管涌检测设备，具体涉及一种基于流场拟合法的在基坑开挖前进行管涌探测装置。
背景技术：
近年来，随着大规模工程的建设的增多，基坑深度和面积不断增加。由于施工工艺和技术的限制，加之基坑工程的复杂性，在基坑开挖过程中，坑内、坑外地下水水头差将会产生渗流压力。在这个压力作用下，若地连墙出现缝隙，地连墙外的地下水将沿着地连墙的接缝处缝隙或者混凝土浇筑不密实的地方流入基坑，造成管涌，危害基坑安全。CN101429764公开了一种地下连续墙槽段接缝处渗漏水检测及封堵修复装置及其方法，其操作步骤是将漏水检测机封堵修复装置随地连墙埋入地下，待地连墙浇筑完成后用专业的测水设备放入预先埋好的钢管内检测地连墙是否漏水。若无漏水只在钢管内填充等于或高于地连墙强度等级的水泥砂浆。若漏水，则向钢管内加压注浆，通过钢管上的注浆孔注入钢管周围的混凝土空隙中进行堵漏。上述发明的集成了渗漏探测和修复两种功能，但其操作作复杂，探测工程量大，成本高，浪费人力物力，并不适合在实际探测中应用。CN101639540A公开了一种止水帷幕渗漏通道隐患的探测方法，其具体步骤是基坑开挖前，在帷幕两侧各打下一个供电电极，在帷幕外侧垂直钻探探测孔。在探测孔内放置电极距固定的测量电极M、N,通过导线连接到电子自动补偿仪的输入端口，测量记录M、N中点，深度为X处的补偿自然电位后的电位差V (x)，并用发射电流I进行归一化处理，绘制V(x)/I曲线，该曲线的过零点即为渗漏存在的位置。此种方法对于探测精度高，但是这种方法需要在待测帷幕外侧垂直钻探测孔，增大了探测施工量和探测成本，耽误工期，也不适合在实际工地上大规模推广。
发明内容本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种在基坑开挖前进行的基坑管涌探测的基坑管涌探测仪。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的基坑管涌探测仪，是由上位机I经Zigbee主机模块分别连接Zigbee从机模块I 3、Zigbee从机模块II 4a、Zigbee从机模块II 4b、Zigbee从机模块II 4c乃至Zigbee从机模块II 4n, Zigbee从机模块I 3与发射机5连接,Zigbee从机模块II 4a与接收机6a连接,Zigbee从机模块II 4b与接收机6b连接,Zigbee从机模块II 4c与接收机6c连接,乃至Zigbee从机模块II 4n与接收机6n连接构成。发射机5是由发射单片机7经信号源8、驱动电路10和发射桥路11分别连接发射电极12a和接发射电极12b，发射单片机7经电源9与发射桥路11连接构成。接收机6是由阻抗匹配电路16经程控放大电路17、模数转换电路18、幅值比较电路19和频谱分析模块21与存储器22连接，接收单片机13分别连接模数转换电路18和存储器22，接收电极14和参考电极15分别与阻抗匹配电路16连接构成。基坑管涌探测仪由上位机，发射机和多个接收机构成。发射机连接两个发射电极，每个接收机都分别连接接收电极和参考电极。上位机与发射机和接收机的通信由Zigbee无线通信完成，上位机连接Zigbee主机模块,发射机和每个接收机分别连接一个Zigbee从机模块，实现每点数据的实时传输。上位机控制发射机的发射电流幅值及接收机的采样频率和采样点数并将接收机上传的数据进行处理分析，绘制测区的电位分布等势线图。在基坑地连墙的内外分别放置发射机，都发射IHz双极性方波产生激发电场，在探测过程中发射机位置不动。多个接收机在基坑内部测量，每个接收机在和地连墙平行的一条直线的不同点处上测取两电极间的电压数据，多个接收机测量了基坑内部多条测线上的电压，可得到电位等值线图。电位等值线图中电位值异常增大使等值线异常密集，该处便是基坑管涌产生位置。有益效果本实用新型在基坑开挖前进行基坑管涌的探测，可探测到基坑地连墙是否存在管涌，并确定该管涌的位置。不需要钻探测孔，减少了探测工程量，操作简捷，节省了人力物力资源，提高了探测效率。探测结果直接显示管涌产生位置，提高了探测准确性，为修复工作提供准确定位。该装置操作简捷，成本低廉。
图1是基坑管涌探测仪结构框图。图2是图1中发射机5结构框图。图3是图1中接收机6结构框图。I上位机,2Zigbee主机模块,3Zigbee从机模块I , 4Zigbee从机模块II, 5发射机，6接收机，7发射单片机，8信号源，9电源，10驱动电路，11发射桥路，12发射电极，13接收单片机，14接收电极，15参考电极，16阻抗匹配电路，17程控放大电路，18模数转换电路，19幅值比较电路，20放大器控制电路，21频谱分析模块，22存储器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。基坑管涌探测仪，是由上位机I经Zigbee主机模块分别连接Zigbee从机模块I 3、Zigbee从机模块II 4a、Zigbee从机模块II 4b、Zigbee从机模块II 4c乃至Zigbee从机模块II 4n, Zigbee从机模块I 3与发射机5连接,Zigbee从机模块II 4a与接收机6a连接,Zigbee从机模块II 4b与接收机6b连接,Zigbee从机模块II 4c与接收机6c连接,乃至Zigbee从机模块II 4n与接收机6n连接构成。发射机5是由发射单片机7经信号源8、驱动电路10和发射桥路11分别连接发射电极12a和接发射电极12b，发射单片机7经电源9与发射桥路11连接构成。接收机6是由阻抗匹配电路16经程控放大电路17、模数转换电路18、幅值比较电路19和频谱分析模块21与存储器22连接，接收单片机13分别连接模数转换电路18和存储器22，接收电极14和参考电极15分别与阻抗匹配电路16连接构成。本实用新型为解决其技术问题提供上位机、发射机、两个发射电极、多个接收机、多个接收电极。数据传输方式为无线通信模式，上位机I连接Zigbee主机模块2，发射机5连接Zigbee从机模块5,每个接收机8连接Zigbee从机模块4。上位机I实现对发射机5发射电流幅值的控制。发射机5包括发射机内部单片机MCU7，信号源8，电源9，驱动电路10，发射桥路11和发射电极12。发射机内部单片机MCU7接收到上位机I发出的控制信号设置信号源8和电源9的参数，信号源8输出两路IHz相位相差180°的单极性方波，经过驱动电路10和发射桥路11后转变为幅值可调的IHz双极性方波经发射电极12a、12b发射。上位机I对接收机6采样频率和采样点数进行控制并对接收机6上传的数据进行处理分析，绘制测区的电位分布等势线图。接收机6包括接收机内部单片机MCU13，接收电极14，参考电极15，阻抗匹配电路16，程控放大电路17，模数转换电路18，幅值比较电路19，放大器控制电路20，频谱分析模块21，存储器FIF022。接收电极14和参考电极15拾取到的信号经阻抗匹配电路16调理后送入程控放大电路17进行放大，经模数转换电路18进行转换后，经幅值比较电路19判断信号幅值是否满足要求，若满足要求进入频谱分析模块21进行快速傅里叶变换，否则通过放大器控制电路20调整程控放大电路的放大倍数再次信号进行放大采集比较，直到满足信号的幅值要求。经过频谱分析模块21得到的信号频谱存入存储器FIF022。接收机内部单片机MCU13读取存储器FIF022，将频谱数据经与接收机相连的Zigbee从机模块4发送至上位机I。每个接收机结构及原理完全相同。
权利要求1.一种基坑管涌探测仪，其特征在于，是由上位机(I)经Zigbee主机模块分别连接Zigbee从机模块I (3)、Zigbee从机模块II 4a、Zigbee从机模块II 4b、Zigbee从机模块II 4c乃至Zigbee从机模块II 4n, Zigbee从机模块I (3)与发射机(5)连接，Zigbee从机模块II 4a与接收机6a连接，Zigbee从机模块II 4b与接收机6b连接，Zigbee从机模块II4c与接收机6c连接,乃至Zigbee从机模块II 4n与接收机6n连接构成。
2.按照权利要求1所述的基坑管涌探测仪，其特征在于，发射机(5)是由发射单片机(7)经信号源(8)、驱动电路(10)和发射桥路(11)分别连接发射电极(12a)和接发射电极(12b)，发射单片机(7)经电源(9)与发射桥路(11)连接构成。
3.按照权利要求1所述的基坑管涌探测仪，其特征在于，接收机6a、接收机6b、接收机6c乃至接收机6n均是由阻抗匹配电路(16)经程控放大电路(17)、模数转换电路(18)、幅值比较电路(19)和频谱分析模块(21)与存储器(22)连接，接收单片机(13)分别连接模数转换电路(18)和存储器(22)，接收电极(14)和参考电极(15)分别与阻抗匹配电路(16)连接构成。
专利摘要本实用新型涉及一种基于流场拟合法的在基坑开挖前进行管涌探测的基坑管涌探测仪。是由上位机经Zigbee主机模块分别连接N个Zigbee从机模块、其中一个Zigbee从机模块与发射机连接，其余的N-1个Zigbee从机模块与N-1个接收机连接构成。本实用新型在基坑开挖前进行基坑管涌的探测，可探测到基坑地连墙是否存在管涌，并确定该管涌的位置。不需要钻探测孔，减少了探测工程量，操作简捷，节省了人力物力资源，提高了探测效率。探测结果直接显示管涌产生位置，提高了探测准确性，为修复工作提供准确定位。该装置检测方法简单，操作简捷，成本低廉。
文档编号E02D1/00GK202881916SQ20122045039
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者段清明, 李鹏飞, 万琦 申请人:吉林大学