[发明专利]一种地下结构的监测与调节系统及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土工工程技术领域，具体为一种地下结构的监测与调节系统及其施工方法。

背景技术

地下结构受周围土体的影响较大，而外界条件的变化会导致土体发生反应，比如列车振动、地震、地下水渗流等，从而导致地下结构发生相应的变化。随着城市地下空间结构的日益增多，其工程安全也逐步受到重视，通过合理的监测手段可以有效预测工程的安全状况，以减少甚至避免事故的发生。

发明内容

本发明的技术目的是提出一种地下结构的监测与调节系统及其施工方法，可同时对地下结构和其周围土体进行监测，了解土-地下结构体系的实时动态，同时针对该动态对地下结构进行调节。

为实现上述技术目的，本发明公开的技术方案为：

一种地下结构的监测与调节系统，其特征在于，包括依次连接的传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与管理系统、评估与控制系统以及调节系统：

所述传感器系统包括分布在地下结构与其周围土体中的多组传感器；

所述数据采集与传输系统设有信号调理模块、数据采集模块和数据通信模块，接收各传感器发送信号，并将采集数据传输给数据处理与管理系统；

所述数据处理与管理系统设有数据处理模块、数据显示模块与数据通信模块，与所述数据采集与传输系统通信连接，并将处理后的数据传输至评估与控制系统；

所述调节系统包括多个设置在地下结构与桩基之间的位移调节器，所述位移调节器与所述评估与控制系统连接，接收并执行评估与控制系统根据评估结果发布的调节指令。

进一步的，所述传感器系统包括：

分布安装在地下结构上，分别采集地下结构应变、应力、加速度或位移信息的多组传感器；

分布在地下结构周围土体中，分别采集土体加速度、孔隙水压力信息的多组传感器。

优选的布置方案为：

将采集地下结构应力信息的传感器分布安装在地下结构顶板、侧板与土体接触的外侧面，优选采用光纤应力传感器；

将采集地下结构加速度信息的传感器分布安装在地下结构顶板、底板及侧板的内侧面，优选采用光纤加速度传感器；

将采集地下结构位移信息的传感器分布安装在地下结构底板与土体接触的外侧面，优选采用光纤位移传感器；

将采集地下结构应变信息的传感器分布安装在地下结构顶板、底板、侧板的内、外侧面以及地下结构内部的支撑构件上，优选采用光纤光栅应变传感器。

安装在土体中的传感器设置在地下结构的上方和侧方，优选采用孔隙水压力传感器和光纤加速度传感器。

采集土体孔隙水压力信息的传感器组、采集土体加速度信息的传感器组均由多个传感器列构成，所述多个传感器列以以地下结构为中心向外发散的形式排布在地下结构周围。

用于上述一种地下结构的监测与调节系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)开挖基坑；

b)在基坑底部打入桩基；

c)在桩基顶部安装位移调节器；

d)施工地下结构底板部分；

e)在地下结构底板与土体接触的外侧面安装应变传感器、位移传感器；

在底板内侧面安装应变传感器、加速度传感器；

f)在基坑侧部的土体中钻孔，在孔径中放入孔隙水压力、加速度传感器；

g)施工地下结构的侧板部分；

h)在侧板与土体接触的外侧面安装应变传感器、应力传感器；

在侧板内侧面安装加速度传感器；

i)施工地下结构中柱等支撑构件；

j)在中柱等支撑构件上安装应变传感器；

k)施工地下结构顶板；

l)在顶板与土体接触的外侧面安装应变传感器、应力传感器；

在顶板内侧面安装加速度传感器；

m)覆盖填土，填土过程中在土体中安装孔隙水压力、加速度传感器，使之和步骤f)中的传感器按照预设方式排布；

上述步骤中，所述预设方式为若干同种传感器一字排开成列后，多个同种传感器列以地下结构为中心向外发散地排布在地下结构的上方和侧方。

本发明监测与调节系统可对地下结构和土体实施共同监测，通过对土体的监测可掌握地质变化情况，从而预测其对地下结构影响，以便提前采取相应的措施；对于地下结构本身的监测，可及时了解地下结构的特征变化，及分析各种因素对地下结构耐久性的影响程度。对各传感器采集信息进行评估后，再根据评估结果通过地下结构底部的位移调节系统进行调节，缓解地下结构产生的上浮、下沉、扭转等不利影响。

附图说明