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計算機控制基坑降水技術(shù)的應用
計算機控制基坑降水技術(shù)的應用
【摘 要】高層建筑和地下工程的構筑物中，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)好的降水設計以外，施工方法和施工手段就顯得十分重要了，傳統的降水電氣控制方法是通過(guò)在降水井內設置一根兩芯控制線(xiàn)，檢測水位的高度，從而控制水泵的起停，本文探討了應用計算機控制建筑工程基坑降水技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】基坑;降水;計算機控制;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(xiàn).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)復雜性卻遠大于永久性的基礎結構或上部結構，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)筑物.道路橋梁和各種地下設施，造成巨大損失。
因此，深基坑的設計，在設計時(shí)也應進(jìn)行方案比較，設計出既安全可靠，又具有相對合理造價(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(kāi)挖期間保持干燥狀態(tài)，從而有利于機械化施工;
2.增加基坑邊坡的穩定性和基坑底板的穩定性，防止邊坡上或基底土層的流失。這是因為基坑開(kāi)挖至地下水以下時(shí)，周?chē)牡叵滤蚩觾葷B流，從而產(chǎn)生滲透力，對邊坡和基底產(chǎn)生了不利影響。
降低基坑周?chē)叵滤恢灵_(kāi)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定性;
3.減少土體含量，有效提高物理力學(xué)性能指標，減少支護體系的變形，提高土體固節強度，增加土中有效應力。對于放坡開(kāi)挖而言可提高邊坡的穩定性;對于支護開(kāi)挖可增加被動(dòng)區土抗力，減少主動(dòng)區土體側壓力，從而提高支護體系的穩定度和強度保證，減少支護體系的變形。
降低地下水位，減少土體含水量，提高土體固結程度，減少土中孔隙水壓力，增加土中有效應力。
4.保護降水基坑周?chē)h(huán)境，如保護周邊建筑物和地下管道等的安全。
二、傳統基坑降水的控制方法
傳統基坑降水系統的組成;系統由潛水泵，水位控制器、交流接觸器、空氣開(kāi)關(guān)等設備組成，潛水泵一般采用1.5～2.2KW，三相380V，水位控制器采用強電控制方式，由中間繼電器和探測水位的導線(xiàn)組成，導線(xiàn)插入井中，遇到水導通，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(kāi)，使交流接觸器斷開(kāi)，潛水泵停止工作。
傳統基坑降水的控制方法的弊病是顯而易見(jiàn)的，沒(méi)有事故報警系統，潛水泵故障、開(kāi)關(guān)故障致使水泵停止工作不容易被發(fā)現，不能實(shí)時(shí)地監測各個(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)現故障，而巡井人員每天只能巡井幾次(人的責任心)，夜間則無(wú)法巡井，這樣就給降水系統的可靠性帶來(lái)許多問(wèn)題，有時(shí)還會(huì )出現工程事故。
三、計算機控制基坑降水的控制方法
計算機控制基坑降水系統的組成;計算機控制基坑降水系統由電子水位傳感器、現場(chǎng)控制器和管理計算機、打印機等組成。
電子水位傳感器：
電子水位傳感器是一種壓電器件，測量深度為0～10m，傳感器根據水中的壓力與空氣中的壓力差把液位高度變換成壓力差，再把壓力差轉換成微弱的電信號，該微弱的電信號經(jīng)放大器放大后送A/D變換器，單片機接收到數字信號后進(jìn)行相應的處理。
本系統采用的傳感器對精度要求的不是很高，這主要是考慮系統成本的問(wèn)題。
現場(chǎng)控制器：
現場(chǎng)控制器是以單片機系統為核心(見(jiàn)圖1)，由單片機外圍電路、與電子水位傳感器接口電路、A/D變換電路，與管理計算機通訊接口電路、與潛水泵連接的驅動(dòng)電路和雙向可控硅開(kāi)關(guān)電路組成。
現場(chǎng)控制器可以獨立工作，負責根據水位傳感器的信號控制潛水泵的起停，也可以接受管理計算機的指令，向管理計算機傳送潛水泵的工作狀態(tài)和水位高度等信息。
管理計算機：
管理計算機負責與現場(chǎng)控制器通訊，接收現場(chǎng)控制器發(fā)來(lái)的潛水泵的工作狀態(tài)，為現場(chǎng)控制器發(fā)送指令，設置控制參數，根據各井水位情況分析地下的水分布，統計各降水井故障情況、維修記錄、打印報表等工作，對降水井進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和控制。
圖1 現場(chǎng)控制器原理圖
四、現場(chǎng)控制器的功能設置
現場(chǎng)控制器為每個(gè)降水井配置一個(gè)，既可以獨立控制潛水泵的起停，也可接受管理計算機的指令來(lái)控制潛水泵，現場(chǎng)控制器的主要功能為：
1、將水位傳感器的電訊號轉換為數字訊號，并計算出降水井的水位高度值。
2、根據水位高度控制潛水泵的起停。
3、根據潛水泵的工作電流及電壓，監測潛水泵的工作狀態(tài)。
4、與管理計算機通訊，報送水位高度及各項工作狀態(tài)。
五、管理計算機軟件功能設置
管理計算機控制著(zhù)所有現場(chǎng)控制器的運行，他的主要功能為：
1、為現場(chǎng)控制器發(fā)送初始參數設置，為降水井編號。
2、發(fā)送巡查指令，檢查各降水井的工作狀態(tài)，并保存到數據庫中。
3、報警功能，發(fā)現降水井工作狀態(tài)異常，可發(fā)出報警信號，并給出出現異常的降水井的編號或在屏幕上顯示出報警井的位置、作出故障分析。
4、根據各井水位高度情況繪制現場(chǎng)水位分布圖，供施工參考。
5、強制降水井啟動(dòng)或停止工作。
6、對所有降水井巡回監測檢查。
7、為每一個(gè)降水井建立運行檔案數據庫，記錄運行狀態(tài)，工作時(shí)間，故障時(shí)間，維修情況，故障原因等數據。
8、對上述情況打印報表，作為施工記錄。
六、管理計算機與現場(chǎng)控制器的通訊方式
目前作為控制總線(xiàn)可分為有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)兩種，有線(xiàn)通訊有485總線(xiàn)、CAN總線(xiàn)等，無(wú)線(xiàn)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有的動(dòng)力線(xiàn)做通訊信號的載體，不用再設通訊線(xiàn)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。管理計算機可以安裝在任何地方，只要現場(chǎng)控制器和管理計算機共用一個(gè)變壓器，就可實(shí)現它們之間的通訊，由于本文主要介紹計算機控制基坑降水技術(shù)的應用，對于動(dòng)力載波的實(shí)現方法和原理在此就不過(guò)多的闡述了。
七、計算機控制基坑降水技術(shù)的優(yōu)勢
基坑降水工程的重要性前面已經(jīng)介紹了，因此，實(shí)時(shí)的檢測降水井的工作狀態(tài)就顯得十分重要了。
計算機控制基坑降水技術(shù)保證了基坑降水工程的順利進(jìn)行，能夠實(shí)時(shí)地報告降水井的工作狀況，這是人工巡井所做不到的，管理計算機如果聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)上的任意一臺計算機經(jīng)過(guò)授權后，都可以實(shí)時(shí)地看到所有降水井的工作狀態(tài)和運行情況報告。這對建設單位，政府監管部門(mén)和監理單位對基坑降水工程的監管都提供了新的手段。
計算機控制基坑降水技術(shù)對傳統的將水方式是一個(gè)革命性的進(jìn)步，隨著(zhù)管理的科學(xué)化，計算機技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，計算機控制基坑降水技術(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，從而對基坑工程建筑主體工程保駕護航。
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