复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统的制作方法

本发明属于地下水监测，更具体地说，是涉及一种复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统。

背景技术：

1、地铁施工中，经常会遇到密集城区附近软土地区深基坑施工的情况，这种复杂的地质环境不仅存在漏水漏砂、变形与沉降大等风险，而且还需要考虑对附近重要建筑物的影响。在众多需要考虑的措施中，降低基坑的水位是改善土体强度、提高边坡稳定性的最有效措施之一。但是由于还需要考虑对基坑附近重要建筑物的影响，对基坑边坡的降水也不是水位越低越好，而是需要保持水位处于合适的范围。

2、因此就需要对基坑中地下水的水位进行监测，目前比较常见的方式是开挖监测井，通过在监测井内安装水位监测模块来监控水位的变化，但是由于地铁基坑的覆盖长度都比较长，就需要设置多个监测井进行监测，但是监测井的施工比较麻烦，不仅会导致工程进度变慢，施工成本增加，还会增加对土体的扰动。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，以解决现有技术中存在的在地铁深基坑内设置多个监测井导致工程进度变慢、施工成本增加及增加对土体的扰动的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，包括监测井、多个监测锚杆和数据处理平台，监测井设置在基坑内，且内部设有水位监测模块；多个监测锚杆均设在基坑内，且设有水位监测组件；数据处理平台与水位监测模块和水位监测组件通过数据传输模块连接，以接收并处理监测井和监测锚杆监测到的数据；其中，监测锚杆包括锚杆体和监测管，锚杆体前端设有锚固结构，用以固定在土体中；监测管套设在锚杆体外部，且两端与锚杆体连接，监测管中部与锚杆体间隔设置，形成用于容纳水位监测组件的监测腔，监测管上设有进水孔，进水孔上设有滤层，以使土体中的水自由进出监测腔。

3、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，监测管的两端与锚杆体之间通过紧固件或焊接的方式进行连接。

4、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，水位监测组件包括多个水位监测探头，多个水位监测探头沿锚杆体的长度方向间隔设置在监测腔内；监测腔的内壁上设有绝缘层，每个水位监测探头均包括两个极板和两个导线，两个极板间隔设置，两个导线均一端与两个极板一一对应连接，且另一端延伸至监测腔外部，以通过数据传输模块与数据处理平台连接。

5、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，锚杆体前端设有导向头，锚固结构位于导向头之后，锚固结构包括锚固爪和吸水膨胀环，锚固爪一端与锚杆体前部铰接；吸水膨胀环固设在锚杆体上，且位于锚固爪与锚杆体的铰接处之后，锚固爪根部搭接在吸水膨胀环上，吸水膨胀环吸水膨胀后，将锚固爪撑开。

6、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，锚固结构还包括震动组件，震动组件设在锚杆体前部，以通过锚杆体和锚固爪对周围的土体施加震动。

7、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，锚杆体上还设有限位件，限位件位于吸水膨胀环之后，以对吸水膨胀环和锚固爪进行限位。

8、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，吸水膨胀环外部设有抵撑件，抵撑件为刚性构件，且设在吸水膨胀环与锚固爪之间，用以支撑锚固爪。

9、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，抵撑件包括弧形板和连接套，弧形板的内侧通过水溶胶粘贴在吸水膨胀环上，外部与连接套连接，连接套套设在锚固爪上；弧形板上设有多个透水孔，吸水膨胀环上设有环形沟槽；吸水膨胀环内部设有空腔，空腔内填充发泡胶。

10、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，锚固爪包括外套管、伸长爪和吸水膨胀条，外套管与锚杆体铰接，伸长爪滑动设置在外套管内，且与外套管之间设有用于水通过的空隙，吸水膨胀条设在外套管内，以吸收从空隙进入的水后发生膨胀，并将伸长爪从外套管中顶出。

11、结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，伸长爪上设有盲孔，盲孔内设有发泡胶，盲孔的口部设有胶塞，胶塞通过牵引绳与外套管连接，以在吸水膨胀条顶推伸长爪伸出后，牵引绳将胶塞拉开，使得盲孔内的发泡胶溢出，并在接触外界的水后发泡起来，在伸长爪处形成发泡体。

12、本发明提供的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明在布设检测点时，先在其中一个监测点上打设监测井，并安装水位监测模块，获得监测井位置的水位，之后通过监测井位置的水位大致推测其他监测点的水位范围，再根据对应监测点的水位范围选择长度超过最低水位的锚杆体，并调节监测管在锚杆体上的位置，至锚杆体打设进监测点的预设深度后，监测管所在的深度能够涵盖该监测点推测出的水位范围，之后将水位监测组件装入监测腔，并将监测管与锚杆体固定，并将整个监测锚杆插设在监测点上钻设好的锚杆孔中，之后将监测井的水位监测模块和多个监测点上监测锚杆的水位监测组件监测获得的信息传输到数据处理平台进行处理，以获得需要的数据信息，实现对复杂环境下地铁深基坑的地下水位监测，以便对安全施工提供参考；最终通过监测锚杆能够替代大部分的监测井，有利于加快施工进度，降低施工成本和对土体的扰动。

技术特征：

1.一种复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述监测管(30)的两端与所述锚杆体(10)之间通过紧固件或焊接的方式进行连接。

3.如权利要求2所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述水位监测组件包括多个水位监测探头(20)，多个水位监测探头(20)沿所述锚杆体(10)的长度方向间隔设置在所述监测腔内；所述监测腔的内壁上设有绝缘层，每个所述水位监测探头(20)均包括两个极板和两个导线，两个极板间隔设置，两个导线均一端与两个极板一一对应连接，且另一端延伸至所述监测腔外部，以通过数据传输模块与所述数据处理平台(300)连接。

4.如权利要求1所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述锚杆体(10)前端设有导向头(11)，所述锚固结构位于所述导向头(11)之后，所述锚固结构包括锚固爪(40)和吸水膨胀环(50)，锚固爪(40)一端与所述锚杆体(10)前部铰接；吸水膨胀环(50)固设在所述锚杆体(10)上，且位于所述锚固爪(40)与所述锚杆体(10)的铰接处之后，所述锚固爪(40)根部搭接在所述吸水膨胀环(50)上，所述吸水膨胀环(50)吸水膨胀后，将锚固爪(40)撑开。

5.如权利要求4所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述锚固结构还包括震动组件(60)，震动组件(60)设在所述锚杆体(10)前部，以通过锚杆体(10)和锚固爪(40)对周围的土体施加震动。

6.如权利要求4所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述锚杆体(10)上还设有限位件(12)，所述限位件(12)位于所述吸水膨胀环(50)之后，以对所述吸水膨胀环(50)和所述锚固爪(40)进行限位。

7.如权利要求4所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述吸水膨胀环(50)外部设有抵撑件，所述抵撑件为刚性构件，且设在所述吸水膨胀环(50)与所述锚固爪(40)之间，用以支撑所述锚固爪(40)。

8.如权利要求7所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述抵撑件包括弧形板(51)和连接套(52)，所述弧形板(51)的内侧通过水溶胶粘贴在所述吸水膨胀环(50)上，外部与所述连接套(52)连接，所述连接套(52)套设在所述锚固爪(40)上；所述弧形板(51)上设有多个透水孔，所述吸水膨胀环(50)上设有环形沟槽(53)；所述吸水膨胀环(50)内部设有空腔(54)，所述空腔(54)内填充发泡胶。

9.如权利要求4所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述锚固爪(40)包括外套管(41)、伸长爪(42)和吸水膨胀条(43)，所述外套管(41)与所述锚杆体(10)铰接，所述伸长爪(42)滑动设置在所述外套管(41)内，且与所述外套管(41)之间设有用于水通过的空隙，所述吸水膨胀条(43)设在所述外套管(41)内，以吸收从所述空隙进入的水后发生膨胀，并将伸长爪(42)从外套管(41)中顶出。

10.如权利要求9所述的复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，其特征在于：所述伸长爪(42)上设有盲孔(44)，所述盲孔(44)内设有发泡胶，所述盲孔(44)的口部设有胶塞(45)，所述胶塞(45)通过牵引绳(46)与所述外套管(41)连接，以在吸水膨胀条(43)顶推伸长爪(42)伸出后，牵引绳将胶塞(45)拉开，使得盲孔(44)内的发泡胶溢出，并在接触外界的水后发泡起来，在伸长爪(42)处形成发泡体。

技术总结本发明提供了一种复杂环境下地铁深基坑施工的地下水监测系统，属于地下水监测技术领域，包括监测井、多个监测锚杆和数据处理平台，监测井内部设有水位监测模块；多个监测锚杆均设有水位监测组件；数据处理平台与水位监测模块和水位监测组件通过数据传输模块连接，以接收并处理监测到的数据；其中，监测锚杆包括锚杆体和监测管，锚杆体前端设有锚固结构，用以固定在土体中；监测管套设在锚杆体外部，且两端与锚杆体连接，监测管中部与锚杆体间隔设置，形成用于容纳水位监测组件的监测腔，监测管上设有进水孔，进水孔上设有滤层。本发明通过监测锚杆能够替代大部分的监测井，有利于加快施工进度，降低施工成本和对土体的扰动。技术研发人员：平捷,宿春亮,吕学科,董敏忠,张志鹏,周长全,黄寅,袁路,刘长林,杜晓辉,田渊文,赵晓辉,熊军,李亮,赵军,仪海龙,许相坤,程保蕊,练翔,郭玉春,范鑫,贾晗宇受保护的技术使用者：中铁建华北投资发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5