一种自适应大型地下结构泄排水减压抗浮系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种自适应大型地下结构泄排水减压抗浮系统，在集排水管网施工过程中完成自适应控制器、升降装置、孔隙水压力监测器、地表沉降监测器和管网水流量监测器的布设及调试；集排水管网施工完毕后，三个监测器实时检测周围的环境参数信号，并将监测得到的环境参数信号传入数据处理模块进行计算分析；当计算分析得到的环境参数实际指标与预定指标出现偏差的时候，自适应控制器根据偏差结果控制升降装置以调节水平软管高度，进而改变水平软管与水平横管的压差，从而调节排入溢水池的水量，以动态调控地下水位，实现自适应泄排水减压抗浮。本实用新型专利技术能够主动调整抗浮状态、动态监测、不断适应地下水位条件且费用经济。

An anti leakage and anti floating system for large underground structure

The utility model discloses a large underground drainage drainage structure adaptive anti floating system, adaptive controller, lifting device, pore water pressure, surface subsidence monitor layout and debug monitor and pipe water flow monitor in drainage pipe network construction process; set drainage network construction is finished, the signal of the environment parameter three real-time detection surrounding the monitor, and the environmental parameters monitoring the incoming data signal processing module is analyzed; when the calculation when environmental parameters obtained with the actual index target deviation, adaptive controller based on the control to adjust the level of hose height lifting device deviation results, and then change the level of the hose and horizontal pipe pressure, thereby regulation into the overflow water content, the underground water level dynamic control, adaptive drainage drainage Decompression and buoyancy resistance. The utility model can actively adjust the anti floating state, dynamically monitor and adapt to the water level condition constantly, and cost economy.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应大型地下结构泄排水减压抗浮系统
本技术属于大型地下结构抗浮领域，具体涉及一种基于自适应的大型地下结构泄排水减压抗浮系统。
技术介绍
城市地下空间的综合开发利用已成为世界城市发展的共同选择，大型和超大型地下结构如雨后春笋般不断涌现，但是随之而来的是大型地下结构抗浮安全问题。当前在大型地下结构工程上比较常用的永久性抗浮措施：配重法、抗浮锚杆(索)、抗浮桩等措施，而传统被动式抗浮方法工艺复杂、投资大，并且存在众多技术难题，例如地下结构的耐久性和抗疲劳等方面的技术问题。目前国内外泄排水抗浮措施主要通过一次性控制基底水位以避免大量抽水，且更加耐久、节材，是一种应急的抗浮措施。但是当前的泄排水抗浮措施在初次设计后，若遇到极端情况，如地下工程旁边发生修建大型溢流池、天降骤雨或大量抽取地下水等使地下水位发生剧变的情况，则可能会使得泄排水新型抗浮方式失效。这种方法虽然较为经济，但不能实现连续的动态监测和主动调控，从而导致监控装置不能及时响应，带来对装置判断的严重滞后，无法进行有效的主动抗浮控制，造成严重的经济问题。另外，设计者由于对地下结构的浮力作用机理不明确、缺乏翔实可靠的工程地质及水文地质数据以及现行地下结构抗浮设计理论和方法的不完善，设计过程中往往出现过高的计算浮力荷载和对地下结构浮力荷载估算不足两种趋势，可能造成初步设计无效，从而影响对安全判断的准确性。所以，技术一套科学、有效的主动调整抗浮状态、动态监测、不断地去适应地下水位条件且费用经济的装置及其工作方法具有重要的工程意义和现实价值。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提供一种能够实时连续地采集地下结构及环境的相关参数信息，并且能够主动有效的控制地下水位稳定在恒定的位置进行结构抗浮的大型地下结构泄排水减压抗浮系统及其工作方法。为了实现上述目的，本技术提供了一种自适应大型地下结构泄排水减压抗浮系统，包括：集排水管网、抗浮监测单元、自适应控制单元；集排水管网，包括倒滤层、底板、隔离层、水平盲管、立管、水平横管、水泵、溢流池；倒滤层、隔离层、底板自下而上铺设于地下；水平盲管设置于倒滤层中，水平横管设于地下且平行于水平盲管布设于水平盲管上方，水平横管与水平盲管通过立管连接；溢流池位于水平横管下方，溢流池底部与隔离层连接；水泵通过通向地表的管路连接溢流池；抗浮监测单元，包括监测模块和数据处理模块；监测模块包括布设在隔离层的孔隙水压力监测器、布设在地表的沉降监测器和布设在集排水管网的管路中的水流量监测器；数据处理模块的输入端连接各监测器的输出端；自适应控制单元，包括自适应控制器、升降装置和水平软管；自适应控制器的输入端连接数据处理模块的输出端，自适应控制器的输出端连接升降装置的输入端，升降装置的执行部分连接水平软管；水平软管与水平横管串联，水平软管上设有连接溢流池的排水管。进一步地，水平软管串联在两段水平横管之间，两段水平横管各连接一根立管，溢流池设于两跟立管之间且位于水平软管下方。进一步地，溢流池上部预定水位处设有溢水口。进一步地，包括由设于溢流池上的紧急泄水阀门和埋置于倒滤层的高压式冲水喷枪组成的应急装置。进一步地，在溢流池内设置地下水位监控装置，地下水位监控装置的输出端连接紧急泄水阀门。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于加入了监测模块、数据处理模块、自适应控制器、升降装置和水平软管组成的自适应控制调节机制，能够取得主动调整抗浮状态、动态监测、不断适应地下水位条件且费用经济的有益效果。附图说明图1是本技术一种基于自适应的大型地下结构泄排水动态抗浮系统构成图。图2是本技术一种基于自适应的大型地下结构泄排水动态抗浮系统的局部立面布置图。图3是本技术一种基于自适应的大型地下结构泄排水动态抗浮系统的监测系统平面布置图。图4是本技术一种基于自适应的大型地下结构泄排水动态抗浮系统的应急装置图。图5是泄排水减压抗浮装置自适应控制系统的工作方法图；图6是泄排水管网调控地下水位的方法流程图；图7是抗浮系统自适应控制原理图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-倒滤层，2-水平盲管，3-立管，4-水平横管，5-水平软管，6-溢水口，7-孔隙水压力监测器，8-泄排水流量监测器，9-地表沉降监测器，10-自适应控制器，11-隔离层，12-溢流池，13-地表，14-升降装置，15-底板，16-水泵，17-混凝土底板，18-垫层，19-隔离层，20-碎石垫层，21-粗砂垫层，22-土工布反滤层，23-素土夯实层。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本技术提出的大型地下结构泄排水动态抗浮自适应控制单元及方法，通过监测器反映结构和环境的变化因素，采用有线通讯的方式实现对监测器数据的采集和传输，并将数据处理模块内嵌至自适应控制器中，实现物理参数的现场计算和实时监控，最后通过水平软管标高的调节达到主动动态控制地下水位实现结构抗浮的目的。下面结合附图及具体实施例对本技术进行进一步的说明。如图1、2、3所示，本技术的系统结构及工作原理如下：本技术倒滤层1由土工布、粗砂、碎石垫层组成，碎石垫层内纵横向布设塑料盲管2，盲管2布置于碎石垫层中部，碎石垫层顶与底板混凝土垫层间设置彩条布进行隔离。集排水管网和抽水系统，在底板上设有取水口，东西两侧各设立管与取水口连通，另各立管3(本实施例为钢立管)再通过水平横管4连通，部分水平横管通过软管5连接，高程可调节。且隔离层设有孔隙水压力监测器7，管网内设有泄排水流量监测器8，地表设有沉降监测器9。水平软管设有发动机以调节其高程，由自适应控制器10控制。所述倒滤层1由土工布+粗砂+碎石垫层组成。所述碎石垫层内纵横向布设塑料水平盲管2，水平盲管2布置于碎石垫层中部，碎石垫层顶与底板15混凝土垫层间设置彩条布进行隔离。各立管3再通过水平横管4连通，部分水平横管4通过水平软管5连接，水平软管5高程可调节。所述倒滤层1设有孔隙水压力监测器7，管网内设有泄排水流量监测器8，地表13设有沉降监测器9。水平软管5设有发动机以调节其高程，由自适应控制器10控制。具体地，本技术的自适应大型地下结构泄排水减压抗浮系统包括：集排水管网、抗浮监测单元、自适应控制单元。集排水管网，包括倒滤层1、底板15、隔离层11、水平盲管2、立管3、水平横管4、水泵16、溢流池12。倒滤层1、隔离层11、底板15自下而上铺设于地下。水平盲管2设置于倒滤层1中，水平横管4设于地下且平行于水平盲管2布设于水平盲管2上方，水平横管4与水平盲管2通过立管3连接，用于汇集和传输地下水。溢流池12位于水平横管4下方，溢流池12底部与隔离层11连接。水泵16用于当溢流池12的水位达到预定水位时，将溢流池12内汇集的地下水抽至地表13。抗浮监测单元，包括监测模块和数据处理模块。监测模块包括布设在隔离层11的孔隙水压力监测器7、布设在地表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应大型地下结构泄排水减压抗浮系统，其特征在于，包括：集排水管网、抗浮监测单元、自适应控制单元；集排水管网，包括倒滤层、底板、隔离层、水平盲管、立管、水平横管、水泵、溢流池；倒滤层、隔离层、底板自下而上铺设于地下；水平盲管设置于倒滤层中，水平横管设于地下且平行于水平盲管布设于水平盲管上方，水平横管与水平盲管通过立管连接；溢流池位于水平横管下方，溢流池底部与隔离层连接；水泵通过通向地表的管路连接溢流池；抗浮监测单元，包括监测模块和数据处理模块；监测模块包括布设在隔离层的孔隙水压力监测器、布设在地表的沉降监测器和布设在集排水管网的管路中的水流量监测器；数据处理模块的输入端连接各监测器的输出端；自适应控制单元，包括自适应控制器、升降装置和水平软管；自适应控制器的输入端连接数据处理模块的输出端，自适应控制器的输出端连接升降装置的输入端，升降装置的执行部分连接水平软管；水平软管与水平横管串联，水平软管上设有连接溢流池的排水管。

【技术特征摘要】
1.一种自适应大型地下结构泄排水减压抗浮系统，其特征在于，包括：集排水管网、抗浮监测单元、自适应控制单元；集排水管网，包括倒滤层、底板、隔离层、水平盲管、立管、水平横管、水泵、溢流池；倒滤层、隔离层、底板自下而上铺设于地下；水平盲管设置于倒滤层中，水平横管设于地下且平行于水平盲管布设于水平盲管上方，水平横管与水平盲管通过立管连接；溢流池位于水平横管下方，溢流池底部与隔离层连接；水泵通过通向地表的管路连接溢流池；抗浮监测单元，包括监测模块和数据处理模块；监测模块包括布设在隔离层的孔隙水压力监测器、布设在地表的沉降监测器和布设在集排水管网的管路中的水流量监测器；数据处理模块的输入端连接各监测器的输出端；自适应控制单元，包括自适应控制器、升降装置和水平软管；自适应控制器的输入端连接数据处理模块的输出端，自适应控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃亚伟，陈睿，骆汉宾，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42