專利名稱：沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及沉管隧道管段施工領(lǐng)域，具體地，涉及一種沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，沉管隧道管段浮運沉 放過程中，浮力控制靠水箱中蓄水量的調(diào)整實現(xiàn)。由于水容重隨水文地質(zhì)情況、水溫、水深以及潮汐等因素的變化而變化,水容重的變化會導(dǎo)致施工中水箱中水量控制不準(zhǔn)確，從而影響管段的抗浮穩(wěn)定性，增加施工風(fēng)險，對水容重的檢測與監(jiān)測在某些情況下會直接關(guān)系沉管隧道工程建設(shè)的進(jìn)度與質(zhì)量。在以往的工程施工中，經(jīng)常忽視水容重的變化，導(dǎo)致工程風(fēng)險的增加。在取樣及檢測手段上，常采用潛水員水下取樣的方法，該方法操作不易，且會對水體造成過大擾動，從而影響采樣準(zhǔn)確性。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對沉管隧道建設(shè)的需求，提供了一種在管段浮運沉放過程中對水體取樣及容重檢測的卡蓋式采水器和電子密度分析天平，能夠在對水體擾動較小的情況下采取任意深度和梯度處的水樣，并對水體進(jìn)行測量，提供較準(zhǔn)確的水容重數(shù)據(jù)，從而對浮運沉放過程中水箱蓄水量的調(diào)整提供依據(jù)，且根據(jù)本實用新型提供的方法操作簡單快捷，工作效率高，準(zhǔn)確性高。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，包括采水器、導(dǎo)流管、電子密度分析天平，其中所述采水器包括瓶體、卡蓋、牽引線、鎖扣部、水文繩、掛錘，其中，所述卡蓋位于所述瓶體的兩端，所述卡蓋通過所述牽引線的套箍活動連接于所述鎖扣部，所述鎖扣部連接所述瓶體，所述掛錘安裝于所述水文繩上并能夠沿所述水文繩自由滑動，且所述掛錘在滑動路徑上能夠觸及到所述鎖扣部的解鎖裝置；進(jìn)一步地，當(dāng)所述套箍連接至所述鎖扣部時，所述卡蓋處于打開狀態(tài)，當(dāng)所述套箍脫離所述鎖扣部時，所述卡蓋處于關(guān)閉狀態(tài)；所述電子密度分析天平包括盛水容器、標(biāo)準(zhǔn)塊、電子天平、測重裝置，所述盛水容器置于所述電子天平上，所述標(biāo)準(zhǔn)塊通過所述測重裝置懸掛于所述盛水容器內(nèi)；所述導(dǎo)流管連接在所述采水器的水嘴與所述電子密度分析天平的盛水容器之間。優(yōu)選地，所述采水器為橫式卡蓋式采水器，具體地，所述鎖扣部包括套筒、活塞、掛鉤，所述套筒連接所述瓶體，所述鎖扣部的解鎖裝置為所述活塞，所述活塞上設(shè)置有所述掛鉤，所述牽引線的套箍活動連接于所述掛鉤，所述活塞的外端連接所述水文繩，所述活塞向所述套筒內(nèi)運動的動作能夠使得所述套箍從所述掛鉤上脫離。優(yōu)選地，所述活塞的活動方向與所述瓶體的軸向方向相垂直，所述水文繩連接于所述活塞的頂部。優(yōu)選地，所述采水器為豎式卡蓋式采水器，具體地，所述鎖扣部包括固定座、釋放桿帽、連桿，其中，所述固定座連接所述瓶體，所述水文繩連接于所述固定座，所述鎖扣部的解鎖裝置為所述釋放桿帽，所述固定座上設(shè)置有所述連桿，所述牽引線的套箍活動連接于所述連桿，所述掛錘在滑動路徑上能夠觸及到所述釋放桿帽從而觸發(fā)所述連桿由關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，使得所述套箍從所述連桿上脫離。優(yōu)選地，所述水文繩至少有兩處連接于所述固定座，所述兩處之間的水文繩的延伸方向與所述瓶體的延伸方向平行。優(yōu)選地，所述導(dǎo)流管上安裝有閥門。優(yōu)選地，所述電子天平包括測量臺板、支架、秤盤、天平主機，所述測量臺板由所述支架與所述秤盤相連，所述盛水容器放置在所述測量臺板上；所述測重裝置包括雙鉤碼、白金絲、所述雙鉤碼連接在所述秤盤下，所述標(biāo)準(zhǔn)塊經(jīng)由所述白金絲懸掛在所述雙鉤碼上，由所述秤盤測量質(zhì)量；所述白金絲長度使得懸掛于其上的所述標(biāo)準(zhǔn)塊完全浸沒于所述盛水容器的內(nèi)部；所述天平主機包括電子計算系統(tǒng)和液晶顯示裝置。更為具體地，為達(dá)到上述目的，在本實用新型的一個優(yōu)選地具體實施方式
采用的 技術(shù)方案如下根據(jù)管段施工工況要求，確定采樣點位置及采樣深度的方法；在采樣點于任意深度處米取水樣的方法；在同一米樣點，沿深度方向?qū)θ舾缮疃忍幫瑫r米取水樣的方法；在實驗室內(nèi)，檢測所采取水樣，得到水容重的方法。步驟一確定采樣點的位置和深度根據(jù)沉管隧道管段浮運沉放具體工況的要求設(shè)立采樣點。對于管段浮運階段，產(chǎn)生浮力的水體為深度為管段高度范圍內(nèi)的水體，采樣點可設(shè)置在管段軸線上的管頭、管中、管尾位置，采樣深度為管段高度的一半。對于管段沉放階段，產(chǎn)生浮力的水體從水面到基槽碎石層頂部，采樣點可設(shè)置在管段的四個管角，從基槽碎石層頂處開始，每向上I. 5m作為一個采樣點，直到深度為管段高度的一半。步驟二 采取水樣在每個采樣點以卡蓋式采水器采取水樣。對于在采樣點只采集確定深度的水樣可采用橫式卡蓋式采水器，采樣時首先打開兩端卡蓋，之后通過繩索將采水器放入水中，入水后水流將貫穿瓶體，待沉入指定深度后，下放掛錘令卡蓋關(guān)閉，從而封閉水樣，將取水器提出水面，完成采樣過程。對于不同深度處的采樣點，宜采用豎式卡蓋式采水器，將若干采水器以繩索串聯(lián)，調(diào)整采水器間繩索長度，使之符合采樣梯度要求，將采水器沉入水中，待沉至指定深度，下放掛錘使卡蓋關(guān)閉，從而實現(xiàn)一次性的多深度取樣。步驟三水樣的容重檢測在實驗室中采用電子密度(比重)分析天平測量水容重。首先將燒杯放在測量臺板上進(jìn)行去皮操作；之后將水樣注入燒杯中；接著將測錘掛在雙鉤碼上，使測錘全部浸入水中，讀取水樣密度。對每個采樣點處所采取水樣進(jìn)行三次容重檢測，取其平均值作為該采樣點處水容重。本實用新型提供的方案解決了沉管隧道管段浮運沉放過程中水體的采樣和容重檢測問題。沉管隧道管段浮運沉放過程中對浮力的控制和調(diào)整是關(guān)系到施工進(jìn)度與質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，其中水容重的變化對浮力的計算有重要影響?，F(xiàn)有管段浮運沉放浮力的控制由水箱注水排水控制，如忽略水容重變化的影響，水箱注水排水量的控制會出現(xiàn)偏差。采用本實用新型提供的方案對水容重的變化進(jìn)行檢測和監(jiān)測，能夠更準(zhǔn)確地指導(dǎo)水箱注排水量的控制。本實用新型提供的技術(shù)方案至少具有以下幾個優(yōu)點I.降低工程風(fēng)險通過檢測與監(jiān)測水體容重的變化，能夠更準(zhǔn)確地在施工過程中對浮力進(jìn)行預(yù)判和控制，降低工程風(fēng)險，加快施工進(jìn)度，提高施工質(zhì)量。2.采樣更為準(zhǔn)確可靠本實用新型提供的技術(shù)方案根據(jù)沉管隧道管段浮運沉放各工序的不同要求提出了具有針對性采樣點布置方案，能夠更有效地反映水容重對浮力的影響，使檢測結(jié)果更有針對性。相比潛水員水下采取水樣的方法，本技術(shù)方案中采用的利用卡蓋式采水器采取水樣的方法能更有效地減小水體擾動，使所采取水樣與實際情況更為接近，得到檢測結(jié)果更為可靠。 3.提高工作效率相比潛水員潛水取樣的方法，本實用新型提供的方案中提出的采樣方法操作更為簡單快捷，且對于需沿深度梯度方向上的取樣，本實用新型提供的方案提出的采水器串聯(lián)取樣方法能一次性地采取同一采樣點不同深度的水樣，大大提高了工作效率。4.檢測結(jié)果精度較高本技術(shù)方案提出采用基于阿基米德浮力原理的電子密度(比重)分析天平進(jìn)行水容重的測量，原理明確，操作簡單，且具有較高的測量精度，一般的電子密度分析天平可達(dá)到±0. 0005g/cm3的測量精度，有些精度可達(dá)到±0. 0002g/cm3，能夠較好地滿足工程需要。

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯圖I為本實用新型的一個具體實施方式
的實際應(yīng)用操作框圖；圖2為橫式卡蓋式采水器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為豎式卡蓋式采水器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為水容重測量原理圖。
具體實施方式
在圖I中，首先根據(jù)具體情況確定需采樣的位置及深度要求，之后按照采樣要求安裝采樣器并采取水樣，采樣后在實驗室中利用電子密度分析天平測量水樣的容重值，并編制檢測報告，最后將報告提交相關(guān)單位，對相應(yīng)施工、設(shè)計等部門工作提供指導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明提供的沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，其特征在于，包括采水器、導(dǎo)流管、電子密度分析天平，所述電子密度分析天平包括盛水容器91、標(biāo)準(zhǔn)塊93、電子天平、測重裝置94，所述盛水容器置于所述電子天平上，所述標(biāo)準(zhǔn)塊通過所述測重裝置懸掛于所述盛水容器內(nèi)；所述導(dǎo)流管連接在所述采水器的水嘴12與所述電子密度分析天平的盛水容器之間。其中所述采水器的水嘴和/或?qū)Я鞴苌习惭b有閥門。所述采水器優(yōu)選地為橫式卡蓋式采水器或者豎式卡蓋式采水器。圖2中所示橫式卡蓋式采水器適合在采樣點只在一定深度采取水樣。采水時，將卡蓋2經(jīng)牽引線3 (優(yōu)選尼龍絲)上的套箍掛在活塞4上的掛鉤6上，此時卡蓋2打開，瓶體I可采水。由水文繩5將瓶體I沉至指定深度，沿水文繩5下放掛錘，掛錘擊中活塞4，活塞4沿鋼套筒7下沉，使掛鉤6沉入套筒7內(nèi)部，套箍脫開，卡蓋2合上，瓶體I閉合，水樣被封閉于瓶體內(nèi)?；厥彰姿?。打開氣嘴13,水樣自水嘴12米集,完成米樣。 圖3所示豎式卡蓋式采水器適合在同一采樣點采取若干不同深度處的水樣。采水前，用水文繩5將若干卡蓋式采水器串聯(lián)在一起，以螺栓9固定；卡蓋2打開，以牽引線3(優(yōu)選尼龍絲)上的套箍固定在固定座10中的連桿14上；每個采水器上在固定座10的連桿14處安裝掛錘。采水時，將串聯(lián)的一系列采水器沉入水中預(yù)定高度，待水樣充滿瓶體I后，沿水文繩5放下掛錘；掛錘擊中連桿上的釋放桿帽8，彈簧11縮短，使固定座上連桿14打開，套箍脫出，使卡蓋2閉合，從而封閉瓶體1，保存水樣；同時，連桿14處的掛錘脫出，沿水文繩5下墜，擊中下一個采水器的釋放桿帽8，從而封閉下一個采水器瓶體I。由此，可一次性沿水深方向采得不同深度處的水樣。回收采水器后，打開氣嘴13，自水嘴12采集水樣，完成采樣。更為具體地，所述電子天平包括測量臺板、支架、秤盤、天平主機，所述測量臺板由所述支架與所述秤盤相連，所述盛水容器放置在所述測量臺板上；所述測重裝置包括雙鉤碼、白金絲、所述雙鉤碼連接在所述秤盤下，所述標(biāo)準(zhǔn)塊經(jīng)由所述白金絲懸掛在所述雙鉤碼上，由所述秤盤測量質(zhì)量；所述白金絲長度使得懸掛于其上的所述標(biāo)準(zhǔn)塊完全浸沒于所述盛水容器的內(nèi)部；所述天平主機包括和液晶顯示裝置。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的具體實施方式
中，所述水嘴位于所述瓶體靠端部的位置，所述導(dǎo)流管連接所述水嘴，能通過其上的閥門調(diào)節(jié)水流量，水樣能夠通過所述導(dǎo)流管注入所述燒杯，并由所述導(dǎo)流管上的閥門調(diào)節(jié)注水量；所述盛水容器優(yōu)選地為燒杯，燒杯標(biāo)有刻度，能夠讀取水量；所述標(biāo)準(zhǔn)塊在不同環(huán)境中體積和質(zhì)量不變。所述電子分析天平能夠測量所述標(biāo)準(zhǔn)塊在空氣中及完全浸入水樣后的質(zhì)量，并利用阿基米德原理，通過所述標(biāo)準(zhǔn)塊在空氣中及完全浸入水樣后的質(zhì)量變化，利用所述標(biāo)準(zhǔn)塊的體積，計算得到水樣的密度匕重)，并顯示在顯示屏上。優(yōu)選地，為電子密度(比重)分析天平，具體地，所述電子密度(比重)分析天平包括測量臺板、支架、秤盤、雙鉤碼、白金絲、天平主機，其中，所述測量臺板由所述支架與所述秤盤相連，所述燒杯放置在所述測量臺板上；所述雙鉤碼連接在所述秤盤下，測量時，所述標(biāo)準(zhǔn)塊經(jīng)由所述白金絲懸掛在所述雙鉤碼上，由所述秤盤測量質(zhì)量；所述白金絲長度能夠保證懸掛于其上的所述標(biāo)準(zhǔn)塊完全浸沒于所述燒杯中的水樣中；所述天平主機有電子計算能力和液晶顯示能力，能夠利用阿基米德原理計算出水樣的密度(比重)，并將計算結(jié)果顯示于液晶屏上。圖4所示為利用阿基米德原理測量水樣容重的原理圖。取體積、密度固定的標(biāo)準(zhǔn)塊93作為參照物，首先用彈簧秤94測量標(biāo)準(zhǔn)塊93在空氣中的重量W1 (N);之后將所采水樣92倒入燒杯，將標(biāo)準(zhǔn)塊93完全沉入水中，用彈簧秤94測量其在水中的重量W2(N)，由此可得到標(biāo)準(zhǔn)塊在水中所受浮力，為W1-Wy由阿基米德原理知，浸在液體(或氣體)里的物體受到向上的浮力作用，浮力的大小等于該物體排開的液體的重力，所以標(biāo)準(zhǔn)塊所受浮力可表示為W1-W2=PgVs其中，入為標(biāo)準(zhǔn)塊排開水的體積，即其自身體積(m3) ;P為水樣的密度(kg/m3) ；g為重力加速度。由此可計算得到水樣的密度，進(jìn)而得到其容重。[0044]進(jìn)一步地，用所述橫式卡蓋式采水器于指定深度采集水樣時，具體地采樣時首先打開兩端卡蓋，之后通過繩索將所述橫式卡蓋式采水器放入水中，入水后水流將貫穿瓶體，待沉入指定深度后，下放掛錘令卡蓋關(guān)閉，從而封閉水樣，將取橫式卡蓋式采水器提出水面，完成采樣過程；用所述豎式卡蓋式采水器于指定深度采集水樣時，將豎式卡蓋式采水器以串聯(lián)方式連接，同時對不同深度處采集水樣，具體為將若干豎式卡蓋式采水器以繩索串聯(lián)，調(diào)整豎式卡蓋式采水器間繩索長度，使之符合采樣梯度要求，將豎式卡蓋式采水器沉入水中，待沉至指定深度，下放掛錘使卡蓋關(guān)閉，從而實現(xiàn)一次性的多深度取樣。以上對本實用新型的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局 限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，其特征在于，包括采水器、導(dǎo)流管、電子密度分析天平，其中 所述采水器包括瓶體(I)、卡蓋(2)、牽引線(3)、鎖扣部、水文繩(5)、掛錘，其中，所述卡蓋(2)位于所述瓶體(I)的兩端，所述卡蓋(2)通過所述牽引線(3)的套箍活動連接于所述鎖扣部，所述鎖扣部連接所述瓶體(I )，所述掛錘安裝于所述水文繩(5)上并能夠沿所述水文繩(5)自由滑動，且所述掛錘在滑動路徑上能夠觸及到所述鎖扣部的解鎖裝置；進(jìn)一步地，當(dāng)所述套箍連接至所述鎖扣部時，所述卡蓋(2)處于打開狀態(tài)，當(dāng)所述套箍脫離所述鎖扣部時，所述卡蓋(2)處于關(guān)閉狀態(tài)； 所述電子密度分析天平包括盛水容器(91)、標(biāo)準(zhǔn)塊(93)、電子天平、測重裝置(94)，所述盛水容器置于所述電子天平上，所述標(biāo)準(zhǔn)塊通過所述測重裝置懸掛于所述盛水容器內(nèi)； 所述導(dǎo)流管連接在所述采水器的水嘴(12)與所述電子密度分析天平的盛水容器之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，其特征在于，所述采水器為橫式卡蓋式采水器，具體地，所述鎖扣部包括套筒(7)、活塞(4)、掛鉤(6)，所述套筒(7)連接所述瓶體(1)，所述鎖扣部的解鎖裝置為所述活塞(4)，所述活塞(4 )上設(shè)置有所述掛鉤(6 )，所述牽弓I線(3 )的套箍活動連接于所述掛鉤(6 )，所述活塞(4)的外端連接所述水文繩(5)，所述活塞(4)向所述套筒(7)內(nèi)運動的動作能夠使得所述套箍從所述掛鉤(6)上脫離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞(4)的活動方向與所述瓶體的軸向方向相垂直，所述水文繩(5)連接于所述活塞(4)的頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，其特征在于，所述采水器為豎式卡蓋式采水器，具體地，所述鎖扣部包括固定座(10)、釋放桿帽(8)、連桿，其中，所述固定座(10)連接所述瓶體(1)，所述水文繩(5)連接于所述固定座(10)，所述鎖扣部的解鎖裝置為所述釋放桿帽(8)，所述固定座(10)上設(shè)置有所述連桿，所述牽引線(3)的套箍活動連接于所述連桿，所述掛錘在滑動路徑上能夠觸及到所述釋放桿帽(8)從而觸發(fā)所述連桿由關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，使得所述套箍從所述連桿上脫離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，其特征在于，所述水文繩(5)至少有兩處連接于所述固定座(10)，所述兩處之間的水文繩(5)的延伸方向與所述瓶體的延伸方向平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)流管上安裝有閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，其特征在于，所述電子天平包括測量臺板、支架、秤盤、天平主機，所述測量臺板由所述支架與所述秤盤相連，所述盛水容器放置在所述測量臺板上；所述測重裝置包括雙鉤碼、白金絲、所述雙鉤碼連接在所述秤盤下，所述標(biāo)準(zhǔn)塊經(jīng)由所述白金絲懸掛在所述雙鉤碼上，由所述秤盤測量質(zhì)量；所述白金絲長度使得懸掛于其上的所述標(biāo)準(zhǔn)塊完全浸沒于所述盛水容器的內(nèi)部；所述天平主機包括電子計算系統(tǒng)和液晶顯示裝置。
專利摘要本實用新型提供一種沉管隧道管段浮運沉放中采水及檢測水樣容重的分析系統(tǒng)，包括采水器、導(dǎo)流管、電子密度分析天平，采水器包括瓶體、卡蓋、牽引線、鎖扣部、水文繩、掛錘、水嘴，其中，卡蓋位于瓶體的兩端，卡蓋通過牽引線的套箍活動連接于鎖扣部，鎖扣部連接瓶體，卡蓋有打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)。分析天平包括燒杯、標(biāo)準(zhǔn)塊、電子天平，水樣由采水器水嘴經(jīng)引流管注入燒杯，借助體積質(zhì)量不變的標(biāo)準(zhǔn)塊，利用阿基米德浮力原理測量水樣的密度。本實用新型面向沉管隧道建設(shè)需求，提供了一種在保證對水體擾動較小的基礎(chǔ)上，能在指定位置一次性對多個深度采取水樣的裝置，提高了施工效率、降低了工程風(fēng)險，且操作簡單快捷，精度高。
文檔編號G01N1/10GK202676499SQ201220260309
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者沈永芳, 于立群, 林金雄, 張興業(yè), 奚笑舟, 隋洪瑞, 孟慶祥, 吳剛, 朱世柱 申請人:上海交大?？?集團(tuán))有限公司, 廣州打撈局, 天津海河下游開發(fā)有限公司