家庭廚房煤氣泄漏檢測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1、PAGE PAGE 38作者 第 頁 共26頁摘 要隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,人們對生活質(zhì)量的提高和生活環(huán)境的改善越來越重視,液化氣、煤氣進入家庭的使用為人們帶來了方便,也改善了城市的環(huán)境,但同時也給人們帶來了潛在的危險,其中一氧化碳是最主要的危險源。一氧化碳是一種無色無味同時這些氣體燃料在使用中，若管道和閥門密封不好，它們泄露出去，輕者引起中毒，重者造成火災(zāi)，危及人們的生命財產(chǎn)。由于這些原因，對于氣體的檢測與控制就變得很重要了，研究各種氣體的檢測方法與氣體傳感器也隨之成為一個重要課題。本論文主要實現(xiàn)管道煤氣泄露的測量與報警，系統(tǒng)主要以半導(dǎo)體氣體傳感器為研究對象，以單片機為核心構(gòu)成一個具備

2、數(shù)據(jù)采集、對象控制、結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)通信等功能的完整系統(tǒng)。通過虛擬儀器Lab VIEW進行控制之后，再通過計算機I/O接口輸出;輸出信號驅(qū)動相應(yīng)的驅(qū)動電路，分別控制報警燈、蜂鳴器及切斷電路，實現(xiàn)對煤氣泄露事故的實時監(jiān)測及控制;程序?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)。關(guān)鍵詞：氣體傳感器，單片機，數(shù)據(jù)采集，Lab VIEW目錄第一章緒論11.1論文研究來源、目的和意義11.1.1 論文研究來源21.1.2 論文研究目的和意義21.2可燃性氣體報警器的國內(nèi)外現(xiàn)狀31.3本論文主要任務(wù)3第二章煤氣泄露自動測試總體設(shè)計42.1設(shè)計要求52.1.1煤氣泄露測試的功能52.1.2煤氣泄露測試系統(tǒng)框圖52.1.2煤氣泄露測試的各

3、個功能模塊62.2設(shè)計原理72.2.1氣體傳感器介紹72.2.2氣體傳感器的選定72.3數(shù)據(jù)處理82.3.1傳感器非線性信號處理92.3.2數(shù)字濾波處理9第三章煤氣泄露自動測試硬件設(shè)計93.1溫度補償電路113.1.1 OP07低噪聲高精度運算放大器113.1.2溫度補償123.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809123.2.1 ADC0809的介紹123.2.2引腳功能133.2.3主要特性143.3單片機AT89C51的概述153.3.1 AT89C51簡介153.3.2主要性能參數(shù)153.3.3管腳說明163.4 聲光報警與LED顯示193.4.1聲光報警單元193.4.2 LED顯示203.5

4、排氣扇控制系統(tǒng)與切斷閥213.5.1光電隔離器213.5.2繼電器選擇223.5.3光電隔離電路23第四章接口總線224.1 RS-232接口總線22結(jié)論24謝 辭25參考文獻26家庭廚房煤氣泄漏檢測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計第一章 緒論1.1論文研究來源、目的和意義1.1.1 論文研究來源隨著科技的發(fā)展，越來越多的可燃性氣體作為能源應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中。但是可燃性氣體在給我們帶來極大便利的同時，也存在巨大隱患?？扇夹詺怏w發(fā)生泄漏達到爆炸極限后，一旦有火源作用，便會引起燃燒、爆炸等事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，甚至?xí)＜吧踩?。為了減少這類事故的發(fā)生，就必須對這些可燃性氣體進行現(xiàn)場實時檢測，采用

5、先進可靠的安全檢測儀表，嚴(yán)密監(jiān)測環(huán)境中可燃性氣體的濃度，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有效措施，避免事故發(fā)生，才能確保工業(yè)安全和家庭生活安全。因此，研究可燃性氣體的檢測方法與研制可燃性氣體報警器就成為傳感器技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的一個重要課題。1.1.2 論文研究目的和意義可燃性氣體通常指城市煤氣、石油液化氣、汽油蒸汽、酒精蒸汽、天然氣以及煤礦瓦斯等1。這些氣體主要含有烷類、烴類、烯類、醇類、苯類以及一氧化碳和氫氣等成分，易燃、易爆、貯存和使用這些氣體的過程中，如違反操作規(guī)程和設(shè)備密封不好，都有可能發(fā)生可燃氣體泄漏現(xiàn)象，進而釀成火災(zāi)或爆炸事故，給國家和人民的生命財產(chǎn)造成損失?？扇夹詺怏w檢測報警裝置是能夠檢測環(huán)境

6、中的可燃性氣體濃度并具有報警功能的儀器。該報警裝置是石油化學(xué)工業(yè)、有可燃性氣體泄漏可能的生產(chǎn)工廠及家庭防火防爆必備的儀器?？扇夹詺怏w報警器屬于中華人民共和國強制檢定的工作計量器具目錄中第46項，它歸類于物理化學(xué)計量器具。建筑設(shè)計防火規(guī)范(GBJ16-87)第10.3.2條明確規(guī)定:“散發(fā)可燃氣體、可燃蒸汽的甲類廠房和場所，應(yīng)設(shè)置可燃性氣體濃度檢測報警裝置”。2003年12月，國家執(zhí)行新的可燃性氣體探測器標(biāo)準(zhǔn)(GB15322-2003)可燃氣體探測器，2004年10月國家頒布可燃氣體檢測報警器規(guī)程JJG693-2004，研究新型、性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確監(jiān)測可燃性氣體，并合乎國家相關(guān)規(guī)定的報警器具有極其重

7、要得意義。目前我國已有許多城市鋪設(shè)了煤氣管道，使用人口約達二億人，煤氣發(fā)生基地及中轉(zhuǎn)站也達幾千家。如果這些家用燃氣和煤氣基地及中轉(zhuǎn)站的報警率按10%計算，可燃性氣體檢測報警器的需求量就達2000萬臺以上。隨著全社會對防火防爆及人身安全的重視程度的提高，這個數(shù)字會繼續(xù)增長。近十年來，農(nóng)村的沼氣使用也得到了極大的發(fā)展。到2006年底，全國沼氣池數(shù)量已達近1300萬座，這就為檢測沼氣（主要成分是甲烷）濃度的儀器提供了市場?？梢?，可燃性氣體報警器具有十分廣闊的市場前景。1.2可燃性氣體報警器的國內(nèi)外現(xiàn)狀國外從20世紀(jì)30年代開始研究及開發(fā)氣體傳感器，且發(fā)展迅速，一方面是因為人們安全意識增強，對環(huán)境安全

8、性和生活舒適性要求提高；另一方面是因為傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，美國1996年2002年氣體傳感器年均增長率為27%30%。隨著傳感器生產(chǎn)工藝水平逐步提高，傳感器日益小型化、集成度不斷增大，使得氣體檢測儀器的體積也逐漸變小，提高了氣體檢測儀器的便攜性，更加利于生產(chǎn)、運輸及市場推廣。1963年5月，日本開發(fā)完成第一臺接觸燃燒式家用燃氣泄漏報警器，次年12月其改良產(chǎn)品問世，改良的報警器可以檢測燃氣、一氧化碳等氣體，可以安裝在浴室或者采用集中監(jiān)視。我國在70年代初期開始研制可燃性氣體報警器，生產(chǎn)型號多樣、品種較齊全，應(yīng)用范圍也由單一的煉油系統(tǒng)擴展到幾乎所有危險作業(yè)環(huán)境的各種類

9、型報警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。但主要是在引進國外先進的傳感器技術(shù)和先進的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，進行研究與開發(fā)形成自己的特色。近年來，在氣體選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有很大進步。燃氣報警器可分為民用可燃氣體報警器、工業(yè)用可燃性氣體報警器、有毒有害氣體報警器三大系列產(chǎn)品。(1)民用可燃氣體報警器民用可燃氣體報警器為居民家庭用的燃氣報警器,一般安裝在廚房，遇燃氣泄漏時，報警器可發(fā)出聲光報警，或同時伴有數(shù)字顯示，同時聯(lián)動外部設(shè)備。有的報警器可自動開啟排風(fēng)扇，把燃氣排出室外；有的報警器在報警時可自動關(guān)閉燃氣閥門，以防燃氣繼續(xù)泄漏。(2)工業(yè)用可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器工業(yè)用可燃性氣體報警器及有毒有害氣

10、體報警器只是檢測探頭有差異，而在原理和應(yīng)用中都很相近。工業(yè)用燃氣報警器及有毒氣體報警器根據(jù)檢測環(huán)境的不同，也可分為檢漏儀、控制器和探測器。檢漏儀的體積較小，可隨身攜帶或手持，主要應(yīng)用于燃氣管理的查漏與巡檢。若有燃氣泄漏，檢漏儀便會發(fā)出聲光報警，同時數(shù)字顯示氣體濃度，以便及時采取安全措施，防止爆炸等惡性事故的發(fā)生?？刂破髋c探測器結(jié)合使用，可在防爆現(xiàn)場長期監(jiān)測氣體的濃度。探測器安裝在防爆現(xiàn)場，控器壁掛在值班室等有人值守的地方，二者采用屏蔽電纜線連接。當(dāng)在現(xiàn)場的探測器探測到燃氣泄漏之后，通過屏蔽電纜線將信號傳到控制器，控制器發(fā)出聲光報警，同時啟動排風(fēng)裝置或關(guān)閉電磁閥切斷氣源，以確保安全。此種儀器廣泛

11、應(yīng)用于液化氣站、汽車加氣站、鍋爐房等工業(yè)場所。1.3本論文主要任務(wù)本篇論文是煤氣泄漏自動檢測的研制，主要針對CO氣體，主要實現(xiàn)家庭煤氣檢測的檢測與報警。數(shù)據(jù)采集模塊利用單片機實現(xiàn)氣體濃度實時采集、電路狀態(tài)信號采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理；數(shù)據(jù)傳輸模塊將檢測信號傳輸?shù)接嬎銠C;計算機I/O接口為計算機與外部數(shù)據(jù)連接的硬件支持。當(dāng)數(shù)據(jù)進入計算機后，在LabVIEW平臺上，經(jīng)數(shù)據(jù)處理子程序、報警子程序輸出報警信號，并通過計算機I/O接口輸出;輸出信號驅(qū)動相應(yīng)的驅(qū)動電路，分別控制報警燈、蜂鳴器及切斷電路，實現(xiàn)對煤氣泄露事故的實時監(jiān)測及控制。 第2章煤氣泄露自動測試總體設(shè)計2.1設(shè)計要求2.1.1煤氣泄露測試的功能在

12、本設(shè)計中，煤氣泄露測試裝置的主要功能就是快速準(zhǔn)確的檢測被測氣體中有害氣體的含量（主要是CO氣體），通過LED顯示屏將CO氣體濃度顯示出來，當(dāng)氣體濃度達到一定門限值時發(fā)出聲光報警，為了提高實用性系統(tǒng)還應(yīng)該具備人機交互界面、與計算機通信端口。為了實現(xiàn)以上功能：系統(tǒng)應(yīng)該具備氣體傳感器、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機、LED數(shù)碼顯示、輸入鍵盤、聲光報警單元、光電隔離技術(shù)和切斷閥、RS-232通信模塊。2.1.2煤氣泄露測試系統(tǒng)框圖 圖2-1系統(tǒng)框圖系統(tǒng)工作流程為:由裝在室內(nèi)的CO傳感器獲得被測量對象(室內(nèi)CO濃度)原始信號,經(jīng)過溫度補償和取樣放大得到矯正后的可匹配信號，進入A/D轉(zhuǎn)換,得到被測對象的

13、數(shù)字量信號,再由單片機進行數(shù)據(jù)處理,得到最終的室內(nèi)環(huán)境CO濃度值,將此數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示并保存,同時根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的限值參數(shù)判斷環(huán)境濃度是否超標(biāo),如果超標(biāo)立即向光隔離接口輸出控制信號,通過繼電器打開排氣扇, 如果超出下限值，切斷閥關(guān)閉，并開始進入危險期計時,如果發(fā)現(xiàn)環(huán)境中一氧化碳濃度長時間處于危險狀態(tài),則有可能排氣扇未能打開,或者房間發(fā)生嚴(yán)重CO泄露事故,此時啟動預(yù)警信號進行語音報警提示,提示室內(nèi)人員打開門窗、關(guān)閉氣源并迅速撤離事故現(xiàn)場。如果系統(tǒng)接有上位機工作的話,可通過通信接口對單片機組成的下位機系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置,并可定時地從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀取以前測量的數(shù)據(jù)值,進行二次處理加工或存入數(shù)據(jù)庫永久保

14、存。具體技術(shù)指標(biāo)如下：應(yīng)用范圍：工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的CO檢測；檢測對象：CO及他們的混合氣體；檢測范圍：CO:01000ppm；檢測精度：CO優(yōu)于20ppm；報警濃度：100ppm300ppm響應(yīng)時間：30ms；電池電壓：+12V；工作溫度范圍：-20+70；工作濕度范圍：1095%RH。2.1.2煤氣泄露測試的各個功能模塊在本設(shè)計中，煤氣泄露測試裝置的主要功能就是快速準(zhǔn)確的檢測被測氣體中有害氣體的含量（主要是CO氣體），通過LED顯示屏將CO氣體濃度顯示出來，當(dāng)氣體濃度達到一定門限值時發(fā)出聲光報警，為了提高實用性系統(tǒng)還應(yīng)該具備人機交互界面、與計算機通信端口。為了實現(xiàn)以上功能：系統(tǒng)應(yīng)該具備氣

15、體傳感器、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機、LED數(shù)碼顯示、聲光報警單元、光電隔離技術(shù)和切斷閥、RS-232通信模塊。2.2設(shè)計原理2.2.1氣體傳感器介紹1. 氣體傳感器是氣體與氣味檢測的關(guān)鍵元件。根據(jù)其氣敏特性，氣體傳感器可以分為六大類：(1) 半導(dǎo)體氣體傳感器。(2) 固體電解質(zhì)氣體傳感器。(3) 接觸感染式氣體傳感器。(4) 電化學(xué)式氣體傳感器。(5) 光學(xué)式氣體傳感器。(6) 高分子氣體傳感器。2. 氣體傳感器應(yīng)滿足的基本條件一個氣體傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件：(1

16、) 能選擇性地檢測某種單一氣體，而對共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)。(2) 對被測氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的氣體濃度。(3) 對檢測信號響應(yīng)速度快，重復(fù)性好。(4) 長期工作穩(wěn)定性好。(5) 使用壽命長。(6) 制造成本低，使用與維護方便。2.2.2氣體傳感器的選定氣體傳感器是本系統(tǒng)檢測的起點也是系統(tǒng)的核心和重點，選擇合適的傳感器成為決定系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。CO氣體傳感器屬于氣敏傳感器，通過A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機，進而由單片機完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。傳感器作為煤氣泄露測試裝置報警器的信號采集部分，是儀表的核心組成部分之一。由此可見，傳感器的

17、選型是非常重要的。由于監(jiān)控系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分在于室內(nèi)一氧化碳氣體濃度的檢測,本系統(tǒng)考慮到室內(nèi)空氣中一氧化碳含量的大致范圍,結(jié)合國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)(GB30951996)規(guī)定的一氧化碳分級標(biāo)準(zhǔn),我們選用了Motorola生產(chǎn)的一種專門用于家庭用途的MGS1100型一氧化碳氣體傳感器, MGS1100一氧化碳傳感器是一種應(yīng)用全微電子工藝制成的半導(dǎo)體氣體傳感器，作為CO敏感元件，對CO響應(yīng)的選擇性好，并具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點在信號采集的同時加以溫度補償。它是在微型硅橋結(jié)構(gòu)中嵌入的加熱器上制作一層SnO2薄膜,這種結(jié)構(gòu)不僅使得SnO2薄膜對CO氣體在很寬的溫度范圍內(nèi)具有敏感性,而且硅膜減少熱傳導(dǎo)的

18、熱損失,從而大大降低了功耗。圖2-2傳感器管腳與基本測量電路圖其中2、4端為加熱器的電源接線端,1、3為傳感器輸出端,其工作原理是把傳感器置于CO氣體環(huán)中,SnO2薄膜層的電阻會隨著CO濃度的變化而變化,CO濃度越大,SnO2薄膜層阻值越小。圖22（b）為取得傳感器輸出信號的基本電路圖,Vh為加熱電壓,傳感器電阻RS與負載電阻RL串聯(lián)接到工作電壓VCC兩端, 由此可得關(guān)系:VRL=RLVCC/（RL+RS）傳感器阻值RS隨著CO濃度的增大而減小時,輸出負載電壓VRL逐漸變大,所以通過測量負載電壓即可反應(yīng)出被測對象的CO濃度。MGS1100型一氧化碳氣體傳感器的特點：測量濃度范圍為0-1000P

19、PM，測量精度為3%，分辨率為1PPM，工作溫度-2070，零點漂移為PPM10。2.3數(shù)據(jù)處理2.3.1傳感器非線性信號處理人們使用傳感器時總希望傳感器的輸出量和它所測量的輸入量呈線性關(guān)系,但由于傳感器內(nèi)部因素和測量誤差等原因,傳感器的輸入輸出特性在整個測量范圍內(nèi)往往不是嚴(yán)格的直線關(guān)系。在本系統(tǒng)中測量得到的是經(jīng)傳感器和采集電路變換的電壓信號,為了真實地反映被測量的CO濃度值,需要將根據(jù)系統(tǒng)特性在測量范圍內(nèi)將環(huán)境濃度與采集電壓之間的關(guān)系作一個誤差盡可能小的標(biāo)定,依據(jù)此標(biāo)定關(guān)系,將測量得到的電壓信號真實地轉(zhuǎn)化成被測環(huán)境的CO濃度值。本系統(tǒng)采用的是分段插值法來對系統(tǒng)測量值和目標(biāo)值進行標(biāo)定的。2.3

20、.2數(shù)字濾波處理數(shù)字濾波的方法有很多種,可以根據(jù)不同的測量參數(shù)進行選擇。下面介紹幾種常用得數(shù)字濾波法：1. 程序判斷濾波2. 中值濾波3. 算術(shù)平均值濾波4. 滑動平均濾波5. RC低通數(shù)字濾波6. 加權(quán)平均值濾波本文采用的是中值濾波法,下面主要介紹中值濾波法：所謂中值濾波是對某一參數(shù)連續(xù)采樣N次(一般N取奇數(shù)),然后把N次的采樣值從小到大(或從大到小)排隊,再取中間值作為本次采樣值中值濾波對于去掉偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定而造成的誤差所引起的脈動干擾比較有效.若變量變化比較緩慢,則采用中值濾波效果比較好,但對快速變化的參數(shù),如流量,則不宜使用。中值濾波程序設(shè)計的實質(zhì)是:首先把N個采樣值

21、從小到大(或從大到小)進行排隊,然后再取中間值。N個數(shù)據(jù)按大小排序的具體做法是兩兩進行比較,設(shè)R0為存放數(shù)據(jù)區(qū)首地址,先將(R0)與(R0)+1)進行比較,若(R0)95%0.05gcm330mL30min101.53.0mm30min1020mgcm298%0.02gcm320mL30min891.01.5mm30min2050mgcm24%泥漿密度秤500700mL漏斗法100mL量杯法500mL量筒或穩(wěn)定計失水量儀pH試紙失水量儀靜切力計含砂量測定器注：1.密度：表中上限為新制泥漿，下限為循環(huán)泥漿。一般采用膨潤土泥漿時，新漿密度控制在1.041.05；循環(huán)程中的泥漿控制在1.251.30

22、；對于松散易坍地層，密度可適當(dāng)加大。澆灌混凝土前槽內(nèi)泥漿控制在1.151.25，視土質(zhì)情況而定；2.成槽時，泥漿主要起護壁作用，在一般情況下可只考慮密度、粘度、膠體率三項指標(biāo)；3.當(dāng)存在易塌方土層(如砂層或地下水位下的粉砂層等)或采用產(chǎn)生沖擊、沖刷的掘削機械時，應(yīng)適當(dāng)考慮，泥漿粘度，宜用2530s。3.3.2在施工過程中應(yīng)加強檢查和控制泥漿的性能，定時對泥漿性能進行測試，隨時調(diào)泥漿配合比，做好泥漿質(zhì)量檢測記錄。一般作法是：在新漿拌制后靜止24h，測一次全項(含砂量除外)；在成槽過程中，一般每進尺15m或每4h測定一次泥漿密度和粘度。在槽結(jié)束前測一次密度、粘度；澆灌混凝土前測一次密度。兩次取樣位

23、置均應(yīng)在槽底以上200mm處。失水量和pH值，應(yīng)在每槽孔的中部和底部各測一次。含砂量可根據(jù)實際情況測定。穩(wěn)定性和膠體率一般在循環(huán)泥漿中不測定。3.3.3泥漿必須經(jīng)過充分?jǐn)嚢瑁Ｓ梅椒ㄓ校旱退倥P式攪拌機攪拌；螺旋槳式攪拌機攪拌；壓縮空氣攪拌；離心泵重復(fù)循環(huán)。泥漿攪拌后應(yīng)在儲漿池內(nèi)靜置24h以上，或加分散劑膨潤土或粘土充分水化后方可使用。3.3.4通過溝槽循環(huán)或混凝土換置排出的泥漿，如重復(fù)使用，必須進行凈化再生處理。一般采用重力沉降處理，它是利用泥漿和土渣的密度差，使土渣沉淀，沉淀后的泥漿進入貯漿池，貯漿池的容積一般為一個單元槽段挖掘量及泥漿槽總體積的2倍以上。沉淀池和貯漿池設(shè)在地上或地下均可，但

24、要視現(xiàn)場條件和工藝要求合理配置。如采用原土造漿循環(huán)時，應(yīng)將高壓水通過導(dǎo)管從鉆頭孔射出，不得將水直接注入槽孔中。3.3.5在容易產(chǎn)生泥漿滲漏的土層施工時，應(yīng)適當(dāng)提高泥漿粘度和增加儲備量，并備堵漏材料。如發(fā)生泥漿滲漏，應(yīng)及時補漿和堵漏，使槽內(nèi)泥漿保持正常。3.4槽段開挖3.4.1挖槽施工前應(yīng)預(yù)先將連續(xù)墻劃分為若干個單元槽段，其長度一般為47m。每個單元槽段由若干個開挖段組成。在導(dǎo)墻頂面劃好槽段的控制標(biāo)記，如有封閉槽段時，必須采用兩段式成槽，以免導(dǎo)致最后一個槽段無法鉆進。3.4.2成槽前對鉆機進行一次全面檢查，各部件必須連接可靠，特別是鉆頭連接螺栓不得有松脫現(xiàn)象。3.4.3為保證機械運行和工作平穩(wěn)，

25、軌道鋪設(shè)應(yīng)牢固可靠，道碴應(yīng)鋪填密實。軌道寬度允許誤差為5mm，軌道標(biāo)高允許誤差10mm。連續(xù)墻鉆機就位后應(yīng)使機架平穩(wěn)，并使懸掛中心點和槽段中心一致。鉆機調(diào)好后，應(yīng)用夾軌器固定牢靠。3.4.4挖槽過程中，應(yīng)保持槽內(nèi)始終充滿泥漿，以保持槽壁穩(wěn)定。成槽時，依排渣和泥漿循環(huán)方式分為正循環(huán)和反循環(huán)。當(dāng)采用砂泵排渣時，依砂泵是否潛入泥漿中，又分為泵舉式和泵吸式。一般采用泵舉式反循環(huán)方式排渣，操作簡便，排泥效率高，但開始鉆進須先用正循環(huán)方式，待潛水砂泵電機潛入泥漿中后，再改用反循環(huán)排泥。3.4.5當(dāng)遇到堅硬地層或遇到局部巖層無法鉆進時，可輔以采用沖擊鉆將其破碎，用空氣吸泥機或砂泵將土渣吸出地面。3.4.6成

26、槽時要隨時掌握槽孔的垂直精度，應(yīng)利用鉆機的測斜裝置經(jīng)常觀測偏斜情況，不斷調(diào)整鉆機操作，并利用糾偏裝置來調(diào)整下鉆偏斜。3.4.7挖槽時應(yīng)加強觀測，如槽壁發(fā)生較嚴(yán)重的局部坍落時，應(yīng)及時回填并妥善處理。槽段開挖結(jié)束后，應(yīng)檢查槽位、槽深、槽寬及槽壁垂直度等項目，合格后方可進行清槽換漿。在挖槽過程中應(yīng)作好施工記錄。3.5清槽3.5.1當(dāng)挖槽達到設(shè)計深度后，應(yīng)停止鉆進，僅使鉆頭空轉(zhuǎn)而不進尺，將槽底殘留的土打成小顆粒，然后開啟砂泵，利用反循環(huán)抽漿，持續(xù)吸渣1015min，將槽底鉆渣清除干凈。也可用空氣吸泥機進行清槽。3.5.2當(dāng)采用正循環(huán)清槽時，將鉆頭提高槽底100200mm，空轉(zhuǎn)并保持泥漿正常循環(huán)，以中速

27、壓入泥漿，把槽孔內(nèi)的浮渣置換出來。3.5.3對采用原土造漿的槽孔，成槽后可使鉆頭空轉(zhuǎn)不進尺，同時射水，待排出泥漿密度降到1.1左右，即認(rèn)為清槽合格。但當(dāng)清槽后至澆灌混凝土間隔時間較長時，為防止泥漿沉淀和保證槽壁穩(wěn)定，應(yīng)用符合要求的新泥漿將槽孔的泥漿全部置換出來。3.5.4清理槽底和置換泥漿結(jié)束1h后，槽底沉渣厚度不得大于200mm；澆混凝土前槽底沉渣厚度不得大于300mm，槽內(nèi)泥漿密度為1.11.25、粘度為1822s、含砂量應(yīng)小于8%。3.6鋼筋籠制作及安放3.6.1鋼筋籠的加工制作，要求主筋凈保護層為7080mm。為防止在插入鋼筋籠時擦傷槽面，并確保鋼筋保護層厚度，宜在鋼筋籠上設(shè)置定位鋼筋

28、環(huán)、混凝土墊塊。縱向鋼筋底端距槽底的距離應(yīng)有100200mm，當(dāng)采用接頭管時，水平鋼筋的端部至接頭管或混凝土及接頭面應(yīng)留有100150mm間隙?？v向鋼筋應(yīng)布置在水平鋼筋的內(nèi)側(cè)。為便于插入槽內(nèi)，利鋼筋底端宜稍向內(nèi)彎折。鋼筋籠的內(nèi)空尺寸，應(yīng)比導(dǎo)管連接處的外徑大100mm以上。3.6.2為了保證鋼筋籠的幾何尺寸和相對位置準(zhǔn)確，鋼筋籠宜在制作平臺上成型。鋼筋籠每棱邊(橫向及豎向)鋼筋的交點處應(yīng)全部點焊，其余交點處采用交錯點焊。對成型時臨時扎結(jié)的鐵絲，宜將線頭彎向鋼筋籠內(nèi)側(cè)。為保證鋼筋籠在安裝過程中具有足夠的剛度，除結(jié)構(gòu)受力要求外，尚應(yīng)考慮增設(shè)斜拉補強鋼筋，將縱向鋼筋形成骨架并加適當(dāng)附加鋼筋。斜拉筋與附

29、加鋼筋必須與設(shè)計主筋焊牢固。鋼筋籠的接頭當(dāng)采用搭接時，為使接頭能夠承受吊入時的下段鋼筋自重，部分接頭應(yīng)焊牢固。3.6.3鋼筋籠制作允許偏差值為：主筋間距l(xiāng)0mm；箍筋間距20mm；鋼筋籠厚度和寬目l0mm；鋼筋籠總長度50mm。3.6.4鋼筋籠吊放應(yīng)使用起吊架，采用雙索或四索起吊，以防起吊時因鋼索的收緊力而目起鋼筋籠變形。同時要注意在起吊時不得拖拉鋼筋籠，以免造成彎曲變形。為避免鋼筋吊起后在空中擺動，應(yīng)在鋼筋籠下端系上溜繩，用人力加以控制。3.6.5鋼筋籠需要分段吊入接長時，應(yīng)注意不得使鋼筋籠產(chǎn)生變形。下段鋼筋籠入槽后.臨時穿鋼管擱置在導(dǎo)墻上，再焊接接長上段鋼筋籠。鋼筋籠吊入槽內(nèi)時，吊點中心必

30、須對準(zhǔn)槽段中心，豎直緩慢放至設(shè)計標(biāo)高，再用吊筋穿管擱置在導(dǎo)墻上。如果鋼筋籠不能順利地攝入槽內(nèi)，應(yīng)重新吊出，查明原因，采取相應(yīng)措施加以解決，不得強行插入。3.6.6所有用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)連續(xù)的預(yù)埋件、預(yù)埋鋼筋等，應(yīng)與鋼筋籠焊牢固。3.7澆注水下混凝土。3.7.1混凝土配合比應(yīng)符合下列要求：混凝土的實際配制強度等級應(yīng)比設(shè)計強度等級高一級；水泥用量不宜少于370kgm3；水灰比不應(yīng)大于0.6；坍落度宜為1820cm，并應(yīng)有一定的流動度保持率；坍落度降低至15cm的時間，一般不宜小于lh；擴散度宜為3438cm；凝土拌合物的含砂率不小于45%；混凝土的初凝時間，應(yīng)能滿足混凝土澆灌和接頭施工工藝要求，一般不宜

31、低于34h。3.7.2接頭管和鋼筋就位后，應(yīng)檢查沉渣厚度并在4h以內(nèi)澆灌混凝土。澆灌混凝土必使用導(dǎo)管，其內(nèi)徑一般選用250mm，每節(jié)長度一般為2.02.5m。導(dǎo)管要求連接牢靠，接頭用橡膠圈密封，防止漏水。導(dǎo)管接頭若用法蘭連接，應(yīng)設(shè)錐形法蘭罩，以防拔管時掛住鋼筋。導(dǎo)管在使用前要注意認(rèn)真檢查和清理，使用后要立即將粘附在導(dǎo)管上的混凝土清除干凈。3.7.3在單元槽段較長時，應(yīng)使用多根導(dǎo)管澆灌，導(dǎo)管內(nèi)徑與導(dǎo)管間距的關(guān)系一般是：導(dǎo)管內(nèi)徑為150mm，200mm，250mm時，其間距分別為2m、3m、34m，且距槽段端部均不得超過1.5m。為防止泥漿卷入導(dǎo)管內(nèi)，導(dǎo)管在混凝土內(nèi)必須保持適宜的埋置深度，一般應(yīng)控

32、制在24m為宜。在任何情況下，不得小于1.5m或大于6m。，3.7.4導(dǎo)管下口與槽底的間距，以能放出隔水栓和混凝土為度，一般比栓長100200mm。隔水栓應(yīng)放在泥漿液面上。為防止粗骨料卡住隔水栓，在澆注混凝土前宜先灌入適量的水泥砂漿。隔水栓用鐵絲吊住，待導(dǎo)管上口貯斗內(nèi)混凝土的存量滿足首次澆筑，導(dǎo)管底端能埋入混凝土中0.81.2m時，才能剪斷鐵絲，繼續(xù)澆筑。3.7.5混凝土澆灌應(yīng)連續(xù)進行，槽內(nèi)混凝土面上升速度一般不宜小于2mh，中途不得間歇。當(dāng)混凝土不能暢通時，應(yīng)將導(dǎo)管上下提動，慢提快放，但不宜超過300mm。導(dǎo)管不能作橫向移動。提升導(dǎo)管應(yīng)避免碰掛鋼筋籠。3.7.6隨著混凝土的上升，要適時提升和

33、拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管底端埋入混凝土面以下一般保持24m。不宜大于6m，并不小于1m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土上面。3.7.7在一個槽段內(nèi)同時使用兩根導(dǎo)管灌注混凝土?xí)r，其間距不應(yīng)大于3.0m，導(dǎo)管距槽段端頭不宜大于1.5m，混凝土應(yīng)均勻上升，各導(dǎo)管處的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，混凝土澆筑完畢，終澆混凝土面高程應(yīng)高于設(shè)計要求0.30.5m，此部分浮漿層以后鑿去。3.7.8在澆灌過程中應(yīng)隨時掌握混凝土澆灌量，應(yīng)有專人每30min測量一次導(dǎo)管埋深和管外混凝土標(biāo)高。測定應(yīng)取三個以上測點，用平均值確定混凝土上升狀況，以決定導(dǎo)管的提拔長度。3.8接頭施工3.8.1連續(xù)墻各單元槽段間的接頭型式，一般常用的為

34、半圓形接頭型式。方法是在未開挖一側(cè)的槽段端部先放置接頭管，后放入鋼筋籠，澆灌混凝土，根據(jù)混凝土的凝結(jié)硬化速度，徐徐將接頭管拔出，最后在澆灌段的端面形成半圓形的接合面，在澆筑下段混凝土前，應(yīng)用特制的鋼絲刷子沿接頭處上下往復(fù)移動數(shù)次，刷去接頭處的殘留泥漿，以利新舊混凝土的結(jié)合。3.8.2接頭管一般用10mm厚鋼板卷成。槽孔較深時，做成分節(jié)拼裝式組合管，各單節(jié)長度為6m、4m、2m不等，便于根據(jù)槽深接成合適的長度。外徑比槽孔寬度小1020mm，直徑誤差在3mm以內(nèi)。接頭管表面要求平整光滑，連接緊密可靠，一般采用承插式銷接。各單節(jié)組裝好后，要求上下垂直。3.8.3接頭管一般用起重機組裝、吊放。吊放時要

35、緊貼單元槽段的端部和對準(zhǔn)槽段中心，保持接頭管垂直并緩慢地插入槽內(nèi)。下端放至槽底，上端固定在導(dǎo)墻或頂升架上。3.8.4提拔接頭管宜使用頂升架(或較大噸位吊車)，頂升架上安裝有大行程(12m)、起重量較大(50100t)的液壓千斤頂兩臺，配有專用高壓油泵。3.8.5提拔接頭管必須掌握好混凝土的澆灌時間、澆灌高度、混凝土的凝固硬化速度，不失時機地提動和拔出，不能過早、過快和過遲、過緩。如過早、過快，則會造成混凝土壁塌落；過遲、過緩，則由于混凝土強度增長，摩阻力增大，造成提拔不動和埋管事故。一般宜在混凝土開始澆灌后23h即開始提動接頭管，然后使管子回落。以后每隔1520min提動一次，每次提起1002

36、00mm，使管子在自重下回落，說明混凝土尚處于塑性狀態(tài)。如管子不回落，管內(nèi)又沒有涌漿等異?，F(xiàn)象，宜每隔2030mm拔出0.51.0m，如此重復(fù)。在混凝土澆灌結(jié)束后58h內(nèi)將接頭管全部拔出。4、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)4.1地下連續(xù)墻均應(yīng)設(shè)置導(dǎo)墻，導(dǎo)墻形式有預(yù)制及現(xiàn)澆兩種，現(xiàn)澆導(dǎo)墻形狀有“L”型或倒“L”型，可根據(jù)不同土質(zhì)選用。4.2地下墻施工前宜先試成槽，以檢驗?zāi)酀{的配比、成槽機的選型并可復(fù)核地質(zhì)資料。4.3作為永久結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻，其抗?jié)B質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)地下防水工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50208執(zhí)行。4.4地下墻槽段間的連接接頭形式，應(yīng)根據(jù)地下墻的使用要求選用，且應(yīng)考慮施工單位的經(jīng)驗，無論選用何種接

37、頭，在澆注混凝土前，接頭處必須刷洗干凈，不留任何泥砂或污物。4.5地下墻與地下室結(jié)構(gòu)頂板、樓板、底板及梁之間連接可預(yù)埋鋼筋或接駁器(錐螺紋或直螺紋)，對接駁器也應(yīng)按原材料檢驗要求，抽樣復(fù)驗。數(shù)量每500套為一個檢驗批，每批應(yīng)抽查3件，復(fù)驗內(nèi)容為外觀、尺寸、抗拉試驗等。4.6施工前應(yīng)檢驗進場的鋼材、電焊條。己完工的導(dǎo)墻應(yīng)檢查其凈空尺寸，墻面平整度與垂直度。檢查泥漿用的儀器、泥漿循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)完好。地下連續(xù)墻應(yīng)用商品混凝土。4.7施工中應(yīng)檢查成槽的垂直度、槽底的淤積物厚度、泥漿比重、鋼筋籠尺寸、澆注導(dǎo)管位置、混凝土上升速度、澆注面標(biāo)高、地下墻連接面的清洗程度、商品混凝土的坍落度、鎖口管或接頭箱的拔出時

38、間及速度等。4.8成槽結(jié)束后應(yīng)對成槽的寬度、深度及傾斜度進行檢驗，重要結(jié)構(gòu)每段槽段都應(yīng)檢查，一般結(jié)構(gòu)可抽查總槽段數(shù)的20%，每槽段應(yīng)抽查1個段面。4.9永久性結(jié)構(gòu)的地下墻，在鋼筋籠沉放后，應(yīng)做二次清孔，沉渣厚度應(yīng)符合要求。4.10每50m3地下墻應(yīng)做1組試件，每幅槽段不得少于1組，在強度滿足設(shè)計要求后方可開挖土方。4.11作為永久性結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻，土方開挖后應(yīng)進行逐段檢查，鋼筋混凝土底板也應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50204的規(guī)定。4.12地下連續(xù)墻的鋼筋籠檢驗標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50202-2002表5.6.4.1的規(guī)定。其他標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表4.12的規(guī)定。地下連續(xù)墻的鋼筋籠檢驗標(biāo)準(zhǔn) 表4.12 項目序號檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1墻體強度設(shè)計要求查試件記錄或取芯試壓2垂直度：永久結(jié)構(gòu)臨時結(jié)構(gòu)13001150測聲波測槽儀或成槽機上的監(jiān)測系統(tǒng)一般項目1導(dǎo)墻尺寸寬度墻面平整度導(dǎo)墻平面位置mmmmmmW+4051O用鋼尺量，形為地下墻設(shè)計厚度用鋼尺量用鋼尺量2沉渣厚度：永久結(jié)構(gòu)臨時結(jié)構(gòu)mmmm1004200重錘測或沉積物測定儀測3槽深mm