CN105256681B - 软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统及方法，包括控制中心，密封膜和土体水平位移监测仪器及反馈控制设备，密封膜将软土地基处理区隔成真空密封区，真空密封区内设有与真空泵连接的真空主管，真空密封区内沿其边缘均匀设有一组通气管和测压管，通气管通过其上安装的控制阀门与外部环境连通，测压管与真空压力传感器连接，真空压力传感器、土体水平位移监测仪器分别与控制中心连接，控制中心与控制阀门连接，将真空密封区内的真空度按照由大至小顺序分成若干档。采用本发明后，保证处理区域周边既有构筑物的安全，使其能够正常运行，消除了施工过程存在的风险，同时显著缩短了施工时间。

Description

软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统及方法

技术领域

本发明涉及一种软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统及方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

在建筑工程和土木工程中经常会遇到软土地基，由于高层建筑、高速公路、高速铁路的快速发展，对地基的承载能力要求越来越高，天然的软土地基远远不能满足这些高档次的构造物对地基承载力的要求，尤其在东部沿海地区，地质条件多为软土，需要通过各种各样的软基处理技术对软土地基进行加固。据申请人了解，排水固结法就是一种常用的有效处理软土地基的技术，排水固结法是在路基施工前对天然路基或已设置竖向排水体的路基上加载预压，使土体固结沉降基本完成或大部分完成，从而提高地基土强度，减少地基工后沉降的一种地基加固方法。城市建设中经常会遇到由于排水固结法处理软基所引起的土体水平位移现象，这种土体水平位移的作用不仅会使施工过程中发生路基滑移现象，还会使处理区周边的构筑物(例如建筑、输电铁塔、道路、管路等)产生附加内力或变形，进而对处理区周边的构筑物产生不利影响，例如处理区周边构筑物因不均匀沉降而产生开裂，桩基水平土压力过大发生断桩，高压铁塔倾斜等现象，严重影响了既有构筑物的正常使用，使得建设单位与既有构筑物产权单位之间由此产生纠纷，给既有构筑物附近的施工增加了许多限制。现有的解决措施是将既有构筑物采用围挡保护起来，这样就加大了工程成本，严重影响了工程进度。另外，为了监测施工安全状况，需要及时了解土体的变形情况和运动状态，目前常规的监测方法是测量土体水平位移并人工判读是否存在危险及采取停止加载或卸载等措施，以消除土体水平位移对周边既有构筑物的影响。然而，这种方法的停止加载和卸载的过程较长，当土体的水平位移较大、情况紧急时，采用这种方法处理是十分危险的。

因此，迫切需要一种能够较大幅度地缩短从决策到处理的时间，以尽早消除风险的地基处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统及方法，能自动控制建筑施工引起的土体水平位移，并保证施工区域周边既有构筑物的安全。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统，包括控制中心，设置在软土地基处理区域的密封膜和安装在软土地基处理区与既有构筑物之间的土体水平位移监测仪器及反馈控制设备，控制中心为主要由主机、显示器和键盘组成的计算机，密封膜将软土地基处理区隔成真空密封区，真空密封区内设有与真空泵连接的真空主管，真空密封区内沿其边缘均匀设有一组通气管和测压管，通气管通过其上安装的控制阀门与外部环境连通，测压管与真空压力传感器连接，真空压力传感器、土体水平位移监测仪器分别与控制中心连接，控制中心与控制阀门连接，将真空密封区内的真空度按照由大至小顺序分成若干档。

本发明装置中的土体水平位移监测仪器能够监测软基的水平位移值，并且控制中心以监测到的软基水平位移值反馈控制密封膜下的真空压力值及膜上路基填筑速率等施工参数，使得软基处理时的土体水平位移控制在允许范围内。

本发明进一步完善的技术方案如下：

优选地，土体水平位移监测仪器包括布置在软土地基处理区与既有构筑物之间钻孔内的测斜管以及对测斜管的角度进行测量的一组测斜仪，测斜仪与控制中心连接。

优选地，钻孔的深度为软土层下方相对硬土层至少2米，所述钻孔内埋设测斜管，测斜管底端设为不动点。

优选地，测斜管主要由底盖、直管组成，底盖用于将位于钻孔最里端的直管管口密封，直管的内壁上沿管长方向开设有导槽，测斜管的导槽对准预计的土体水平位移方向。

优选地，在测斜管内沿其预期变形方向间隔安装有若干个测斜仪，其间隔距离为2～3米。

优选地，在软土地基处理区外设有一圈密封沟，密封沟的内侧软基与密封膜的边缘固定，密封膜内填充有砂垫层。

优选地，将所述软土地基处理区划分成若干个块，每块设置1组通气管和1组测压管。

本发明还提供，采用前述系统的软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，包括以下步骤：

第一步、施工前准备阶段，顺序执行S1至S3，

S1、在软土地基处理区外开有一圈密封沟，并在软土地基处理区上铺设砂垫层；

S2、在软土地基内设置一组排水板；

S3、安装抽真空设备及真空压力传感器并埋设土体水平位移监测仪器后，将密封膜的边缘沿密封沟的内侧软基铺设，并使密封膜覆盖砂垫层，密封膜密封软土地基处理区形成真空密封区，转至第二步；

第二步、施工阶段，顺序执行T1至T5，

T1、控制中心控制或人工操作真空泵启动，通过真空主管对真空密封区进行抽真空处理，并在软土地基处理区填筑土方，以筑成路基；

T2、设软土地基处理区的附近土体水平位移值为Y，土体水平位移监测仪器监测并采集软土地基处理区的土体水平位移值，并传送至控制中心；

T3、设软土地基处理区的土体位移朝软土地基处理区移动的方向为正向，朝构筑物移动的方向为负向，控制中心调土体水平位移状态，并根据(1)式判断软土地基处理区土体位移的方向，

Y≥0 (1)

若Y≥0，土体朝软土地基处理区方向移动，转至T4，否则土体朝构筑物方向移动，转至T5；

T4、控制中心调软土地基处理区的土体水平位移值并根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒值，

|Y|≥警戒值 (2)

其中，警戒值是在不影响软土地基处理区周边构筑物安全的情况下其内土体的最大水平位移值，一般为人工输入，若|Y|≥警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门开启，向真空密封区进气以降低其真空度，并继续填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，关闭控制阀门，否则返回T1；

T5、控制中心根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒值，

|Y|≥警戒值 (2)

若|Y|≥警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门关闭，真空泵继续抽真空使真空密封区的真空度上升，并停止填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，重新进行填土作业，否则返回T1。

本发明进一步完善的技术方案如下：

优选地，所述S3步中，安装抽真空设备及真空压力传感器时，在砂垫层内指定位置铺设若干根真空主管及一组真空支管和测压管，并将真空主管与真空泵相连，测压管与真空压力传感器相连，通气管连接控制阀门；埋设土体水平位移监测仪器时，在软土地基处理区与既有构筑物之间钻孔，钻孔内埋设测斜管，并在测斜管内深度间隔安装一组测斜仪。

进一步优选地，所述步骤T4中，控制阀门开启后，按照划分好的真空度档次，由大至小对真空密封区内的真空度进行分档调节；所述步骤T5中，停止填土作业后，按照划分好的真空度档次，由小至大对真空密封区内的真空度进行分档调节。

优选地，所述第一、二步之间，施工前土体水平位移监测仪器采集土体水平位移的初始值，并上传至控制中心。所述第二步中，人工操作计算机的键盘，输入土体水平位移的警戒值。

采用本发明后，通过在地基处理区域的周边埋设深层土体水平位移监测仪器，监测处理区域周边构筑物附近的土体水平位移情况，根据该水平位移情况判断监测值是否达到预设的警戒值，并反馈控制构筑物附近土体的水平位移速率及累计值在合理范围内，保证处理区域周边既有构筑物的安全，使其能够正常运行，消除了施工过程存在的风险，同时显著缩短了施工时间，减少了施工成本。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明实施例水平位移监测点埋设的平面示意图。

图4为本发明实施例的原理图。

图中：1.真空泵，2.控制阀门，21.通气孔，3.砂垫层，4.真空压力传感器，41.测压管，42.过滤头，5.路基填土，6.数据采集箱，7.构筑物，8.深层土体水平位移检测点，9.排水板，10.真空预压处理区域边缘，11.测斜仪。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统，包括安装在软土地基处理区(施工区域)与既有构筑物(电塔)7之间的土体水平位移监测仪器，土体水平位移监测仪器用以监测在施工期间软土地基的水平位移，土体水平位移监测仪器包括布置在软土地基处理区与既有构筑物7之间钻孔内的测斜管以及若干个对测斜管的角度进行测量的测斜仪11，其中软土地基处理区域由下至上依次为硬土层和软土层，钻孔深度至在软土层内部从硬土层向上至少2米位置(即硬土层沿软土土体向上至少2米高处设置钻孔的底端)，钻孔内埋设测斜管，测斜管埋设至软土层内部从硬土层向上2米处(即硬土层沿软土土体向上2米处设置测斜管的底端)，并将其底端设为测斜管的不动点，同时注意埋设时将测斜管上的一对导槽对准预计的位移方向。在测斜管上沿其轴向方向间隔安装有若干个测斜仪，间隔距离为2～3米。在软土地基处理区外设有一圈密封沟，密封沟的内侧软基与密封膜边缘固定，密封膜将软基处理区隔成真空密封区，密封膜内填充有砂垫层3，将真空密封区内的真空度按照由大至小顺序分成四档，即60kPa、40kPa、20kPa和0四档，便于对真空密封区内的真空度进行分档调节。将软土地基处理区划分成若干个一千平方米的块，每块的真空密封区内设有若干根真空主管，一组排水导板9以及7个通气管(选用直径约12mm的聚氨酯管)和7个测压管41(选用直径约8mm的聚氨酯管或铝塑管)，通气管上位于真空密封区内的一端设有通气孔21，通气管的另一端通过控制阀门2与外部环境连通，真空主管的一端埋入真空密封区，真空主管的另一端与真空泵1连接，测压管41上位于真空密封区内的一端设有过滤头42，测压管41的另一端与真空压力传感器4(用于采集密封膜下的真空度)连接，通气孔21与过滤头42安装位置相邻。这样，7个控制阀门2和7个真空压力传感器4均集中安装在控制箱内，然后采用通气管或测压管接入密封膜内。其中，测斜仪11采用太阳能供电(50W)，现场配有蓄电池，控制阀门2选择电磁阀门，由220V交流供电，真空压力传感器4选择0～0.1MPa量程，220V交流供电整流后供电。

测斜仪11通过线路与反馈控制设备(MCU)的信号采集端连接，MCU的数据输出端与控制中心无线连接，测斜仪11定时采集水平位移数据，一般是每1小时采集一次，数据采集后通过网络发送至控制中心，并保存至现场MCU，土体的水平位移包括每天水平位移量和水平位移累计总量，每天水平位移量的警戒值为3mm，水平位移累计总量的警戒值为10cm，土体水平位移速率的警戒值为3mm/d。真空压力传感器4通过数据采集箱6与控制中心连接，控制中心又分别与控制阀门2、真空泵1的控制端连接，控制中心连有声光报警器，当测量的水平位移值超过警戒值时，控制声光报警器发出声光报警，控制中心为计算机，主要由主机、显示器和键盘组成。另外，本实施例的装置还包括用于测量电塔沉降及倾斜角度的传感器，传感器与控制中心连接。

如图3和图4所示，本实施例采用前述系统的软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，包括以下步骤：

第一步、施工前准备阶段，顺序执行S1至S3，

S1、在软土地基处理区外开有一圈密封沟，并在软土地基处理区位于密封沟内部铺设砂垫层3。

S2、在软土地基内设置一组排水板9。

S3、安装抽真空设备及真空压力传感器4并埋设土体水平位移监测仪器后，将密封膜的边缘沿密封沟的内侧软基铺设，并使密封膜覆盖砂垫层，密封膜密封软土地基处理区形成真空密封区，转至第二步。S3步中，安装抽真空设备及真空压力传感器时，在砂垫层内指定位置铺设若干根真空主管及一组真空支管和测压管，并将真空主管与真空泵相连，测压管与真空压力传感器相连，通气管连接控制阀门；埋设土体水平位移监测仪器时，在软土地基处理区与既有构筑物之间钻孔，钻孔内埋设测斜管，并在测斜管内深度间隔安装一组测斜仪。

施工前测斜仪11采集土体水平位移的初始值，并上传至控制中心。

第二步、施工阶段，顺序执行T1至T5，

T1、控制中心控制或人工操作真空泵1启动，通过真空主管对真空密封区进行抽真空处理，并在软土地基处理区的密封膜填筑土方，以筑成路基；

T2、土体的水平位移值包括每天水平位移量和水平位移累计总量，设每天水平位移量为Y1，水平位移累计总量为Y2，土体水平位移监测仪器(测斜仪11)监测并采集软土地基处理区的土体水平位移值，并传送至控制中心；

T3、设软土地基处理区的附近土体朝软土地基处理区移动的方向为正向，此时测得的土体水平位移值为正数，朝电塔7移动的方向为负向，此时测得的土体水平位移值为负数，控制中心调每天水平位移量和土体水平位移累计总量，并根据(1)式判断软土地基处理区土体位移的方向，

Y1≥0且Y2≥0 (1)

若Y1≥0且Y2≥0，土体朝软土地基处理区方向移动，转至T4，否则控制中心根据(8)式判断软土地基处理区土体位移的方向，

Y1＜0且Y2＜0 (8)

若Y1＜0且Y2＜0，土体朝电塔7方向移动，转至T5，否则结束操作；

T4、控制中心调软土地基处理区的土体水平位移值并根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒值，

|Y1|≥警戒值且|Y2|≥警戒值(2)

其中，警戒值是在不影响软土地基处理区周边构筑物安全的情况下其内土体的最大水平位移值，一般通过人工操作计算机的键盘，输入土体水平位移的警戒值，此处警戒值选用10cm。若|Y1|≥警戒值且|Y2|≥警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门2开启，向真空密封区进气以降低其真空度(此时真空泵1继续工作抽真空)，并继续填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，关闭控制阀门2，否则返回T1；

T5、控制中心根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒值，

|Y1|≥警戒值且|Y2|≥警戒值 (2)

若|Y1|≥警戒值且|Y2|≥警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门2关闭，真空泵1继续抽真空使真空密封区的真空度上升，并停止填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，重新进行填土作业，否则返回T1。

上述方法中，土体的水平位移值包括每天水平位移量和水平位移累计总量，设每天水平位移量为Y1，水平位移累计总量为Y2，当每天的水平位移与累计的水平位移方向相同时，判断每天水平位移量Y1和水平位移累计总量Y2的绝对值是否大于或等于警戒值，再根据判断结果进行后续操作，否则每天的水平位移与累计的水平位移方向不相同，结束操作。

另外，步骤T4中，控制阀门2开启后，还具有如下步骤：

T41、设真空密封区的真空度为P，真空压力传感器4监测、采集真空密封区的真空度，并上传至控制中心，控制中心调真空密封区的真空度，此时真空度为7个真空压力传感器测量值的均值，并根据(3)式判断真空密封区的真空度是否下降至60kPa，

P＝60kPa (3)

若P＝60kPa，转至T42，否则重复操作T41；

T42、控制中心根据(4)式判断土体水平位移值是否回到警戒值内，

|Y1|＜警戒值且|Y2|＜警戒值， (4)

若|Y1|＜警戒值且|Y2|＜警戒值，控制中心控制关闭控制阀门2，返回步骤T1，否则进入T43；

T43、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(5)式判断真空密封区的真空度是否下降至40kPa，

P＝40kPa (5)

若P＝40kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒值内，当土体水平位移值回到警戒值内时，控制中心控制关闭控制阀门2，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒值内，进入步骤T44，若P≠40kPa，重复操作T43；

T44、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(6)式判断真空密封区的真空度是否下降至20kPa，

P＝20kPa (6)

若P＝20kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒值内，当土体水平位移值回到警戒值内时，控制中心控制关闭控制阀门2，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒值内，进入步骤T45，若P≠20kPa，重复操作T44；

T45、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(7)式判断真空密封区的真空度是否下降至0kPa，

P＝0 (7)

若P＝0，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒值内，当土体水平位移值回到警戒值内时，控制中心控制关闭控制阀门2，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒值内，结束操作，若P≠0kPa，重复操作T45。

步骤T5中，停止填土作业后，还具有步骤：

T51、控制中心调真空密封区的真空度，此时真空度为7个真空压力传感器测量值的均值，并根据(7)式判断真空密封区的真空度是否升至0，

P＝0 (7)

若P＝0，转至T52，否则重复操作T51；

T52、控制中心根据(4)式判断土体水平位移值是否回到警戒值内，

|Y1|＜警戒值且|Y2|＜警戒值， (4)

若|Y1|＜警戒值且|Y2|＜警戒值，重新进行填土作业，并返回步骤T1，否则进入T53；

T53、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(6)式判断真空密封区的真空度是否升至20kPa，

P＝20kPa (6)

若P＝20kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒值内，当土体水平位移值回到警戒值内时，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒值内，进入步骤T54，若P≠20kPa，重复操作T53；

T54、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(5)式判断真空密封区的真空度是否升至40kPa，

P＝40kPa (5)

若P＝40kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒值内，当土体水平位移值回到警戒值内时，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒值内，进入步骤T55，若P≠40kPa，重复操作T54；

T55、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(3)式判断真空密封区的真空度是否升至60kPa，

P＝60kPa (3)

若P＝60kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒值内，当土体水平位移值回到警戒值内时，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒值内，结束操作，若P≠60kPa，重复操作T55。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，包括以下步骤：

第一步、施工前准备阶段，顺序执行S1至S3，

S1、在软土地基处理区外开有一圈密封沟，并在软土地基处理区上铺设砂垫层；

S2、在软土地基内设置一组排水板；

S3、安装抽真空设备及真空压力传感器并埋设土体水平位移监测仪器后，将密封膜的边缘沿密封沟的内侧软基铺设，并使密封膜覆盖砂垫层，密封膜密封软土地基处理区形成真空密封区，转至第二步；

第二步、施工阶段，顺序执行T1至T5，

T1、控制中心控制或人工操作真空泵启动，通过真空主管对真空密封区进行抽真空处理，并向软土地基处理区填筑土方，以筑成路基；

T2、设软土地基处理区的土体水平位移值为Y，土体水平位移监测仪器监测并采集软土地基处理区的土体水平位移值，并传送至控制中心；

T3、设软土地基处理区的土体位移方向X朝软土地基处理区移动的状态为0，朝构筑物移动的状态为1，控制中心调土体水平位移状态，并根据(1)式判断软土地基处理区土体位移的方向，

X＝0 (1)

若X＝0，土体朝软土地基处理区方向移动，转至T4，否则土体朝构筑物方向移动，转至T5；

T4、控制中心调软土地基处理区的土体水平位移值并根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒线，

Y≥警戒值 (2)

其中，警戒值是在不影响软土地基处理区周边构筑物安全的情况下其内土体的最大水平位移值，一般为人工输入，若Y≥警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门开启，向真空密封区进气以降低其真空度，并继续填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，关闭控制阀门，否则返回T1；

T5、控制中心根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒线，

Y≥警戒值 (2)

若Y≥警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门关闭，真空泵继续抽真空使真空密封区的真空度上升，并停止填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，重新进行填土作业，否则返回T1。

另外，步骤T4中，控制阀门2开启后，还具有如下步骤：

T41、设真空密封区的真空度为P，真空压力传感器4监测、采集真空密封区的真空度，并上传至控制中心，控制中心调真空密封区的真空度，此时真空度为7个真空压力传感器测量值的均值，并根据(3)式判断真空密封区的真空度是否下降至60kPa，

P＝60kPa (3)

若P＝60kPa，转至T42，否则重复操作T41；

T42、控制中心根据(4)式判断土体水平位移值是否回到警戒线内，

Y＜警戒值 (4)

若Y＜警戒值，控制中心控制关闭控制阀门2，返回步骤T1，否则进入T43；

T43、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(5)式判断真空密封区的真空度是否下降至40kPa，

P＝40kPa (5)

若P＝40kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒线内，当土体水平位移值回到警戒线内时，控制中心控制关闭控制阀门2，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒线内，进入步骤T44，若P≠40kPa，重复操作T43；

T44、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(6)式判断真空密封区的真空度是否下降至20kPa，

P＝20kPa (6)

若P＝20kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒线内，当土体水平位移值回到警戒线内时，控制中心控制关闭控制阀门2，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒线内，进入步骤T45，若P≠20kPa，重复操作T44；

T45、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(7)式判断真空密封区的真空度是否下降至0kPa，

P＝0 (7)

若P＝0，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒线内，当土体水平位移值回到警戒线内时，控制中心控制关闭控制阀门2，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒线内，结束操作，若P≠0kPa，重复操作T45。

步骤T5中，停止填土作业后，还具有步骤：

T51、控制中心调真空密封区的真空度，此时真空度为7个真空压力传感器测量值的均值，并根据(7)式判断真空密封区的真空度是否升至0，

P＝0 (7)

若P＝0，转至T52，否则重复操作T51；

T52、控制中心根据(4)式判断土体水平位移值是否回到警戒线内，

Y＜警戒值 (4)

若Y＜警戒值，重新进行填土作业，并返回步骤T1，否则进入T53；

T53、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(6)式判断真空密封区的真空度是否升至20kPa，

P＝20kPa (6)

若P＝20kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒线内，当土体水平位移值回到警戒线内时，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒线内，进入步骤T54，若P≠20kPa，重复操作T53；

T54、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(5)式判断真空密封区的真空度是否升至40kPa，

P＝40kPa (5)

若P＝40kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒线内，当土体水平位移值回到警戒线内时，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒线内，进入步骤T55，若P≠40kPa，重复操作T54；

T55、控制中心调真空密封区的真空度，并根据(3)式判断真空密封区的真空度是否升至60kPa，

P＝60kPa (3)

若P＝60kPa，根据前述的(4)式重新判断土体水平位移值是否回到警戒线内，当土体水平位移值回到警戒线内时，返回步骤T1，当土体水平位移值尚未回到警戒线内，结束操作，若P≠60kPa，重复操作T55。

Claims (10)

1.软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统，包括控制中心和设置在软土地基处理区域的密封膜，所述控制中心为主要由主机、显示器和键盘组成的计算机，所述密封膜将软土地基处理区隔成真空密封区，所述真空密封区内设有与真空泵连接的真空主管，其特征是：还包括安装在软土地基处理区与既有构筑物之间的土体水平位移监测仪器和反馈控制设备，所述真空密封区内沿其边缘均匀设有一组通气管和测压管，所述通气管通过其上安装的控制阀门与外部环境连通，所述测压管与真空压力传感器连接，所述真空压力传感器、土体水平位移监测仪器分别与控制中心连接，所述控制中心与控制阀门连接，将所述真空密封区内的真空度按照由大至小顺序分成若干档。

2.根据权利要求1所述软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统，其特征是：所述土体水平位移监测仪器包括布置在软土地基处理区与既有构筑物之间钻孔内的测斜管以及对测斜管的角度进行测量的一组测斜仪，所述测斜仪与控制中心连接。

3.根据权利要求2所述软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统，其特征是：所述钻孔的深度为软土层下方相对硬土层至少2米，所述钻孔内埋设测斜管，所述测斜管底端设为不动点。

4.根据权利要求3所述软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统，其特征是：在所述测斜管内沿其预期变形方向间隔安装有若干个测斜仪，其间隔距离为2～3米。

5.根据权利要求1所述软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统，其特征是：在所述软土地基处理区外设有一圈密封沟，所述密封沟的内侧软基与密封膜的边缘固定，所述密封膜内填充有砂垫层；将所述软土地基处理区划分成若干个块，每块设置1组通气管和1组测压管。

6.采用权利要求1至5任一项所述系统的软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、施工前准备阶段，顺序执行S1至S3，

S1、在软土地基处理区外开有一圈密封沟，并在软土地基处理区铺设砂垫层；

S2、在软土地基内设置一组排水板；

S3、安装抽真空设备及真空压力传感器并埋设土体水平位移监测仪器后，将密封膜的边缘沿密封沟的内侧软基铺设，并使密封膜覆盖砂垫层，密封膜密封软土地基处理区形成真空密封区，转至第二步；

第二步、施工阶段，顺序执行T1至T5，

T1、真空泵对真空密封区进行抽真空处理，并在软土地基处理区填筑土方；

T2、设软土地基处理区的附近土体水平位移值为Y，土体水平位移监测仪器采集软土地基处理区的土体水平位移值，并传送至控制中心；

T3、设软土地基处理区的附近土体位移朝软土地基处理区移动的方向为正向，朝构筑物移动的方向为负向，控制中心调土体水平位移状态，并根据(1)式判断软土地基处理区土体位移的方向，

Y≥0 (1)

若Y≥0，土体朝软土地基处理区方向移动，转至T4，否则土体朝构筑物方向移动，转至T5；

T4、控制中心调软土地基处理区的土体水平位移值并根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒值，

|Y|≥警戒值 (2)

其中，警戒值是在不影响软土地基处理区周边构筑物安全的情况下其内土体的最大水平位移值，若|Y|≥警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门开启，向真空密封区进气以降低其真空度，并继续填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，关闭控制阀门，否则返回T1；

T5、控制中心根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒值，

|Y|≥警戒值 (2)

若|Y|≥警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门关闭，真空密封区的真空度上升，并停止填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，否则返回T1。

7.根据权利要求6所述软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，其特征是：所述土体的水平位移值包括每天水平位移量和水平位移累计总量，设每天水平位移量为Y1，水平位移累计总量为Y2，当每天的水平位移与累计的水平位移方向相同时，顺序执行T3、T4和T5，当每天的水平位移与累计的水平位移方向不相同，结束操作。

8.根据权利要求6所述软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，其特征是：所述S3步中，安装抽真空设备及真空压力传感器时，在砂垫层内指定位置铺设若干根真空主管及一组真空支管和测压管，并将真空主管与真空泵相连，测压管与真空压力传感器相连，通气管连接控制阀门；埋设土体水平位移监测仪器时，在软土地基处理区与既有构筑物之间钻孔，钻孔内埋设测斜管，并在测斜管内深度间隔安装一组测斜仪。

9.根据权利要求6所述软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，其特征是，所述步骤T4中，控制阀门开启后，按照划分好的真空度档次，由大至小对真空密封区内的真空度进行分档调节；所述步骤T5中，停止填土作业后，按照划分好的真空度档次，由小至大对真空密封区内的真空度进行分档调节。

10.根据权利要求6所述软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，其特征是：所述第二步中，人工操作计算机的键盘，输入土体水平位移的警戒值。