CN107702740B - 一种水下基础注浆饱满性监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下基础注浆饱满性监测系统及方法，其中，本发明通过在结构物内部设置两个监测方向相互垂直的水准仪，并在注浆空间的最高处和最低处分别设置一个压力计，并根据两个压力计监测到的压力数据和两个水准仪监测到的水平数据，判断注浆空间的注浆是否饱满。其中，通过分析两个压力计上压力数据的变化规律，而确定注浆状态，并在水准仪监测的水平数据变化值达到设定值时，注浆压力与结构物的抗浮力接近，则表明注浆达到饱满。因此，本发明无论是应用在刚性压注空间，还是应用在天然基础多孔等软弱条件下的柔性压注空间，均能够准确地监测到注浆达到饱满的状态，从而保证水下基础注浆工程的质量。
Description
技术领域
本发明涉及水下注浆技术领域，特别涉及一种水下基础注浆饱满性监测系统及方法。
背景技术
目前，水下基础注浆施工时，注浆饱满性的控制是工程质量最关注的问题。一般注浆饱满性控制的方法有两种：一种是预先计算需要压注的空间体积，注入的注浆材料体积大于计算量即认为饱满，该方法不确定性较大，因为压注空间不一定是刚性空间，注浆材料可能在压力作用下撑大需要压注的空间，使预估的压注空间体积不准确，造成最终注浆不饱满，后期沉降风险大。另外一种是观察法，注浆空间顶部预埋设超声设备，检测注浆面和空间顶部的距离，当检测结果为零，即认为注浆面接触空间顶部，注浆饱满，该方法会因为空间不规则或者注浆面扰动影响监测结果，而且监测点不可能布满整个空间顶部，只能代表布设监测点的区域饱满，而不能说明整个空间饱满。
发明内容
本发明的目的在于：现有技术无法准确地检测出水下基础注浆的饱满程度，容易发生注浆不饱满，使工程质量得不到保障的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种水下基础注浆饱满性监测系统，其包括监测主机、X向水准仪、Y向水准仪、顶部压力计和底部压力计；其中，所述X向水准仪和所述Y向水准仪设置在结构物内部，用于监测相互垂直的两个方向上的水平数据；所述结构物与天然基础形成一个注浆空间，注浆管的出浆口伸入所述注浆空间内，并且，所述顶部压力计和所述底部压力计分别安装在所述注浆空间的最高处和最低处；所述监测主机分别与所述X向水准仪、所述Y向水准仪、所述顶部压力计和所述底部压力计连接，用于获取相应的水平数据和压力数据，并根据所述水平数据和压力数据，判断所述注浆空间的注浆是否饱满。
根据一种具体的实施方式，本发明的水下基础注浆饱满性监测系统中，所述监测主机通过分析所获取的水平数据和压力数据，而确定注浆状态；
其中，处于未注满状态时，所述底部压力计的压力数据增加的速率加快，而所述顶部压力计的压力数据为零；处于注满状态时，所述顶部压力计的压力数据增加的速率加快，所述底部压力计的压力数据增加的速率减缓，并在所述X向水准仪和/或所述Y向水准仪监测的水平数据的变化值达到设定值时，注浆达到饱满。
根据一种具体的实施方式，本发明的水下基础注浆饱满性监测系统中，所述监测主机根据所述X向水准仪和所述Y向水准仪监测的水平数据，以及记录的初始水平数据，计算得到注浆对所述结构物的抬升数据。
根据一种具体的实施方式，本发明的水下基础注浆饱满性监测系统中，所述监测主机检测到所述X向水准仪和/或所述Y向水准仪监测的水平数据的变化值达到设定值时，生成提示信息，用于提示所述注浆空间的注浆达到饱满。
根据一种具体的实施方式，本发明的水下基础注浆饱满性监测系统中，所述监测主机通过一个数据采集器与所述X向水准仪和所述Y向水准仪连接，通过另一个数据采集器与所述顶部压力计和所述底部压力计连接。
基于同一发明构思，本发明还提供一种水下基础注浆饱满性监测方法，其包括以下步骤，
S1：将结构物放置在天然基础上之前，在天然基础表面的最低点放置一个压力计，并完成注浆管道的安装；在结构物的底面设置一个压力计，在结构物的内部设置两个监测方向相互垂直的水准仪；
S2：将结构物放置在天然基础上，使结构物与天然基础形成一个注浆空间；
S3：通过所述注浆管道向所述注浆空间注浆，根据两个压力计监测到的压力数据和两个水准仪监测到的水平数据，判断所述注浆空间的注浆是否饱满。
根据一种具体的实施方式，本发明的水下基础注浆饱满性监测方法，在S3中，分析监测到的水平数据和压力数据，若天然基础上的压力计的压力数据增加的速率加快，而结构物底面上的压力计的压力数据为零，则注浆状态处于未注满状态；若结构物底面上的压力计的压力数据增加的速率加快，天然基础上的压力计的压力数据增加的速率减缓，则注浆状态处于注满状态，并且若任意一个水准仪监测到的水平数据的变化值达到设定值，则注浆达到饱满。
根据一种具体的实施方式，本发明的水下基础注浆饱满性监测方法中，若检测到所述X向水准仪和/或所述Y向水准仪监测的水平数据的变化值达到设定值，则生成提示信息，提示所述注浆空间的注浆达到饱满。
根据一种具体的实施方式，本发明的水下基础注浆饱满性监测方法中，若需要将结构物抬升，则在注浆达到饱满后，继续注浆，并根据所述X向水准仪和所述Y向水准仪监测的水平数据，以及记录的初始水平数据，计算得到注浆对所述结构物的抬升数据。
根据一种具体的实施方式，本发明的水下基础注浆饱满性监测方法中，在S2中，结构物放在天然基础上后，对结构物与天然基础相接触的边缘进行封闭回填，避免注浆泄露。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明通过在结构物内部设置两个监测方向相互垂直的水准仪，并在注浆空间的最高处和最低处分别设置一个压力计。由于流体压力特性，因此，压力计监测到的压力变化能够表征整个压注空间的压浆状态。而且，根据两个压力计监测到的压力数据和两个水准仪监测到的水平数据，判断注浆空间的注浆是否饱满。其中，通过分析两个压力计上压力数据的变化规律，而确定注浆状态，并在水准仪监测的水平数据变化值达到设定值时，注浆压力与结构物的抗浮力接近，则表明注浆达到饱满。因此，本发明无论是应用在刚性压注空间，还是应用在天然基础多孔等软弱条件下的柔性压注空间，均能够准确地监测到注浆达到饱满的状态，从而保证水下基础注浆工程的质量。
2、本发明还能够在需要将结构物抬升时，即在注浆达到饱满后，继续注浆，实时地根据两个水准仪监测的水平数据，以及记录的初始水平数据，计算得到注浆对结构物的抬升数据，从而具有很高的实用性。
附图说明：
图1为水下基础注浆结构示意图；
图2为底部压力计的压力曲线图。
图中标记：1-顶部压力计，2-底部压力计，3-X向水准仪，4-Y向水准仪，5-天然基础，6-封闭回填物，7-注浆管道，8-结构物。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1所示的水下注浆结构示意图；其中，本发明的水下基础注浆饱满性监测系统，其包括监测主机、X向水准仪3、Y向水准仪4、顶部压力计1和底部压力计2。其中，X向水准仪3和Y向水准仪4设置在结构物8的内部，而且X向水准仪3和Y向水准仪3的监测方向相互垂直。
结构物8放置在天然基础5上后，与天然基础5形成一个注浆空间，注浆管道7的出浆口伸入该注浆空间内。并且，顶部压力计1和底部压力计2分别安装在注浆空间的最高处和最低处，即顶部压力计1设置在结构物8的底面，而底部压力计2设置在天然基础表面的最低处。在本发明中，压力计的量程选择依据为水深和压注浆体的深度与比重。而且，为了避免结构物8与天然基础5之间存在缝隙而造成注浆泄露，采用封闭回填物6来对结构物8与天然基础5相接触的边缘进行封闭回填。
监测主机通过分别与X向水准仪、Y向水准仪、顶部压力计和底部压力计连接，而获取相应的水平数据和压力数据，并根据所获取的水平数据和压力数据，判断注浆空间的注浆是否饱满。
具体的，监测主机通过分析所获取的水平数据和压力数据，而确定注浆状态。结合图2所示的底部压力计的压力曲线图，当注浆空间处于未注满状态时，底部压力计2的压力数据的变化曲线由区域Ⅰ曲线表示，底部压力计2的检测到的压力增加，且压力增加的速率逐渐加快，注浆空间未注满，顶部压力计1的压力数据为零。当注浆空间处于注满状态时，顶部压力计1开始检测到压力，顶部压力计1检测到的压力增加，且压力增加的速率逐渐加快，并且顶部压力计1的变化曲线与区域Ⅰ曲线相近似，同时，底部压力计2的检测到的压力虽然仍在增加，但压力增加的速率减缓，底部压力计2的变化曲线与区域Ⅱ。而且，由于注浆空间处于饱满状态时会对结构物8产生压力作用，此时，底部压力计2的检测到的压力变化曲线由区域Ⅲ表示。但由于结构物8沉入水中具有抗浮力，在注浆空间内的浆液对结构物8产生压力作用与结构物8的抗浮力逐渐接近时，在结构物8会被轻微地顶升，此时X向水准仪或Y向水准仪至少一个监测的水平数据的变化值达到设定值时，则表明注浆达到饱满。而且，监测主机检测到X向水准仪或Y向水准仪至少一个监测的水平数据的变化值达到设定值时，则生成一个提示信息，用于向施工人员提示注浆空间的注浆达到饱满。监测主机生成的提示信息可以通过显示器显示，也可通过蜂鸣器等报警设备来提供施工人员。
在实施时，由于水下施工环境复杂，因此，监测主机分别通过两个数据采集器而获取水平数据与压力数据。即监测主机通过一个数据采集器与X向水准仪3和Y向水准仪4连接，再通过另一个数据采集器与顶部压力计1和底部压力计2连接。此外，为进一步提升实用性，本发明的水下基础注浆饱满性监测系统中，监测主机还根据X向水准仪3和Y向水准仪4监测的水平数据，以及记录的初始水平数据，计算得到注浆对结构物8的抬升数据。特别地，在注浆时还需要对结构物8的位置进行抬升时，能够准确地获取注浆饱满后，结构物8的抬升数据，从而方便施工人员决定是否继续注浆。
基于同一发明构思，本发明还提供一种水下基础注浆饱满性监测方法，其包括以下步骤，
S1：将结构物放置在天然基础上之前，在天然基础表面的最低点放置一个压力计，并完成注浆管道的安装；在结构物的底面设置一个压力计，在结构物的内部设置两个监测方向相互垂直的水准仪；
S2：将结构物放置在天然基础上，使结构物与天然基础形成一个注浆空间；
S3：通过注浆管道向注浆空间注浆，根据两个压力计监测到的压力数据和两个水准仪监测到的水平数据，判断注浆空间的注浆是否饱满。
具体的，在S3中，通过监测到的水平数据和压力数据的分析，若天然基础上的压力计的压力数据增加的速率加快，而结构物底面上的压力计的压力数据为零，则确定注浆状态处于未注满状态。若结构物底面上的压力计的压力数据增加的速率加快，天然基础上的压力计的压力数据增加的速率减缓，则注浆状态处于注满状态，并且若任意一个水准仪监测到的水平数据的变化值达到设定值，则注浆达到饱满。
在施工时，若检测到结构物内部设置的任意一个水准仪的水平数据的变化值达到设定值，即注浆达到饱满，则产生提示信息，提示施工人员注浆空间的注浆达到饱满。而且，若需要将结构物抬升，则在注浆达到饱满后，继续注浆，并根据X向水准仪和Y向水准仪监测的水平数据，以及记录的初始水平数据，计算得到注浆对结构物的抬升数据。此外，为了避免结构物与天然基础之间存在缝隙而造成注浆泄露，在S2中，结构物放在天然基础上后，对结构物与天然基础相接触的边缘进行封闭回填。
Claims (10)
1.一种水下基础注浆饱满性监测系统，其特征在于，包括监测主机、X向水准仪、Y向水准仪、顶部压力计和底部压力计；其中，所述X向水准仪和所述Y向水准仪设置在结构物内部，用于监测相互垂直的两个方向上的水平数据；所述结构物与天然基础形成一个注浆空间，注浆管的出浆口伸入所述注浆空间内，并且，所述顶部压力计和所述底部压力计分别安装在所述注浆空间的最高处和最低处；所述监测主机分别与所述X向水准仪、所述Y向水准仪、所述顶部压力计和所述底部压力计连接，用于获取相应的水平数据和压力数据，并根据所述水平数据和压力数据，判断所述注浆空间的注浆是否饱满。
2.如权利要求1所述的水下基础注浆饱满性监测系统，其特征在于，所述监测主机通过分析所获取的水平数据和压力数据，而确定注浆状态；
其中，处于未注满状态时，所述底部压力计的压力数据增加的速率加快，而所述顶部压力计的压力数据为零；处于注满状态时，所述顶部压力计的压力数据增加的速率加快，所述底部压力计的压力数据增加的速率减缓，并在所述X向水准仪和/或所述Y向水准仪监测的水平数据的变化值达到设定值时，注浆达到饱满。
3.如权利要求2所述的水下基础注浆饱满性监测系统，其特征在于，所述监测主机根据所述X向水准仪和所述Y向水准仪监测的水平数据，以及记录的初始水平数据，计算得到注浆对所述结构物的抬升数据。
4.如权利要求1所述的水下基础注浆饱满性监测系统，其特征在于，所述监测主机检测到所述X向水准仪和/或所述Y向水准仪监测的水平数据的变化值达到设定值时，生成提示信息，用于提示所述注浆空间的注浆达到饱满。
5.如权利要求1所述的水下基础注浆饱满性监测系统，其特征在于，所述监测主机通过一个数据采集器与所述X向水准仪和所述Y向水准仪连接，通过另一个数据采集器与所述顶部压力计和所述底部压力计连接。
6.一种水下基础注浆饱满性监测方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将结构物放置在天然基础上之前，在天然基础表面的最低点放置一个压力计，并完成注浆管道的安装；在结构物的底面设置一个压力计，在结构物的内部设置两个监测方向相互垂直的水准仪；
S2：将结构物放置在天然基础上，使结构物与天然基础形成一个注浆空间；
S3：通过所述注浆管道向所述注浆空间注浆，根据两个压力计监测到的压力数据和两个水准仪监测到的水平数据，判断所述注浆空间的注浆是否饱满。
7.如权利要求6所述的水下基础注浆饱满性监测方法，其特征在于，在S3中，分析监测到的水平数据和压力数据，若天然基础上的压力计的压力数据增加的速率加快，而结构物底面上的压力计的压力数据为零，则注浆状态处于未注满状态；若结构物底面上的压力计的压力数据增加的速率加快，天然基础上的压力计的压力数据增加的速率减缓，则注浆状态处于注满状态，并且若任意一个水准仪监测到的水平数据的变化值达到设定值，则注浆达到饱满。
8.如权利要求6所述的水下基础注浆饱满性监测方法，其特征在于，若任意一个所述水准仪监测到的水平数据的变化值达到设定值，则生成提示信息，提示所述注浆空间的注浆达到饱满。
9.如权利要求6所述的水下基础注浆饱满性监测方法，其特征在于，所述两个监测方向相互垂直的水准仪为X向水准仪和Y向水准仪，若需要将结构物抬升，则在注浆达到饱满后，继续注浆，并根据所述X向水准仪和所述Y向水准仪监测的水平数据，以及记录的初始水平数据，计算得到注浆对所述结构物的抬升数据。
10.如权利要求6所述的水下基础注浆饱满性监测方法，其特征在于，在S2中，结构物放在天然基础上后，对结构物与天然基础相接触的边缘进行封闭回填。
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