CN111948958B - 一种深孔注浆止水施工实时监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种深孔注浆止水施工实时监控系统包括视频监控单元、自动化监测单元、全自动搅浆后台、参数采集单元、终压控制阀及信息化监控平台；所述视频监控单元、自动化监测单元、全自动搅浆后台、参数采集单元采集施工环境信息并通过无线网络传输至信息化监控平台，信息化监控平台实现实时分析和管理。有益效果在于：实现了深孔注浆止水施工过程、地表变形、浆液配合比、注浆工艺参数的自动化监测，通过信息化监控平台完成即时数据处理分析，指导注浆施工操作及工艺参数的及时调整，实现深孔注浆止水施工过程的有效控制，加强施工过程管理，保证注浆止水效果。

Description

一种深孔注浆止水施工实时监控系统及方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种深孔注浆止水施工实时监控系统及方法。

背景技术

随着城市地下空间开发利用的快速发展，地铁工程的埋深越来越大，受地下水的影响也越来越严重。为保证施工安全，对采用矿山法施工的变断面区间、联络通道、竖井或横通道等部位，必须采取有效的止水措施。深孔注浆止水因其具有施工工艺简单、工程投资少、工期短、占用场地少等优势和特点，在矿山法隧道施工中得到广泛应用。

深孔注浆止水过程中对浆液凝胶时间、注浆压力、浆液流速、注浆量等参数的监测与过程控制，不仅是深孔注浆施工操作的技术依据，而且是决定注浆止水效果的关键因素。受注浆设备技术水平和隧道内狭小空间的限制，深孔注浆止水施工监控方法和技术手段尚不完善，注浆止水效果可控性、可靠性较差，时常引发跑浆、漏浆、渗漏水、坍塌等问题，进而影响工期和工程成本。具体表现在:

1)搅浆后台原材料、浆液计量准确性差

存在的问题：（1）水泥用量按50kg/袋计量，袋装水泥改为灌装水泥后，称重、传输、上料均存在问题。（2）水的用量依靠在桶边做标记粗略计量，浆液配合比不能有效控制。（3）浆液用量以“罐”为单位计数，总注浆量掌握不准确。

2）注浆泵无法读取注浆压力、浆液流速等关键工艺参数

存在的问题：（1）注浆压力表量程较大（防止压力突变导致压力表损坏），注浆压力现场不易读取。（2）注浆速度仅靠变速杆调整，浆液实际流速无法监测。（3）注浆量没有计量装置，由现场工人估计。

此外，深孔注浆易引发地表隆起，影响周边道路、地下管线、建（构）筑物的安全。施工过程中，注浆施工和工程监测往往由不同的专业队伍来实施，因此，工程监测结果的反馈时间较长，注浆工艺参数得不到及时调整。注浆压力过大时，注浆体将产生较大的变形，给工程自身及周边环境带来较大的安全隐患。

综上所述，深孔注浆止水施工过程基本处于失控状态，浆液配合比、注浆压力、注浆量、注浆速度、注浆时间等关键技术参数均得不到有效的监测和控制，不仅注浆止水施工质量得不到保障，而且极大地限制了注浆技术的发展。

物联网技术为自动化监测与控制技术发展提供了广阔的空间，也给深孔注浆止水施工过程的自动化监控提供了新的思路和方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的技术问题，提出了一种深孔注浆止水施工实时监控系统及方法，该系统及方法的应用有效解决了现有技术存在的各种问题。

一种深孔注浆止水施工实时监控系统包括视频监控单元、自动化监测单元、全自动搅浆后台、参数采集单元、终压控制阀及信息化监控平台；

所述视频监控单元布设于搅浆后台、注浆泵、注浆钻机附近，用于记录、监视注浆止水施工的搅浆、泵送、成孔及压灌浆工序，同时监控掌子面渗漏水、坍塌、施工进度及文明施工信息；所述视频监控单元的视频资料通过无线网络传输至信息化监控平台；

所述自动化监测单元利用监测仪器对地表隆起、周边建（构）筑物倾斜、管线竖向位移进行监测；所述自动化监测单元监测的数据通过无线网络传输至信息化监控平台并按照设定的时间间隔传输监测数据；

所述全自动搅浆后台主要实现预设水灰比、自动上料、自动称重、自动搅拌、自动泵送，所述全自动搅浆后台通过无线网络将预设信息上传至信息化监控平台；

所述参数采集单元主要利用数据采集设备实时采集并显示注浆压力、浆液流速、注浆时间、总注浆量及浆液水灰比相关参数，同时将上述参数通过无线网络实时传输至信息化监控平台；

所述终压控制阀安装在注浆管路上，可以任意预设注浆终止压力，当管路内压力超过预设的终止压力时，阀门自动打开，浆液由回流管路流回储浆罐，从而实现控制注浆压力不大于注浆终止压力的目的。

所述信息化监控平台采用B/S架构，主要实现查看、下载或在线分析视频监控、自动化监测、注浆材料及配合比、注浆工艺参数数据；实现监测数据，生成地表隆起变形曲线、周边建（构）筑物倾斜变化曲线、管线竖向位移曲线、周期监测报表的分析，同时设定监测预警阀值，实现自动预警、自动消警；实现视频监控影像资料的分析，监督注浆止水是否按图施工，为质量安全事故分析提供可追溯的原始资料；实现注浆压力、浆液流速、注浆时间及总注浆量工艺参数的分析，绘制P-Q-t分析曲线、计算浆液填充率、预判注浆止水效果、统计注浆工作量、优化注浆工艺参数；实现变形监测报表的自动生成、下载或打印，以及生成并保存注浆施工记录表、注浆记录统计表、预警统计表。

进一步的，所述监测仪器包括监测机器人及自动静力水准仪。

进一步的，所述全自动搅浆后台包括自动上料系统、自动称重系统、微电脑自动控制系统、搅拌系统及供水系统；所述微电脑自动控制系统预设并控制自动上料系统、自动称重系统、搅拌系统及供水系统。

进一步的，所述全自动搅浆后台的预设信息主要包括水灰配合比、总搅浆量及原材料耗量。

进一步的，所述数据采集设备包括压力计、流量计、水灰比检测仪及参数采集仪；

所述压力计安装在注浆管路上并实时量测管内浆液压力，注浆压力量测结果通过数据电缆传输到所述参数采集仪；

所述流量计安装在注浆管路上并实时计量管路内流过的浆液量，计量结果通过数据电缆传输到参数采集仪；

所述水灰比检测仪安装在水泥浆液管路上并用来量测水泥浆液水灰比，水泥浆液水灰比量测结果通过数据电缆传输到参数采集仪。

进一步的，所述水灰比检测管路上设计高压阀，需要检测水灰比时，阀门打开；不需检测水灰比时，阀门关闭。

一种深孔注浆止水施工实时监控方法包括如下步骤：

步骤一：根据设计参数，部署深孔注浆止水施工实时监控系统；

步骤二：视频监控单元及自动化监测单元实施监控并采集施工环境数据，并将采集的施工环境数据通过无线网络发送至信息化监控平台；

步骤三：全自动搅浆后台根据预设参数，实现混凝土的自动上料、自动搅拌、自动泵送，并将预设数据通过无线网络传送至信息化监控平台；

步骤四：所述水灰比检测管路上设计高压阀，需要检测水灰比时，阀门打开；不需检测水灰比时，阀门关闭；

步骤五：数据采集设备利用数据采集仪注浆压力、浆液流速、注浆时间、总注浆量及浆液水灰参数，并将采集的数据通过无线网传输至信息化监控平台；

步骤六：信息化监控平台收集视频监控单元、自动化监测单元、全自动搅浆后台及参数采集单元传输的数据进行保存及分析；

步骤七：重复步骤二至步骤六。

本发明的有益效果在于：（1）注浆止水施工实时监控系统可以实现深孔注浆止水施工过程、地表变形、浆液配合比、注浆工艺参数的自动化监测，通过信息化监控平台完成即时数据处理分析，指导注浆施工操作及工艺参数的及时调整，实现深孔注浆止水施工过程的有效控制，加强施工过程管理，保证注浆止水效果。（2）数据的采集、上报时间间隔可自定义设置，定时自动采集上报，避免出现漏测、漏报、迟报现象。（3）心可随时查看、下载和在线分析监测数据，可生成趋势变化曲线、监测报表，可自动报警、发送预警信息，保证工程自身及周边环境安全。（4）果报表、统计分析注浆工艺参数监测数据，可预测注浆止水效果、优化注浆止水施工设计方案，为类似工程提供借鉴。

附图说明

图1为发明所述一种深孔注浆止水施工实时监控系统结构示意图。

具体实施方案

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐述本发明的内容，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种深孔注浆止水施工实时监控系统包括视频监控单元、自动化监测单元、全自动搅浆后台、参数采集单元、终压控制阀及信息化监控平台；

所述视频监控单元布设于搅浆后台、注浆泵、注浆钻机附近，用于记录、监视注浆止水施工的搅浆、泵送、成孔及压灌浆工序，同时监控掌子面渗漏水、坍塌、施工进度及文明施工信息；所述视频监控单元的视频资料通过无线网络传输至信息化监控平台；

所述自动化监测单元利用监测仪器对地表隆起、周边建（构）筑物倾斜、管线竖向位移进行监测；所述自动化监测单元监测的数据通过无线网络传输至信息化监控平台并按照设定的时间间隔传输监测数据；

所述全自动搅浆后台主要实现预设水灰比、自动上料、自动称重、自动搅拌、自动泵送，所述全自动搅浆后台通过无线网络将预设信息上传至信息化监控平台；

所述参数采集单元主要利用数据采集设备实时采集并显示注浆压力、浆液流速、注浆时间、总注浆量及浆液水灰比相关参数，同时将上述参数通过无线网络实时传输至信息化监控平台；

所述终压控制阀安装在注浆管路上，可以任意预设注浆终止压力，当管路内压力超过预设的终止压力时，阀门自动打开，浆液由回流管路流回储浆罐，从而实现控制注浆压力不大于注浆终止压力的目的。

所述信息化监控平台采用B/S架构，主要实现查看、下载或在线分析视频监控、自动化监测、注浆材料及配合比、注浆工艺参数数据；实现监测数据，生成地表隆起变形曲线、周边建（构）筑物倾斜变化曲线、管线竖向位移曲线、周期监测报表的分析，同时设定监测预警阀值，实现自动预警、自动消警；实现视频监控影像资料的分析，监督注浆止水是否按图施工，为质量安全事故分析提供可追溯的原始资料；实现注浆压力、浆液流速、注浆时间及总注浆量工艺参数的分析，绘制P-Q-t分析曲线、计算浆液填充率、预判注浆止水效果、统计注浆工作量、优化注浆工艺参数；实现变形监测报表的自动生成、下载或打印，以及生成并保存注浆施工记录表、注浆记录统计表、预警统计表。

优先的，所述监测仪器包括监测机器人及自动静力水准仪。 所述全自动搅浆后台包括自动上料系统、自动称重系统、微电脑自动控制系统、搅拌系统及供水系统；所述微电脑自动控制系统预设并控制自动上料系统、自动称重系统、搅拌系统及供水系统。所述全自动搅浆后台的预设信息主要包括水灰配合比、总搅浆量及原材料耗量。所述数据采集设备包括压力计、流量计、水灰比检测仪及参数采集仪所述压力计安装在注浆管路上并实时量测管内浆液压力，注浆压力量测结果通过数据电缆传输到所述参数采集仪；所述流量计安装在注浆管路上并实时计量管路内流过的浆液量，计量结果通过数据电缆传输到参数采集仪；所述水灰比检测仪安装在水泥浆液管路上并用来量测水泥浆液水灰比，水泥浆液水灰比量测结果通过数据电缆传输到参数采集仪。所述水灰比检测管路上设计高压阀，需要检测水灰比时，阀门打开；不需检测水灰比时，阀门关闭。

一种深孔注浆止水施工实时监控方法包括如下步骤：

步骤一：根据设计参数，部署深孔注浆止水施工实时监控系统；

步骤二：视频监控单元及自动化监测单元实施监控并采集施工环境数据，并将采集的施工环境数据通过无线网络发送至信息化监控平台；

步骤三：全自动搅浆后台根据预设参数，实现混凝土的自动上料、自动搅拌、自动泵送，并将预设数据通过无线网络传送至信息化监控平台；

步骤四：所述水灰比检测管路上设计高压阀，需要检测水灰比时，阀门打开；不需检测水灰比时，阀门关闭；

步骤五：数据采集设备利用数据采集仪注浆压力、浆液流速、注浆时间、总注浆量及浆液水灰参数，并将采集的数据通过无线网传输至信息化监控平台；

步骤六：信息化监控平台收集视频监控单元、自动化监测单元、全自动搅浆后台及参数采集单元传输的数据进行保存及分析；

步骤七：重复步骤二至步骤六。

（1）深孔注浆止水施工实时监控系统可以实现深孔注浆止水施工过程、地表变形、浆液配合比、注浆工艺参数的自动化监测，通过信息化监控平台完成即时数据处理分析，指导注浆施工操作及工艺参数的及时调整，实现深孔注浆止水施工过程的有效控制，加强施工过程管理，保证注浆止水效果。（2）监测数据的采集、上报时间间隔可自定义设置，定时自动采集上报，避免出现漏测、漏报、迟报现象。 （3）监控中心可随时查看、下载和在线分析监测数据，可生成趋势变化曲线、监测报表，可自动报警、发送预警信息，保证工程自身及周边环境安全。（4）查阅成果报表、统计分析注浆工艺参数监测数据，可预测注浆止水效果、优化注浆止水施工设计方案，为类似工程提供借鉴。

以上实施例的描述主要是为了说明本发明的基本原理和主要特征。本发明 不局限于上述实施例的描述范围，在本发明所附权利要求书的范围内，可以做出各种补充、变更和取代，例如可根据适用的接线盒的形状对盖板的结构进行 适当的改变。

Claims (7)

1.一种深孔注浆止水施工实时监控系统，其特征在于：所述实时监控系统包括视频监控单元、自动化监测单元、全自动搅浆后台、参数采集单元、终压控制阀及信息化监控平台；

所述视频监控单元布设于搅浆后台、注浆泵、注浆钻机附近，用于记录、监视注浆止水施工的搅浆、泵送、成孔及压灌浆工序，同时监控掌子面渗漏水、坍塌、施工进度及文明施工信息；所述视频监控单元的视频资料通过无线网络传输至信息化监控平台；

所述自动化监测单元利用监测仪器对地表隆起、周边建筑或构筑物竖向位移进行监测；所述自动化监测单元监测的数据通过无线网络传输至信息化监控平台并按照设定的时间间隔传输监测数据；

所述全自动搅浆后台主要实现预设水灰比、自动上料、自动称重、自动搅拌、自动泵送，所述全自动搅浆后台通过无线网络将预设信息上传至信息化监控平台；

所述参数采集单元主要利用数据采集设备实时采集并显示注浆压力、浆液流速、注浆时间、总注浆量及浆液水灰比相关参数，同时将上述参数通过无线网络实时传输至信息化监控平台；

所述终压控制阀安装在注浆管路上，实现任意预设注浆终止压力，当管路内压力超过预设的终止压力时，阀门自动打开，浆液由回流管路流回储浆罐，从而实现控制注浆压力不大于注浆终止压力的目的；

所述信息化监控平台采用B/S架构，主要实现查看、下载或在线分析视频监控、自动化监测、注浆材料及配合比、注浆工艺参数数据；实现监测数据，生成地表隆起变形曲线、周边建筑物或构筑物倾斜变化曲线、管线竖向位移曲线、周期监测报表的分析，同时设定监测预警阀值，实现自动预警、自动消警；实现视频监控影像资料的分析，监督注浆止水是否按图施工，为质量安全事故分析提供可追溯的原始资料；实现注浆压力、浆液流速、注浆时间及总注浆量工艺参数的分析，绘制P-Q-t分析曲线、计算浆液填充率、预判注浆止水效果、统计注浆工作量、优化注浆工艺参数；实现变形监测报表的自动生成、下载或打印，以及生成并保存注浆施工记录表、注浆记录统计表、预警统计表。

2.如权利要求1所述的一种深孔注浆止水施工实时监控系统，其特征在于：所述监测仪器包括监测机器人及自动静力水准仪。

3.如权利要求1所述的一种深孔注浆止水施工实时监控系统，其特征在于：所述全自动搅浆后台包括自动上料系统、自动称重系统、微电脑自动控制系统、搅拌系统及供水系统；所述微电脑自动控制系统预设并控制自动上料系统、自动称重系统、搅拌系统及供水系统。

4.如权利要求1所述的一种深孔注浆止水施工实时监控系统，其特征在于：所述全自动搅浆后台的预设信息主要包括水灰配合比、总搅浆量及原材料耗量。

5.如权利要求1所述的一种深孔注浆止水施工实时监控系统，其特征在于：所述数据采集设备包括压力计、流量计、水灰比检测仪及参数采集仪；

所述压力计安装在注浆管路上并实时量测管内浆液压力，注浆压力量测结果通过数据电缆传输到所述参数采集仪；

所述流量计安装在注浆管路上并实时计量管路内流过的浆液量，计量结果通过数据电缆传输到参数采集仪；

所述水灰比检测仪安装在水泥浆液管路上并用来量测水泥浆液水灰比，水泥浆液水灰比量测结果通过数据电缆传输到参数采集仪。

6.如权利要求5所述的一种深孔注浆止水施工实时监控系统，其特征在于：所述水泥浆液管路上设计高压阀，需要检测水灰比时，阀门打开；不需检测水灰比时，阀门关闭。

7.利用权利要求1至6任意一项所述一种深孔注浆止水施工实时监控系统，实现一种深孔注浆止水施工实时监控方法包括如下步骤：

步骤一：根据设计参数，部署深孔注浆止水施工实时监控系统；

步骤二：视频监控单元及自动化监测单元实施监控并采集施工环境数据，并将采集的施工环境数据通过无线网络发送至信息化监控平台；

步骤三：全自动搅浆后台根据预设参数，实现混凝土的自动上料、自动搅拌、自动泵送，并将预设数据通过无线网络传送至信息化监控平台；

步骤四：水灰比检测管路上设计高压阀，需要检测水灰比时，阀门打开；不需检测水灰比时，阀门关闭；

步骤五：数据采集设备利用数据采集仪采集注浆压力、浆液流速、注浆时间、总注浆量及浆液水灰参数，并将采集的数据通过无线网传输至信息化监控平台；

步骤六：信息化监控平台收集视频监控单元、自动化监测单元、全自动搅浆后台及参数采集单元传输的数据进行保存及分析；

步骤七：重复步骤二至步骤六。

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