CN113638398A

CN113638398A - 一种囊式注浆土体应力主动动态控制方法

Info

Publication number: CN113638398A
Application number: CN202111068893.XA
Authority: CN
Inventors: 刁钰; 黄建友; 郑刚
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2021-11-12

Abstract

本发明公开了一种囊式注浆土体应力主动动态控制方法，将囊袋串埋置在设置位置，囊袋上设有注浆压力电磁阀门和排浆压力电磁阀门，注浆设备、注浆压力电磁阀门和排浆压力电磁阀门由计算机控制，在计算机的控制系统中将注浆压力电磁阀门和排浆压力电磁阀门动态调整过程中的开启压力阈值确定为其埋设土层的压力数值，然后开始注入非凝型浆液，计算机根据计算出每个囊袋需要追加的注浆量以膨胀囊袋推动土体平衡土体应力；待土体应力稳定后，采用凝固型浆液置换囊袋内非凝型浆液，待囊袋内浆液凝固，土体应力主动动态控制过程结束。本发明可用于保护基坑施工安全和临近建筑结构物的使用安全。

Description

一种囊式注浆土体应力主动动态控制方法

技术领域

本发明涉及基坑主动控制方法，特别是一种囊式注浆土体应力主动动态控制方法。

背景技术

随着社会经济发展，城市地区大规模的建筑物新建或改扩建项目日益增加。建筑物在建设过程中常伴随有基坑开挖。由于城市地下空间结构物(桩、隧道等)繁多，如果贸然开展基坑开挖，容易造成基坑临近建筑物变形位移等不良影响，甚至是危及临近建筑结构整体稳定和安全。因此，为了降低基坑开挖对周围建筑物的影响，保护临近建筑物安全，有必要在基坑开挖过程中对土体应力进行控制。

目前土体应力控制主要的不足有：

1)建筑工程中常采用被动控制的方式来保障基坑结构和临近建筑结构物的安全，但是被动控制是在基坑围护结构设计阶段从优化设计角度完成对基坑围护支撑性能的提高，并无主动的措施来保障临近结构物的安全。

2)传统袖阀管注浆和普通囊式注浆通过注浆量来实现体积控制，但由于地下岩土环境复杂，影响因素繁多，体积控制法无法精确计算注浆量，往往依据经验判断注浆量，而实际注浆量偏高或偏低，导致临近建筑结构过度保护或保护不足，无法达到预期主动控制效果。

3)传统袖阀管注浆和普通囊式注浆是在临近建筑构造物达到变形警告值之后再启动保护纠偏措施，此时临近结构物由于变形已经造成一定损伤，即使后期通过主动措施纠偏也无法修复结构物内在损伤。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种囊式注浆土体应力主动动态控制方法，用于实现对基坑施工全过程中的土体应力主动动态控制，保护基坑施工安全和临近建筑结构物的使用安全。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种囊式注浆土体应力主动动态控制方法，将囊袋串埋置在设置位置，所述囊袋串包括串连的多个囊袋，在每个所述囊袋的两端各设有一个接头，多个所述囊袋采用并列的注浆管和排浆管串连在一起，所述注浆管和所述排浆管采用分段连接结构，各段管节间采用相应的一个所述接头连接，所述囊袋的底部设有注浆压力电磁阀门，顶部设有排浆压力电磁阀门，所述注浆压力电磁阀门连接在相应的接头上并通过该接头与注浆管连通，所述排浆压力电磁阀门连接在相应的接头上并通过该接头与排浆管连通，所述注浆管与注浆设备相连，所述排浆管与浆液回收池相连，所述注浆设备、所述注浆压力电磁阀门和所述排浆压力电磁阀门由计算机控制；在计算机的控制系统中将所述注浆压力电磁阀门和所述排浆压力电磁阀门动态调整过程中的开启压力阈值确定为其埋设土层的压力数值，然后开始注入非凝型浆液，所述注浆压力电磁阀门和所述排浆压力电磁阀门将其感应到的浆液压力数据通过电磁波无线传输给计算机，计算机计算出每个囊袋需要追加的注浆量以膨胀囊袋推动土体平衡土体应力；待土体应力稳定后，采用凝固型浆液由下至上逐一置换囊袋内非凝型浆液，置换过程中同一囊袋上的注浆压力电磁阀门和排浆压力电磁阀门启动压力阈值相同，待囊袋内浆液凝固，土体应力主动动态控制过程结束。

所述囊袋采用卡扣与相应的所述接头连接。

本发明具有的优点和积极效果是：采用具有双通道的接头以及与其连接的注浆压力电磁阀门和排浆压力电磁阀门实现囊袋的注浆和排浆，便于实现囊袋内浆液压力的动态主动控制，提高了临近建筑结构保护的灵活性；采用分段设置的注浆囊袋平衡土体应力，提高了土体应力动态主动控制的精度；采用注浆平衡土体应力的控制方式实现基坑临近建筑结构的保护，避免了由于体积控制难以精准控制注浆体积而导致过度纠偏或不充分纠偏的问题；采用计算机控制系统实时监控分段设置的囊袋内压力变化，系统智能控制注浆和排浆，以达到对土体应力的动态控制从而保护临近建筑，避免了袖阀管注浆或普通囊式注浆在临近结构物发生变形损坏后再纠偏的问题。

附图说明

图1为本发明应用的结构示意图；

图2为本发明采用的接头剖面示意图；

图3为本发明采用的接头俯视图。

图中：1、囊袋；2、接头；3、排浆管；4、排浆阀接口；5-1、注浆压力电磁阀门；5-2、排浆压力电磁阀门；6、螺丝；7、注浆阀接口；8、排浆管；9、注浆通道；10、排浆通道；11、计算机；12、注浆设备；13、浆液回收池。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图3，一种囊式注浆土体应力主动动态控制方法，将囊袋串埋置在设置位置，所述囊袋串包括串联的多个囊袋1，在每个所述囊袋1的两端各设有一个接头2，多个所述囊袋1采用并列的注浆管8和排浆管3串连在一起，所述注浆管8和所述排浆管3采用分段连接结构，各段管节间采用相应的一个所述接头2连接，所述囊袋1的底部设有注浆压力电磁阀门5-1，顶部设有排浆压力电磁阀门5-2，所述注浆压力电磁阀门5-1连接在相应的所述接头2上并通过该接头2与所述注浆管8连通，所述排浆压力电磁阀门5-2连接在相应的所述接头2上并通过该接头2与所述排浆管3连通，更加详细的结构请参见图2～图3，所述接头2设有双通道，一个是注浆通道9，另一个是排浆通道10，注浆通道9的两端设有注浆管接口，一侧设有注浆阀接口7，注浆管8的管节端部与注浆管接口通过螺纹连接，注浆压力电磁阀门5-1与注浆阀接口7通过螺纹连接；排浆通道10的两端设有排浆管接口，一侧设有排浆阀接口4，排浆管3的管节端部与排浆管接口通过螺纹连接，排浆压力电磁阀门5-2与排浆阀接口4通过螺纹连接。所述注浆管8与注浆设备12相连，所述排浆管3与浆液回收池13相连，所述注浆设备12、所述注浆压力电磁阀门5-1和所述排浆压力电磁阀门5-2由计算机11控制。位于囊袋串上端的接头2的注浆阀接口7以及位于囊袋串下端的接头2的排浆阀接口4各采用一个螺丝6封堵。

在计算机的控制系统中将所述注浆压力电磁阀门5-1和所述排浆压力电磁阀门5-2动态调整过程中的开启压力阈值确定为其埋设土层的压力数值，然后开始注入非凝型浆液，所述注浆压力电磁阀门5-1和所述排浆压力电磁阀门5-2将其感应到的浆液压力数据通过电磁波无线传输给计算机11，计算机11计算出每个囊袋1需要追加的注浆量以膨胀囊袋推动土体平衡土体应力；待土体应力稳定后，采用凝固型浆液由下至上逐一置换囊袋内的非凝型浆液，置换过程中同一囊袋1上的注浆压力电磁阀门5-1和排浆压力电磁阀门5-2的启动压力阈值保持相同，待囊袋1内浆液凝固，土体应力主动动态控制过程完成。

注浆压力电磁阀门5-1和排浆压力电磁阀门5-2的作用是感应囊袋1中浆液压力大小，并通过电磁波无线传输到计算机控制系统，与控制系统中预先设定的开启压力阈值进行比对，控制系统无线控制注浆压力电磁阀门5-1和排浆压力电磁阀门5-2的开启与关闭。

在本实施例中，所述囊袋1采用卡扣与相应的所述接头2连接。囊袋1膨胀后直径为0.5m，长度为1m，10个囊袋串连在一起。囊袋1采用土工布材料，易折叠伸缩，不易泌水，强度高，设计抗压力度为2.0MPa。

上述主动控制方法适用于降低基坑开挖对临近建筑结构物的影响，保护临近建筑物结构整体安全稳定。在基坑施工过程中，通过注浆压力电磁阀门5-1和排浆压力电磁阀门5-2的动态调整，使得注入囊袋1内的浆液压力与土体应力平衡，达到基坑开挖过程中对临近隧道等构造物的全过程动态保护。基坑施工完成后需对分段布置的囊袋1内的非凝型浆液进行置换，注入可凝固型浆液，浆液置换顺序由下至上逐一置换。在囊袋1内浆液压力不变的情况下将袋内非凝型浆液逐渐排入排浆管3，直至所有囊袋完成浆液置换。置换过程中同一囊袋的注浆压力电磁阀门5-1和排浆压力电磁阀门5-2开启压力阈值相同。浆液置换完成后，待各囊袋内浆液完全凝固，达到囊式注浆应力主动控制保护临近建筑结构最终目的。

上述方法用于某工程时的具体施工步骤如下：

1)计算待保护深度范围内土应力数值，并据此设计囊式注浆土体应力主动控制系统

根据基坑开挖规模和基坑设计支护能力计算待保护建筑结构深度范围内的土应力数值，设计分段式囊袋直径为0.5m，长度为1m，采用10个分段设置的囊袋串连组成10m深度的囊式注浆土体应力主动控制系统。

2)工厂预制囊式注浆土体应力主动控制系统并现场安置

根据设计要求完成囊式注浆土体应力主动控制系统的工厂预制，并通过系统调试验收。在基坑施工前运输至现场，按照设计要求埋置于待保护临近建筑结构物与基坑之间。

3)启动计算机控制系统

在计算机控制系统中将所述注浆压力电磁阀门和所述排浆压力电磁阀门的开启压力阈值确定为其埋设土层压力数值，随后开始注入非凝型浆液，计算机控制系统启动。

4)基坑施工过程中囊式注浆应力控制系统动态调整

由于基坑施工过程中，临近土体发生变形，土应力逐渐释放消散，此时注浆压力电磁阀门5-1和排浆压力电磁阀门5-2感应到相应囊袋1中浆液压力变化，并通过电磁波无线传输到计算机控制系统，计算机控制系统迅速做出反应，计算出不同深度范围内的囊袋需追加注浆量以膨胀囊袋推动土体，平衡基坑施工导致的土应力释放，实现基坑施工过程中应力主动动态控制保护临近结构物。

5)基坑施工完成后浆液置换

在基坑施工完成后，临近土体应力逐渐稳定，囊式注浆土体应力主动动态控制系统完成预期要求，随后采用凝固型浆液对囊袋内非凝型浆液进行置换。置换过程中使每个囊袋注浆压力电磁阀门5-1和排浆压力电磁阀门5-2的启动压力阈值相同，保持囊袋内浆液压力不变，由下至上逐一置换。

6)完成基坑施工全过程囊式注浆应力主动动态控制

待囊袋内浆液完全凝固，至此已达到囊式注浆应力主动动态控制保护临近建筑结构最终目的。

本发明采用分段设置的囊袋实现对基坑施工全过程的实时应力精准控制，使得基坑周围临近土压力维持相对稳定的水平以保障基坑施工和临近建筑结构的安全稳定。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种囊式注浆土体应力主动动态控制方法，其特征在于，将囊袋串埋置在设置位置，所述囊袋串包括串连的多个囊袋，在每个所述囊袋的两端各设有一个接头，多个所述囊袋采用并列的注浆管和排浆管串连在一起，所述注浆管和所述排浆管采用分段连接结构，各段管节间采用相应的一个所述接头连接，所述囊袋的底部设有注浆压力电磁阀门，顶部设有排浆压力电磁阀门，所述注浆压力电磁阀门连接在相应的接头上并通过该接头与注浆管连通，所述排浆压力电磁阀门连接在相应的接头上并通过该接头与排浆管连通，所述注浆管与注浆设备相连，所述排浆管与浆液回收池相连，所述注浆设备、所述注浆压力电磁阀门和所述排浆压力电磁阀门由计算机控制；

在计算机的控制系统中将所述注浆压力电磁阀门和所述排浆压力电磁阀门动态调整过程中的开启压力阈值确定为其埋设土层的压力数值，然后开始注入非凝型浆液，所述注浆压力电磁阀门和所述排浆压力电磁阀门将其感应到的浆液压力数据通过电磁波无线传输给计算机，计算机计算出每个囊袋需要追加的注浆量以膨胀囊袋推动土体平衡土体应力；待土体应力稳定后，采用凝固型浆液由下至上逐一置换囊袋内非凝型浆液，置换过程中同一囊袋上的注浆压力电磁阀门和排浆压力电磁阀门启动压力阈值相同，待囊袋内浆液凝固，土体应力主动动态控制过程结束。

2.根据权利要求1所述的囊式注浆土体应力主动动态控制方法，其特征在于，所述囊袋采用卡扣与相应的所述接头连接。