CN115341594B - 一种地下结构变形的纠偏装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工技术领域，公开了一种地下结构变形的纠偏装置及方法。地下结构变形的纠偏装置包括光纤系统、囊体、注浆装置以及储液装置。其中，光纤系统包括控制模块以及多组光纤线缆，多组光纤线缆均伸入囊体内，控制模块能够控制光纤线缆发出紫外光；注浆装置向囊体内注入含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂的浆液；储液装置能够将囊体内的浆液回收。该地下结构变形的纠偏装置能够根据地下结构变形的实时改变来控制注浆装置继续向囊体内注入浆液或控制储液装置将囊体内的浆液进行回收，以动态调整囊体的体积大小，以对地下结构变形进行动态纠偏；且控制模块控制光纤线缆发出紫外光，以实现对浆液凝固时间的控制。

Description

一种地下结构变形的纠偏装置及方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种地下结构变形的纠偏装置及方法。

背景技术

随着我国经济高速发展，城市空间容量需求增加、交通压力加大，合理开发城市地下空间显得尤为重要。而建设地下结构物比地上结构物要复杂，需考虑的因素多，且有很多不可预见性。例如在进行基坑开挖的过程中，周围土体的卸荷作用会导致基坑产生一定的变形，从而对临近建筑物(如隧道)等随着土体一同产生相应的位移变形，从而危及临近建筑物的安全。因此，为了降低地下结构施工对周围建筑物的影响，保护地下结构的整体稳定和安全，有必要对地下结构的变形进行控制。

现有技术中，在对地下结构如基坑变形的控制方法主要通过囊式注浆来实现，通过在囊体中注入浆液，以使囊体膨胀对地下结构进行纠偏，但一般浆液的凝固时间比较短，浆液一旦凝固，则囊体的体积则无法改变，无法实现实时控制囊体的体积变化，进而导致变形纠偏精度低。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种地下结构变形的纠偏装置，能够动态调整囊体的体积大小，且能够控制浆液凝固的时间，提高地下结构的纠偏精度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种地下结构变形的纠偏装置，用于对地下结构的变形位置进行纠偏，所述地下结构变形的纠偏装置包括：

光纤系统和囊体，所述囊体设置于与所述变形位置相应的预设位置处，所述光纤系统包括控制模块、以及多组光纤线缆，多组所述光纤线缆均伸入于所述囊体内，所述控制模块控制所述光纤线缆发出紫外光；

注浆装置，所述注浆装置被配置为向所述囊体中注入浆液，所述浆液中含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂；

储液装置，所述储液装置被配置为将所述囊体内的所述浆液回收。

作为一种可选方案，伸入所述囊体内的所述光纤线缆上设置有多个应变片。

作为一种可选方案，所述光纤系统还包括集成管，所述集成管部分设置于所述囊体内，且所述囊体的开口处与所述集成管的外壁连接，所述集成管位于所述囊体内的部分设置有多个与所述集成管的中空腔连通的光纤口，多组所述光纤线缆穿设于所述集成管的中空腔并分别通过多个所述光纤口伸出。

作为一种可选方案，所述光纤口沿所述集线管的轴线方向上间隔排列；每组所述光纤线缆中包含所述光纤线缆的个数为两个，两个所述光纤线缆背向延伸。

作为一种可选方案，所述注浆装置包括注浆泵和注浆管，所述注浆管一端与所述注浆泵连通，另一端与所述囊体连通，所述注浆泵通过所述注浆管将所述浆液注入所述囊体内。

作为一种可选方案，所述注浆管上设置有第一流量计。

作为一种可选方案，所述储液装置包括抽液泵和回流管，所述回流管一端与所述抽液泵连通，另一端与所述囊体连通，所述抽液泵能够将所述囊体内的所述浆液通过所述回流管抽出。

作为一种可选方案，所述回流管上设置有第二流量计。

本发明的另一个目的在于提供一种地下结构变形的纠偏方法，采用上述任一方案中的地下结构变形的纠偏装置，所述地下结构变形的纠偏方法包括如下步骤：

S1：根据地下结构的变形位置的变形值确定预设位置，通过所述预设位置确定地面的钻孔位置和钻孔深度；

S2：在所述钻孔位置处进行钻孔施工并达到所述钻孔深度；

S3：将囊体下放至所述预设位置处；

S4：根据所述变形值计算出所需的浆液量，注浆装置根据计算出的所述浆液量向所述囊体中注入含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂的浆液；

S5：根据所述变形值的实时改变，所述注浆装置继续注入所述浆液或储液装置抽取出多余的所述浆液以动态调节所述囊体的体积大小；

S6：控制模块控制光纤线缆发出紫外光以使浆液固化。

作为一种可选方案，所述地下结构设置有监测所述变形值的监测装置。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种地下结构变形的纠偏装置，用于对地下结构的变形位置进行纠偏。该地下结构变形的纠偏装置包括光纤系统、囊体、注浆装置以及储液装置。其中，光纤系统包括控制模块以及多组光纤线缆，多组光纤线缆均伸入囊体内，控制模块能够控制光纤线缆发出紫外光；注浆装置向囊体内注入含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂的浆液；储液装置能够将囊体内的浆液回收。该地下结构变形的纠偏装置能够根据地下结构变形的实时改变来控制注浆装置继续向囊体内注入浆液或控制储液装置将囊体内的浆液进行回收，以动态调整囊体的体积大小，以对地下结构进行动态纠偏；且控制模块控制光纤线缆发出紫外光，以实现对浆液凝固时间的控制。可以理解，含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂的浆液在遇到紫外光时发生聚合反应，即可完成固化。

本发明还提供的一种地下结构变形的纠偏方法，采用上述地下结构的纠偏装置能够对地下结构进行动态纠偏，且在纠偏完成后，通过光纤线缆发出紫外光使浆液固化，实现了对固化时间的控制，提高了纠偏精度。

附图说明

图1是本发明实施例所述的地下结构变形的纠偏装置的结构示意图。

图中：

1-光纤系统；11-控制模块；12-集成管；121-光纤口；13-光纤线缆；131-应变片；

2-囊体；

3-注浆装置；31-注浆泵；32-注浆管；33-第一流量计；

4-储液装置；41-抽液泵；42-回流管；43-第二流量计。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明实施例提供了一种地下结构变形的纠偏装置，用于对地下结构的变形位置进行纠偏。地下结构如基坑在开挖过程中，周围土体的卸荷作用会导致产生一定的变形，从而危及邻近建筑物的安全。因此，需要对地下结构的变形进行纠偏。

如图1所示，该地下结构变形的纠偏装置包括光纤系统1、囊体2、注浆装置3以及储液装置4。其中，囊体2设置于预设位置处，预设位置与变形位置相应设置，通过囊体2在预设位置膨胀能够对变形位置进行纠偏；注浆装置3能够向囊体2内注入浆液以使囊体2膨胀以挤压土体，浆液为含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂，可以理解，含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂的浆液在遇到紫外光时发生聚合反应，即可完成固化；储液装置4能够将囊体2内的浆液回收；光纤系统1包括控制模块11以及多组光纤线缆13，多组光纤线缆13均伸入囊体2内，控制模块11同时与注浆装置3、储液装置4以及多组光纤线缆13通讯连接，控制模块11能够根据地下结构的变形位置的变形值的实时变化来控制注浆装置3向囊体2内注浆或储液装置4将囊体2内的浆液抽出以及通过控制光纤线缆13发生紫外光来控制浆液固化的时间以及固化时机，以使地下结构纠偏更加精确。可以理解，通过控制紫外光的强度能够调整浆液的固化时间。在本实施例中，囊体2的材质采用高分子橡胶，高分子橡胶具有高强度、高弹性且耐腐蚀等特点。

该地下结构变形的纠偏装置能够根据地下结构变形的实时改变来控制注浆装置3继续向囊体2内注入浆液或控制储液装置4将囊体2内的浆液进行回收，以动态调整囊体2的体积大小，以对地下结构进行动态纠偏；且控制模块11控制光纤线缆13发出紫外光，以实现对浆液凝固时间和固化时机的控制。

继续参照图1，光纤系统1还包括集成管12，集成管12具有中空腔且部分设置于囊体2内，且囊体2的开口处与集成管12的外壁密封连接，集成管12位于囊体2的部分设置有多个与集成管12的中空腔连通的光纤口121，多个光纤口121与多组光纤线缆13一一对应设置，多组光纤线缆13穿设于集成管12的中空腔内并通过多个光纤口121伸出。该集成管12能够限制光纤线缆13排布，以使光纤线缆13排布更加整齐；且通过集成管12将囊体2下放至预设位置处，使操作更加方便。

在本实施例中，集成管12采用外径为200mm的PVC管。

可选地，沿集成管12的轴线方向上，光纤口121的间隔排列，以使光纤线缆13的竖向分布更加合理，浆液固定更加均匀。

可选地，每组光纤线缆13中包含光纤线缆13的个数为两个，两个光纤线缆13沿垂直于集成管12的轴线方向上相背延伸，以使光纤线缆13覆盖浆液的面积更广。

具体地，继续参照图1，注浆装置3包括注浆泵31和注浆管32，注浆管32一端与注浆泵31连通，另一端与集成管12的中空腔连通，注浆泵31通过注浆管32将浆液注入集成管12的中空腔内，浆液通过光纤口121流入囊体2内。该结构使注浆管32连接更加方便且合理，囊体2只与集成管12连接，以降低囊体2的密封不严的风险。

进一步地，注浆管32上设置有第一流量计33，第一流量计33能够计算流入囊体2的浆液量。

具体地，储液装置4包括抽液泵41和回流管42，回流管42的一端与抽液泵41连通，另一端与集成管12的中空腔连通，抽液泵41能够将囊体2内多余的浆液通过光纤口121进入集成管12的中空腔内，进而通过回流管42抽出。该结构使回流管42连接更加方便且更加合理。

进一步地，回流管42上设置有第二流量计43，第二流量计43能够测量流出的浆液量。

优选地，储液装置4还包括储液罐，抽液泵41将多余的浆液抽吸至储液罐内，且储液罐内浆液通过管路输送至注浆装置3，能够实现浆液的循环利用。

在本实施例中，注浆管32和回流管42均采用外径为200mm的PVC管。

在本实施例中，囊体2的体积和形状根据变形位置的变形量来确定，以对地下结构进行有针对性地纠偏。

作为一种优选方案，伸入囊体2内的光纤线缆13上设置有多个应变片131，当浆液固化完成后形成加固体，加固体可以充当一个监测柱，通过光纤线缆13上的应变片131监测加固体的应变状态，以对该变形位置是否再次发生变形进行监测分析。

本实施例还提供了一种地下结构的纠偏方法，采用上述的地下结构的纠偏装置，对地下结构的变形位置进行动态纠偏，且在纠偏完成后，通过光纤线缆13发出紫外光使浆液固化，实现了对固定时间的控制，提高了纠偏精度。

该地下结构的纠偏方法包括如下步骤：

S1：根据地下结构的变形位置的变形值确定预设位置，通过预设位置确定地面的钻孔位置和钻孔深度。

S2：在钻孔位置处进行钻孔施工并达到钻孔深度；

根据变形位置的变形值确定预设位置后，通过钻孔设备对确定的钻孔位置进行钻孔并达到钻孔深度，以使囊体2能够下放至预设位置处。

S3：将囊体2下放至预设位置处；

通过集成管12将囊体2下放至预设位置处，以使操作更加方便。

S4：根据变形值计算出所需的浆液量，注浆装置3根据计算出的浆液量向囊体2中注入含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂的浆液；

根据变形值计算出所需的浆液量，控制模块11控制注浆泵31根据计算的浆液量向囊体2内注入定量的浆液，以使控制精确。

S5：根据变形值的实时改变，注浆装置3继续注入浆液或储液装置4抽取出多余的浆液以动态调节囊体2的体积大小；

地下结构进行纠偏后，需要经过一段时间变形才会趋于稳定，根据变形值的实时变化，控制模块11控制注浆泵31向囊体2中注入浆液或抽液泵41抽吸出囊体2中的浆液，以动态调节囊体2的体积大小，以对地下结构进行动态纠偏。

S6：控制模块11控制光纤线缆13发出紫外光以使浆液固化。

地下结构变形趋于稳定后，控制模块11控制光纤线缆13发出紫外光以使含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂的浆液固化，以使囊体2成为一个永久的加固体。

进一步地，地下结构设置有监测变形值的监测装置。监测装置能够监测出地下结构的变形位置以及变形值，并能够将监测数据发送至控制模块11，控制模块11对监测数据进行处理分析以动态控制注浆装置3和储液装置4。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下结构变形的纠偏装置，用于对地下结构的变形位置进行纠偏，其特征在于，所述地下结构变形的纠偏装置包括：

光纤系统(1)和囊体(2)，所述囊体(2)设置于与所述变形位置相应的预设位置处，所述光纤系统(1)包括控制模块(11)、以及多组光纤线缆(13)，多组所述光纤线缆(13)均伸入于所述囊体(2)内，所述控制模块(11)控制所述光纤线缆(13)发出紫外光；

注浆装置(3)，所述注浆装置(3)被配置为向所述囊体(2)中注入浆液，所述浆液中含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂；

储液装置(4)，所述储液装置(4)被配置为将所述囊体(2)内的所述浆液回收。

2.根据权利要求1所述的地下结构变形的纠偏装置，其特征在于，伸入所述囊体(2)内的所述光纤线缆(13)上设置有多个应变片(131)。

3.根据权利要求1所述的地下结构变形的纠偏装置，其特征在于，所述光纤系统(1)还包括集成管(12)，所述集成管(12)部分设置于所述囊体(2)内，且所述囊体(2)的开口处与所述集成管(12)的外壁连接，所述集成管(12)位于所述囊体(2)内的部分设置有多个与所述集成管(12)的中空腔连通的光纤口(121)，多组所述光纤线缆(13)穿设于所述集成管(12)的中空腔并分别通过多个所述光纤口(121)伸出。

4.根据权利要求3所述的地下结构变形的纠偏装置，其特征在于，所述光纤口(121)沿所述集成管(12)的轴线方向上间隔排列；每组所述光纤线缆(13)中包含所述光纤线缆(13)的个数为两个，两个所述光纤线缆(13)背向延伸。

5.根据权利要求1所述的地下结构变形的纠偏装置，其特征在于，所述注浆装置(3)包括注浆泵(31)和注浆管(32)，所述注浆管(32)一端与所述注浆泵(31)连通，另一端与所述囊体(2)连通，所述注浆泵(31)通过所述注浆管(32)将所述浆液注入所述囊体(2)内。

6.根据权利要求5所述的地下结构变形的纠偏装置，其特征在于，所述注浆管(32)上设置有第一流量计(33)。

7.根据权利要求1所述的地下结构变形的纠偏装置，其特征在于，所述储液装置(4)包括抽液泵(41)和回流管(42)，所述回流管(42)一端与所述抽液泵(41)连通，另一端与所述囊体(2)连通，所述抽液泵(41)能够将所述囊体(2)内的所述浆液通过所述回流管(42)抽出。

8.根据权利要求7所述的地下结构变形的纠偏装置，其特征在于，所述回流管(42)上设置有第二流量计(43)。

9.一种地下结构变形的纠偏方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的地下结构变形的纠偏装置，所述地下结构变形的纠偏方法包括如下步骤：

S1：根据地下结构的变形位置的变形值确定预设位置，通过所述预设位置确定地面的钻孔位置和钻孔深度；

S2：在所述钻孔位置处进行钻孔施工并达到所述钻孔深度；

S3：将囊体(2)下放至所述预设位置处；

S4：根据所述变形值计算出所需的浆液量，注浆装置(3)根据计算出的所述浆液量向所述囊体(2)中注入含有紫外光敏性的不饱和聚酯树脂的浆液；

S5：根据所述变形值的实时改变，所述注浆装置(3)继续注入所述浆液或储液装置(4)抽取出多余的所述浆液以动态调节所述囊体(2)的体积大小；

S6：控制模块(11)控制光纤线缆(13)发出紫外光以使浆液固化。

10.根据权利要求9所述的地下结构变形的纠偏方法，其特征在于，所述地下结构设置有监测所述变形值的监测装置。