具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构的制作方法

1.本实用新型涉及道路施工，具体涉及具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构。


背景技术：

2.岩溶地质在我国分布极其广泛，岩溶塌陷是指在岩溶地区环境下，下侧可溶岩中的溶洞因洞体体积扩大或在自然与人为因素影响下，溶洞上侧顶板失稳发生塌落或沉陷的总称。此种危害极大威胁了地表公铁路及相关构造物及有关人员、车辆的运行安全。岩溶塌陷的产生与地质岩性、地下结构、地下水、岩溶发育程度等等因素相关，所以岩溶灾害具有空间不确定性、时间的突发性和不可预测性等特点，想要人工对其进行勘察评价有很大困难。但其造成的危害却是最大的，历史上多次出现因为岩溶灾害导致的车辆通行受阻，人员生命受到威胁的例子。
3.同时，由于岩溶危害的不确定性，岩溶地基的处理十分困难，而最为常见的工程处理方法可分以下几类：一是有清除填堵法，对于埋深较浅的小发育溶洞，采用挖除顶板，然后回填各种材料，来消除工程隐患。二是跨越法，也是对于小规模的溶洞，采用桥梁或者底板跨越。三是深基础法，采用了桩基础、地下连续墙等方式穿过岩溶地区。四是灌注法，也是最为常见的一种做法，采用钻孔结合孔内注浆以填满岩溶洞穴。在我国岩溶强烈发育区、中等发育区通常采用较好的方式进行加固处理。但对于弱至微弱岩溶发溶区是应该如何处理，还未有确定说法。
4.目前存在的问题有：一对于弱发育岩溶地区应该如何处理，全部处理将会极大地造成经济浪费，同时非常浪费工程时间，拖后进度。而完全不处理却又可能造成重大灾害破坏。二就算对于所有地区处理，如何能够探索出全部的岩溶区域也是问题，同时岩溶区域还会继续发育，一些很小不需要处理的溶洞还会发育。三是已经建立完成的路基区域虽然有相关的预警结构，但如现有的电磁感应式、分布光纤式对于设备的要求极高，造价及维护价格不菲，同时对于精确度也有较高要求，才能及时对于路基破坏做出反应。四是在岩溶地区出现破坏后将会发生突然剧烈的问题，如何对突然发生的灾害起到一定保护效果也是需要考虑的。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种可探测到下侧洞穴变化，可及时预警进行处理的岩溶地区修复性加固结构。
6.为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构，用于设置在探测有溶洞的土层结构上，该岩溶地区修复性加固结构包括支撑框架，该支撑框架用于铺设在路基下方，该支撑框架包含若干框架单元，所述框架单元内设置有用于探测压力变化的压力传感器，所述压力传感器通过传感器支撑层固定于该框架单元内，至少一部分框架单元设置有向探测有溶洞的方向延伸的注浆通道。
7.在以前的结构中采用类似的电磁感应、光纤式传感器观察路基变形以分辨是否地下溶洞出现问题，需要极高的准确度进行判断，同时需要避免自然沉降造成干扰。
8.而通过采用本实用新型的具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构，利用上述的压力传感器进行判断，上述压力基本不会发生大范围变化，而车辆荷载动态变化较小，利用压力传感器进行判读十分合适。本结构通过上述的支撑框架保证压力传感器位置不会随岩溶顶板变化而下降，可极为灵敏分析到下侧洞穴变动产生的压力变化，及时预警进行处理，为灾害整治争取了时间与空间，即探测下侧洞穴变动产生的压力变化，通过注浆通道进行注浆修复，也可通过压力传感器对下侧土体是否恢复正常状态进行判别，从而保证地基的安全稳固。
9.进一步地是，所述支撑框架包含排列的横梁和排列的纵梁，所述横梁与纵梁相交形成网状结构，该横梁和纵梁相交形成的四边形格形成所述的框架单元，所述注浆通道套装于该横梁与纵梁的交汇处。
10.上述的排列的横梁和排列的纵梁，即横梁沿某一个方向排列，纵梁沿某一个方向排列，排列的方向也相交，这样形成的框架单元可以是菱形的，也可以是矩形的，这里根据需要进行设置即可。上述的横梁和纵梁均可以为钢筋混凝土结构。
11.进一步地是，所述横梁搭接于纵梁上；或者，横梁穿插于纵梁内；或者，所述横梁上设置有槽，所述纵梁嵌于该槽内。
12.上述的搭接即将横梁直接放置于该纵梁上，然后可以进一步采用其他节点的稳固措施，根据需要如采用销钉、绑扎或其他方式稳固，当然也可以是纵梁搭接在横梁上。优选的，采用横梁上设置有槽，所述纵梁嵌于该槽内，即将纵梁拼接于横梁，这里的拼接可以是一段纵梁与横梁的拼接，也可以是横梁两侧两段纵梁拼接在横梁上。
13.进一步地是，所述压力传感器设置于所述框架单元的中心位置，这样以尽量减少其他物品对压力传感器的感应灵敏度的减损，防止过多的干涉。
14.进一步地是，所述纵梁之间的间距为6
‑
8m，横梁之间的间距一般为3
‑
5m。
15.进一步地是，所述注浆通道的横截面为0.4
‑
0.6m。
16.进一步地是，所述支撑框架上次设置有压于路基下方的并处于拉紧状态的土工布隔离层。
17.进一步地是，所述压力传感器设置于所述土工布隔离层内，该土工布隔离层形成所述的传感器支撑层。
18.进一步地是，所述土工布隔离层包含高强土工布，所述压力传感器连接于该高强土工布上。采用高强土工布并绷紧，保障路基的安全。
19.进一步地是，具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构还包括压力变化分析仪，所述压力传感器与该压力变化分析仪通信连接，当压力传感器检测到压力变化时，实时将信号传输给压力变化分析仪，通过该压力变化分析仪知晓压力变化。
20.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。
22.在附图中：
23.图1为用于说明本实用新型的一种具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构的横断面图；
24.图2为用于说明本实用新型的一种具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构的纵断面图；
25.图3是图2中a处的局部放大图；
26.图4是本实用新型一种具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构的支撑框架的俯视示意图；
27.图中标记：路基1、纵梁2、横梁3、基岩4、地层分界线5、地面线6、溶洞7、水位线8、高强土工布隔离层9、压力传感器10、竖向注浆通道11、压力变化分析仪12、覆盖层13。
具体实施方式
28.下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
29.本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
30.此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
31.关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
32.如图1到图4，一种具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构包括纵梁2、横梁3、高强土工布隔离层9、压力传感器10和竖向的注浆通道11，路基1为正常填筑在地基上方的普通路基。下侧分布的钢筋混凝土
‘
井’字型框架结构由横向等间隔设置的纵梁2和纵向等间隔设置的横梁3组合而成，同时纵梁2和横梁3于交汇的节点处拼接成一个整体。在地面6表面放置安装钢筋混凝土框架结构顶面后，于上侧铺设内部设置有压力传感器10的高强土工布隔离层9。上述的注浆通道11向下延伸，穿过图示中的覆盖层13、水位线8、地层分界线5至基岩4中，溶洞7一般集中于基岩4中。
33.所述纵横梁连接处由图3所示，为图2中a处放大图，如图所示，中间为横梁于连接处，上侧为左右两段纵梁拼接于横梁上，由此形成整体的钢筋混凝土框架结构；所述路基1分层填筑于高强土工布隔离层9之上。高强土工布隔离层与钢筋混凝土框架结构固定连接，具有整体性好、强度高、隔离性好的特点，钢筋混凝土框架结构与高强土工布隔离层9一直处于高强度拉紧状态下，极大地保护地下岩溶洞7的顶板崩塌可能造成的危害，使之不会发
生较大的的沉降变形，保证上侧车辆的安全运行。
34.高强土工布隔离层9横向两端在路基1第一分层体回折反包的长度不小于2.5m，该段土工布与第一层填筑体之间采用u型土钉固定。所述高强土工布隔离层9铺设在钢筋混凝土框架结构上方，由图4所示，压力传感器元件安装在框架结构中间，可以较为准确的测试相关压力数据，测得数据及时反馈给压力变化分析仪12，进行分析，以及时对可能出现的问题进行预警，方便进行修复工作。
35.所述框架结构中纵梁2设置间距一般为6
‑
8m，横梁设置间距一般为3
‑
5m，为箱型结构梁设置，为后续可能的岩溶洞穴注浆修复工作预留孔道，截面尺寸为0.4
‑
0.6m。连接处为常规搭接，连接成为一个整体。
36.修复方法原理为，路基建成后正常运行，压力传感器所受压力变化处于正常范围区间，而当地基下侧岩溶洞穴进行发育，导致岩溶顶板松动，有一定变化时，由于压力传感器位于框架结构之上的土工布中，随着下侧地基的变化而能够保护上侧的路基不塌陷，这样压力由两侧共同压力变化为只有上侧路基压力，从而进行预警。之后通过预留的注浆管道对于问题路段区域进行注浆修复，也可通过压力传感器对下侧土体是否恢复正常状态进行判别，从而保证地基的安全稳固。
37.本实用新型一种具有压力预警功能的岩溶地区修复性加固结构按如下步骤进行施工：
38.①
对岩溶地基进行探孔探测，如果出现大型岩溶溶洞，则及时进行处理，否则则预留竖向注浆通道，进行下一步工作；
39.②
在岩溶地基表层开挖嵌固钢筋混凝土框架结构的施工槽；
40.③
在施工槽中进行分段纵横分布梁施工，在横梁中预留注浆通道，每段进行搭接形成框架整体；
41.④
待框架结构达到设计强度，在框架结构上侧铺设相关高强土工布材料，然后安装相应的压力传感器，再加铺一层土工布进行保护，同时拉紧绷直；
42.⑤
最后在土工布上侧进行正常施工，完成路基填筑工作即可。
43.以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。