一种邻近既有线挤土桩沉桩施工应力变形监测预警系统

1.本发明涉及一种邻近既有线挤土桩沉桩施工应力变形监测预警系统，适用于因临近既有工程施工而导致既有工程基础处土体处发生横向水平位移以及超孔隙水压力发生变化，从而对既有工程产生不利影响的情况。


背景技术：

2.路网的交汇和不断加密使得新有线和既有线并行、交叉的施工情况增多，也致使存在大量邻近既有工程施工的情况。在邻近既有工程施工时，不仅需确保工程本身安全，同时也要控制既有工程处基础的沉降和侧移。在软土地区进行挤土桩施工时，由于土体的瞬间不可压缩性，会使周围土体产生水平位移和超孔隙水压力，因此在挤土桩施工前应设置应力释放孔，使地基土中产生的超孔隙水压力得以快速消散。因现场施工的局限性或施工质量的问题，无法完全保证应力释放孔的设置能达到设计效果。在临近既有线挤土桩沉桩施工过程中若无法对既有工程路基处横向挤土位移和超孔隙水压力进行及时监测以及当测量数据接近或超过安全阈值时未及时停止施工，挤土桩沉桩施工将会对既有工程产生不利影响。


技术实现要素：

3.本发明是为了解决在既有工程旁施工时既有工程基础处土体发生横向水平位移和超孔隙水压力变化难以及时监测的问题。设计了一种邻近既有线挤土桩沉桩施工应力变形监测预警系统，将自动化固定测斜仪与自动化孔隙水压力计共同安装在设置有滤孔的测斜管中，并将此装置安置于距应力释放孔水平距离≥2m处。其中单套自动化固定测斜仪与自动化孔隙水压力计组合装置长度为4m，该系统根据测斜孔孔深由多套组合装置组成，且每套组合装置独立工作互不影响。利用该系统实现对既有工程基础处土体的水平位移和超孔隙水压力的实时监测预警，防止工程灾变。
4.本发明提供的应力变形监测预警系统设计包括自动化固定测斜仪、自动化孔隙水压力计、测斜管、预警系统，自动化固定测斜仪用于自动监测土体的水平位移；自动化孔隙水压力计用于自动监测超孔隙水压力；测斜管用于放置自动化固定测斜仪与自动化孔隙水压力计，预警系统用于当测量数据达到安全阈值时及时发出预警。
5.本发明提供的一种邻近既有线挤土桩沉桩施工应力变形监测预警系统包括以下步骤：
6.s1：布置测线：为保证机械正常作业，在应力释放孔邻近既有工程侧水平距离≥2m处确定钻孔的位置；
7.s2：现场钻孔：在测线标记的位置钻孔，钻孔孔径为108mm，钻孔深度为18m，待钻孔完成后需用清水进行清孔，清孔的目的是清除孔底的沉渣，以减少测斜管的沉降量，清孔后在孔中回填0.5～0.8m厚的中粗砂；
8.s3：连接预警系统：将预警系统与自动化孔隙水压力计和自动化固定式测斜仪连
接，并将所测数值均导入预警系统中进行判别分析，当监测数值接近或超过安全阈值时，预警系统及时提示或报警；
9.s4：测斜管的埋设：孔底浇筑混凝土，混凝土浇筑深度不小于2m，放置测斜管，混凝土初凝后先用活动式测斜仪测量测斜管水平位移增量，当测斜管垂直偏差率不大于1.5％时开始安装其他测量仪器；
10.s5：基础梁的放置：将钢管基础梁置于钻孔口，将连接于自动化固定式测斜仪的绳索固定在基础梁上，避免后期孔内填土填砂导致测斜仪位置的改变，对测量数据造成影响；
11.s6：自动化孔隙水压力计一和自动化固定式测斜仪一的埋设：在埋设好的测斜管内填入0.5m厚的中粗砂，将自动化孔隙水压力计一与自动化固定式测斜仪一垂直放入至设定深度，继续回填0.5m厚中粗砂，其后将膨润土填入孔中，等待15min使膨润土崩解膨胀，向孔内继续回填3m厚中粗砂；
12.s7：自动化孔隙水压力计二和自动化固定式测斜仪二的埋设：至距自动化孔隙水压力计二和自动化固定测斜仪二的设置埋深1.5m时，停止回填中粗砂，并将膨润土继续填入钻孔内，待膨润土崩解膨胀后再回填中粗砂，将自动化孔隙水压力计二和自动化固定测斜仪二安放到位后，向孔内回填0.5m厚中粗砂，而后继续填入膨润土，向孔内继续回填3m厚中粗砂。按此步骤，依次安装至孔口处最后一个自动化孔隙水压力计和自动化固定式测斜仪。
附图说明
13.图1为应力变形监测预警系统的现场布置示意图
14.图2为自动化孔隙水压力计与自动化固定式测斜仪组合情况示意图
15.图3为测斜管示意图
16.图4为预警系统示意图
17.如图所示：(1)为钢管基础梁，(2)为线缆，(3)为自动化孔隙水压力计一，(4)为中粗砂，(5)为膨润土，(6)为自动化固定式测斜仪一，(7)为自动化孔隙水压力计二，(8)为自动化固定式测斜仪二，(9)为数据处理器，(10)为超限警示灯，(11)为太阳能板，(12) 为蓄电池，(13)为测斜管上所设滤孔，(14)为自动化孔隙水压力计三，(15)为自动化固定式测斜仪三。
18.其中，(3)为自动化孔隙水压力计一、(6)为自动化固定式测斜仪一，(3)(6)为此套装置最下层的设备；(7)为自动化孔隙水压力计二、(8)为自动化固定式测斜仪二；(14)(15)为此套装置最上层的设备。
19.具体实施方法
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.结合全部附图，本发明提供的一种邻近既有线挤土桩沉桩施工应力变形监测预警系统其具体实施步骤如下：
23.s1：布置测线：为保证机械正常作业，在应力释放孔邻近既有工程侧水平距离≥2m处确定钻孔的位置；
24.s2：现场钻孔：在测线标记的位置钻孔，钻孔孔径为108mm，钻孔深度为18m，待钻孔完成后需用清水进行清孔，清孔的目的是清除孔底的沉渣，以减少测斜管的沉降量，清孔后在孔中回填0.5～0.8m厚的中粗砂；
25.s3：连接预警系统：将预警系统与自动化孔隙水压力计和自动化固定式测斜仪连接，并将所测数值均导入预警系统中进行判别分析，当监测数值接近或超过安全阈值时，预警系统及时提示或报警；
26.s4：测斜管的埋设：孔底浇筑混凝土，混凝土浇筑深度不小于2m，放置测斜管，混凝土初凝后先用活动式测斜仪测量测斜管水平位移增量，当测斜管垂直偏差率不大于1.5％时开始安装其他测量仪器；
27.s5：基础梁的放置：将钢管基础梁置于钻孔口，将连接于自动化固定式测斜仪的绳索固定在基础梁上，避免后期孔内填土填砂导致测斜仪位置的改变，对测量数据造成影响；
28.s6：自动化孔隙水压力计一和自动化固定式测斜仪一的埋设：在埋设好的测斜管内填入0.5m厚的中粗砂，将自动化孔隙水压力计一与自动化固定式测斜仪一垂直放入至设定深度，继续回填0.5m厚中粗砂，其后将膨润土填入孔中，等待15min使膨润土崩解膨胀，向孔内继续回填3m厚中粗砂；
29.s7：自动化孔隙水压力计二和自动化固定式测斜仪二的埋设：至距自动化孔隙水压力计二和自动化固定测斜仪二的设置埋深1.5m时，停止回填中粗砂，并将膨润土继续填入钻孔内，待膨润土崩解膨胀后再回填中粗砂，将自动化孔隙水压力计二和自动化固定测斜仪二安放到位后，向孔内回填0.5m厚中粗砂，而后继续填入膨润土，向孔内继续回填3m厚中粗砂。按此步骤，依次安装至孔口处最后一个自动化孔隙水压力计和自动化固定式测斜仪。
具体实施方式
30.如图1所示：由于预制桩、沉管灌注桩等挤土桩沉桩施工时，会产生挤土应力，使桩周一定范围内的土体产生横向挤土位移以及超孔隙水压力，土体向上隆起或抬高，从而引起既有工程基础破坏等工程事故。因此在挤土桩施工前应设置应力释放孔，使土体受挤压后产生的超孔隙水压力通过应力释放孔的设置得以消散，从而对既有工程基础进行有效防护。实际施工时，由于应力释放孔施工质量难以保证以及孔间间距设置过大，导致应力释放孔的设置将无法确保超孔隙水压力的完全消散，从而造成邻近基础的变形破坏，所以在应力释放孔近既有工程侧水平距离2m外处设置监测预警系统。
31.如图4所示：监测系统安置完成后，将自动化孔隙水压力计(3)， (8)，(14)和自动化固定式测斜仪(6)，(7)，(15)所测数值分别导入所连接的数据处理器(9)内，当有数值超过预定阈值时，超限警示灯(10)亮起。当超限警示灯(10)亮起时，施工人员停止或暂缓施工，相关工作人员通过分析数据处理器(9)所收集数据重新确定施工方案。此系统可使用太阳能板(11)收集太阳能进行发电，蓄电池(12)蓄电供能。
32.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对与本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。