本發(fā)明涉及地下工程，尤其涉及一種砂卵石地層暗挖密貼施工應(yīng)急安全調(diào)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、我國的軌道工程建設(shè)呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢，軌道交通建設(shè)往往會遇到砂卵石地層等諸多不良地質(zhì)條件，砂卵石地層具有結(jié)構(gòu)松散、膠結(jié)能力差、自穩(wěn)能力弱，屬于典型的力學(xué)不穩(wěn)定地層，在砂卵石地層暗挖施工下穿相關(guān)建筑物時，地層不穩(wěn)定、易坍塌給結(jié)構(gòu)及人員安全造成了極大威脅。因此在開挖砂卵石地層前須對地層進(jìn)行注漿加固，以提高砂卵石地層的自穩(wěn)能力。但在砂卵石地層注漿加固過程，受砂卵石地層的密實度變化，可能存在水泥漿液顆粒度太大無法注入密實砂卵石地層，注漿漿液反流上冒等現(xiàn)場，導(dǎo)致砂卵石地層的注漿加固效果不佳，難以保證開挖過程砂卵石地層的穩(wěn)定，上覆的相關(guān)建筑物結(jié)構(gòu)具有失穩(wěn)風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種砂卵石地層暗挖密貼施工應(yīng)急安全調(diào)控系統(tǒng)及方法，能夠解決砂卵石地層開挖過程，地層及上覆建筑物結(jié)構(gòu)易失穩(wěn)的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種砂卵石地層暗挖密貼施工應(yīng)急安全調(diào)控系統(tǒng)，包括應(yīng)急安全支架、變形數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫、分析模塊、智能調(diào)控模塊、信息顯示器、千斤頂控制器；所述變形數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取上覆結(jié)構(gòu)的沉降變形信息，并將實時數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和分析模塊；所述分析模塊用于對上覆結(jié)構(gòu)沉降情況進(jìn)行初步判斷，生成變形時間、測量時間間隔、累計沉降值、沉降速率值、沉降增大/減小值信息發(fā)送至信息顯示器進(jìn)行顯示；所述數(shù)據(jù)庫用于存儲沉降變形信息和調(diào)控指示信息；所述智能調(diào)控模塊用于對應(yīng)急安全支架的側(cè)撐千斤頂進(jìn)行智能調(diào)控，判斷實際沉降速率值的趨勢，設(shè)定智能調(diào)控模塊的準(zhǔn)則，智能調(diào)控模塊將獲取的沉降變形信息及調(diào)控指示信息發(fā)送至千斤頂控制器進(jìn)行實際操作；千斤頂控制器獲得調(diào)控指示信息后，進(jìn)行應(yīng)急安全支架的分級調(diào)控操作，直至將結(jié)構(gòu)的沉降變形值調(diào)整接近至原始值。

3、優(yōu)選的，所述應(yīng)急安全支架包括圓形支架底梁，所述圓形支架底梁上焊設(shè)有立柱安裝支座，所述立柱安裝支座上設(shè)有支架立柱，所述支架立柱外表面安裝有千斤頂鉸接固定環(huán)，所述千斤頂鉸接固定環(huán)上對稱設(shè)有兩個千斤頂鉸接座，兩個所述千斤頂鉸接座與兩個支架側(cè)撐臂端部轉(zhuǎn)動連接，兩個所述支架側(cè)撐臂的橫向拉桿鉸接支座之間通過水平設(shè)置的拉桿長度調(diào)節(jié)器和千斤頂橫向拉桿進(jìn)行連接，拉桿長度調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)支架側(cè)撐臂的傾角。

4、優(yōu)選的，所述支架側(cè)撐臂包括依次首尾相連的支架側(cè)撐墊板、萬向傳動軸連接件、側(cè)撐千斤頂和橫向拉桿鉸接支座。

5、優(yōu)選的，所述變形數(shù)據(jù)采集模塊包括激光測距儀，所述激光測距儀通過支架測距鋼板平臺固定在支架立柱頂部；所述立柱安裝支座底部與支架立柱之間填充設(shè)有高強(qiáng)吸能緩沖墊。

6、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)庫存儲的沉降變形信息包括變形時間、原始沉降值、沉降速率值、沉降增大/減小值，所述數(shù)據(jù)庫存儲的調(diào)控指示信息包括沉降速率值、累計沉降值、原始沉降值；所述變形數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫、分析模塊、智能調(diào)控模塊、信息顯示器、千斤頂控制器之間通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊連接。

7、一種砂卵石地層暗挖密貼施工應(yīng)急安全調(diào)控方法，包括以下步驟：

8、步驟1、砂卵石地層深孔注漿加固施工；

9、步驟2、砂卵石地層開挖；

10、步驟3、應(yīng)急安全支架架設(shè)；

11、步驟4、初支背后注漿施工。

12、優(yōu)選的，所述步驟1包括以下步驟：

13、步驟11、測量人員按照設(shè)計圖紙，測量出每個注漿孔的位置，并做出標(biāo)記，根據(jù)鉆孔位置將鉆機(jī)固定，選取對應(yīng)鉆桿進(jìn)行安裝，根據(jù)鉆孔搭設(shè)傾角調(diào)設(shè)鉆機(jī)及鉆桿的位置及傾角；

14、步驟12、安插導(dǎo)向管，導(dǎo)向管按照設(shè)計位置、角度進(jìn)行布設(shè)，孔口位置用粘塑性材料封堵導(dǎo)向管與注漿孔之間的間隙；

15、步驟13、將深孔鉆桿按照鉆孔方向插入導(dǎo)向管進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程同步注水冷卻鉆頭并沖出鉆渣，鉆孔施工時每鉆進(jìn)一段距離就對鉆孔傾角及深度復(fù)測，直至孔深達(dá)到設(shè)計值；

16、步驟14、根據(jù)砂卵石地層情況調(diào)整好雙液漿的配比，以達(dá)到注漿壓力控制要求；漿液流量從中流量開始逐步降低，注漿壓力從低壓開始逐步升高直至注漿終壓，并保持壓注5min，注漿即可結(jié)束；注漿過程中采用注漿量值和注漿壓力值對注漿效果進(jìn)行“雙控”；當(dāng)注漿量較大、注漿壓力較小時可提高水泥漿液濃度，并持續(xù)加壓至設(shè)計要求值。

17、優(yōu)選的，所述步驟2包括以下步驟：

18、步驟21、根據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)有施工條件，設(shè)置降水井，在施工期保障砂卵石地層的水位滿足施工條件；

19、步驟22、洞身開挖初支架設(shè)，人工開挖，設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)土方，按照砂卵石地層開挖的設(shè)計方案，開挖后開挖面立即進(jìn)行初支架設(shè)，保護(hù)開挖地層穩(wěn)定性。

20、優(yōu)選的，所述步驟3包括以下步驟：

21、步驟31、應(yīng)急安全支架按照支架立柱、高強(qiáng)吸能緩沖墊、圓形支架底梁、立柱安裝支座的結(jié)構(gòu)順序進(jìn)行組裝，將圓形支架底梁放置在開挖后的砂卵石地層上；

22、步驟32、通過千斤頂鉸接固定環(huán)連接支架側(cè)撐臂，支架側(cè)撐臂數(shù)量合以根據(jù)工況進(jìn)行調(diào)整，支架側(cè)撐臂的數(shù)量、支撐傾角及高度應(yīng)該個根據(jù)現(xiàn)場工況進(jìn)行調(diào)整，之后使用千斤頂橫向拉桿將各個支架側(cè)撐臂相互連接，通過拉桿長度調(diào)節(jié)器調(diào)整橫向拉桿的長度，支架側(cè)撐墊板與開挖面上覆結(jié)構(gòu)緊密貼合；

23、步驟33、調(diào)整側(cè)撐千斤頂?shù)闹瘟Γ沟弥Ъ軅?cè)撐墊板能夠?qū)Τ踔ЫY(jié)構(gòu)提供支撐力，保證砂卵石地層開挖過程的穩(wěn)定性；

24、步驟34、支架測距鋼板平臺上放置激光測距儀，在施工階段測量頂部結(jié)構(gòu)的沉降變形，為工程安全提供數(shù)據(jù)預(yù)警服務(wù)；

25、步驟35、結(jié)構(gòu)變形過程萬向傳動軸連接件能夠自主協(xié)調(diào)改變角度，側(cè)撐墊板與開挖面上覆結(jié)構(gòu)緊密貼合，支架測距鋼板平臺上的激光測距儀持續(xù)精準(zhǔn)測量頂部結(jié)構(gòu)的沉降變形，根據(jù)結(jié)構(gòu)變形趨智能調(diào)整支架側(cè)撐臂千斤頂?shù)闹螐?qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)支撐效果。

26、優(yōu)選的，所述步驟4中在初支完成后及時進(jìn)行背后注漿，注漿前清理注漿孔，安裝好注漿管，注漿應(yīng)由低處向高處，由無水處向有水處依次壓注，以利充填密實，避免漿液被水稀釋離析。

27、本發(fā)明的有益效果是：

28、本方案采用通過砂卵石深孔注漿+初支背后注漿的綜合注漿方法，加固砂卵石地層開挖過程的穩(wěn)定性，通過開挖后二次注漿的方法避免砂卵石地地層注漿加固效果不佳的問題，提升了地層注漿加固的效果。本發(fā)明通過在工作面架設(shè)應(yīng)急安全支架，對上覆結(jié)構(gòu)底板進(jìn)行支撐，限制結(jié)構(gòu)的變形，保障結(jié)構(gòu)在開挖后的穩(wěn)定，應(yīng)急安全支架結(jié)構(gòu)簡單、加工便利、安裝及拆卸方便，實用性強(qiáng)，能夠根據(jù)不同工況調(diào)整支架側(cè)撐臂的高度及數(shù)量。本發(fā)明應(yīng)急安全支架的支架側(cè)撐臂設(shè)置有萬向傳動軸連接件能夠能夠根據(jù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)沉降變形，支架側(cè)撐墊板自主協(xié)調(diào)改變角度，調(diào)控系統(tǒng)能夠根據(jù)變形智能調(diào)整支架側(cè)撐臂千斤頂?shù)闹螐?qiáng)度，實現(xiàn)支架支撐的智能調(diào)控，增加了支架的工程應(yīng)用場景，有效解決了上覆的相關(guān)建筑物結(jié)構(gòu)在密貼下穿施工中穩(wěn)定性問題。本發(fā)明提出的根據(jù)沉降變形速率指標(biāo)對千斤頂支撐力分級智能調(diào)控的方法，能夠動態(tài)調(diào)控結(jié)構(gòu)的沉降變形，有效能夠根據(jù)沉降變形速率指標(biāo)對千斤頂進(jìn)行分級調(diào)控的方法。