软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统及方法，属于建筑施工技术领域。
【背景技术】
[0002]在建筑工程和土木工程中经常会遇到软土地基，由于高层建筑、高速公路、高速铁路的快速发展，对地基的承载能力要求越来越高，天然的软土地基远远不能满足这些高档次的构造物对地基承载力的要求，尤其在东部沿海地区，地质条件多为软土，需要通过各种各样的软基处理技术对软土地基进行加固。据申请人了解，排水固结法就是一种常用的有效处理软土地基的技术，排水固结法是在路基施工前对天然路基或已设置竖向排水体的路基上加载预压，使土体固结沉降基本完成或大部分完成，从而提高地基土强度，减少地基工后沉降的一种地基加固方法。城市建设中经常会遇到由于排水固结法处理软基所引起的土体水平位移现象，这种土体水平位移的作用不仅会使施工过程中发生路基滑移现象，还会使处理区周边的构筑物(例如建筑、输电铁塔、道路、管路等)产生附加内力或变形，进而对处理区周边的构筑物产生不利影响，例如处理区周边构筑物因不均匀沉降而产生开裂，粧基水平土压力过大发生断粧，高压铁塔倾斜等现象，严重影响了既有构筑物的正常使用，使得建设单位与既有构筑物产权单位之间由此产生纠纷，给既有构筑物附近的施工增加了许多限制。现有的解决措施是将既有构筑物采用围挡保护起来，这样就加大了工程成本，严重影响了工程进度。另外，为了监测施工安全状况，需要及时了解土体的变形情况和运动状态，目前常规的监测方法是测量土体水平位移并人工判读是否存在危险及采取停止加载或卸载等措施，以消除土体水平位移对周边既有构筑物的影响。然而，这种方法的停止加载和卸载的过程较长，当土体的水平位移较大、情况紧急时，采用这种方法处理是十分危险的。
[0003]因此，迫切需要一种能够较大幅度地缩短从决策到处理的时间，以尽早消除风险的地基处理方法。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题，提供一种软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统及方法，能自动控制建筑施工引起的土体水平位移，并保证施工区域周边既有构筑物的安全。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑系统，包括控制中心，设置在软土地基处理区域的密封膜和安装在软土地基处理区与既有构筑物之间的土体水平位移监测仪器及反馈控制设备，控制中心为主要由主机、显示器和键盘组成的计算机，密封膜将软土地基处理区隔成真空密封区，真空密封区内设有与真空栗连接的真空主管，真空密封区内沿其边缘均匀设有一组通气管和测压管，通气管通过其上安装的控制阀门与外部环境连通，测压管与真空压力传感器连接，真空压力传感器、土体水平位移监测仪器分别与控制中心连接，控制中心与控制阀门连接，将真空密封区内的真空度按照由大至小顺序分成若干档。
[0006]本发明装置中的土体水平位移监测仪器能够监测软基的水平位移值，并且控制中心以监测到的软基水平位移值反馈控制密封膜下的真空压力值及膜上路基填筑速率等施工参数，使得软基处理时的土体水平位移控制在允许范围内。
[0007]本发明进一步完善的技术方案如下:
优选地，土体水平位移监测仪器包括布置在软土地基处理区与既有构筑物之间钻孔内的测斜管以及对测斜管的角度进行测量的一组测斜仪，测斜仪与控制中心连接。
[0008]优选地，钻孔的深度为软土层下方相对硬土层至少2米，所述钻孔内埋设测斜管，测斜管底端设为不动点。
[0009]优选地，测斜管主要由底盖、直管组成，底盖用于将位于钻孔最里端的直管管口密封，直管的内壁上沿管长方向开设有导槽，测斜管的导槽对准预计的土体水平位移方向。
[0010]优选地，在测斜管内沿其预期变形方向间隔安装有若干个测斜仪，其间隔距离为2?3米。
[0011]优选地，在软土地基处理区外设有一圈密封沟，密封沟的内侧软基与密封膜的边缘固定，密封膜内填充有砂垫层。
[0012]优选地，将所述软土地基处理区划分成若干个块，每块设置1组通气管和1组测压管。
[0013]本发明还提供，采用前述系统的软基上自动控制深层土体水平位移的路基填筑方法，包括以下步骤:
第一步、施工前准备阶段，顺序执行S1至S3，
51、在软土地基处理区外开有一圈密封沟，并在软土地基处理区上铺设砂垫层；
52、在软土地基内设置一组排水板；
53、安装抽真空设备及真空压力传感器并埋设土体水平位移监测仪器后，将密封膜的边缘沿密封沟的内侧软基铺设，并使密封膜覆盖砂垫层，密封膜密封软土地基处理区形成真空密封区，转至第二步；
第二步、施工阶段，顺序执行T1至T5，
T1、控制中心控制或人工操作真空栗启动，通过真空主管对真空密封区进行抽真空处理，并在软土地基处理区填筑土方，以筑成路基；
T2、设软土地基处理区的附近土体水平位移值为Y，土体水平位移检测仪器采集监测并采集软土地基处理区的土体水平位移值，并传送至控制中心；
T3、设软土地基处理区的土体位移朝软土地基处理区移动的方向为正向，朝构筑物移动的方向为负向，控制中心调土体水平位移状态，并根据(1)式判断软土地基处理区土体位移的方向，
Y 彡0 (1)
若Y多0，土体朝软土地基处理区方向移动，转至T4，否则土体朝构筑物方向移动，转至
T5 ；
T4、控制中心调软土地基处理区的土体水平位移值并根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒值，
|Y|彡警戒值 (2) 其中，警戒值是在不影响软土地基处理区周边构筑物安全的情况下其内土体的最大水平位移值，一般为人工输入，若|Y|多警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门开启，向真空密封区进气以降低其真空度，并继续填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，关闭控制阀门，否则返回T1;
T5、控制中心根据(2)式判断土体水平位移值是否达到警戒值，
|Y|彡警戒值 (2)
若|Y|彡警戒值，控制中心控制连通外部环境的控制阀门关闭，真空栗继续抽真空使真空密封区的真空度上升，并停止填土作业直至土体水平位移值降至警戒值以下，重新进行填土作业，否则返回T1。
[0014]本发明进一步完善的技术方案如下:
优选地，所述S3步中，安装抽真空设备及真空压力传感器时，在砂垫层内指定位置铺设若干根真空主管及一组真空支管和测压管，并将真空主管与真空栗相连，测压管与真空压力传感器相连，通气管连接控制阀门；埋设土体水平位移监测仪器时，在软土地基处理区与既有构筑物之间钻孔，钻孔内埋设测斜管，并在测斜管内深度间隔安装一组测斜仪。
[0015]进一步优选地，所述步骤T4中，控制阀门开启后，按照划分好的真空度档次，由大至小对真空密封区内的真空度进行分档调节；所述步骤T5中，停止填土作业后，按照划分好的真空度档次，由小至大对真空密封区内的真空度进行分档调节。
[0016]优选地，所述第一、二步之间，施工前土体水平位移监测仪器采集土体水平位移的初始值，并上传至控制中心。所述第二步中，人工操作计算机的键盘，输入土体水平位移的警戒值。
[0017]采用本发明后，通过在地基处理区域的周边埋设深层土体水平位移监测仪器，监测处理区域周边构筑物附近的土体水平位移情况，根据该水平位移情况判断监测值是否达到预设的警戒值，并反馈控制构筑物附近土体的水平位移速率及累计值在合理范围内，保证处理区域周边既有构筑物的安全，使其能够正常运行，消除了施工过程存在的风险，同时显著缩短了施工时间，减少了施工成本。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例的结构示意图。
[0019]图2为图1的俯视图。
[0020]图3为本发