一種巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置製造方法
2023-05-18 01:31:41
一種巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置，包括鋼筋混凝土格構梁（1）、帶應力計的鋼筋（2）、土工格柵（3）、數據採集器（4）、通訊管線（5）、遠程控制中心（6），其特徵是：所述的鋼筋混凝土格構梁（1）與土工格柵（3）既作為整體承擔路基（9）重量跨越淺層巖溶土洞（7）及深層巖溶（8）的承載結構，又通過在鋼筋混凝土格構梁（1）布設帶應力計的鋼筋（2），按照一定的時間間隔，通過數據採集器（4）測量帶應力計的鋼筋（2）的受力，可以分析巖溶跨越區域路基各個斷面的下沉變形狀態，當測得鋼筋受力超過警戒值時，由通訊管線（5）傳到遠程控制中心（6）提供預警，並利用土工材料抗拉強度、混凝土格構梁的錨固力限制，臨時支承路基(9)，延緩塌陷,為交通組織、警戒搶險贏得時間。
【專利說明】一種巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置，特別是對於蜂窩狀、串狀的連片巖溶土洞地區的溶洞，通過本專利鋼筋混凝土格構梁對巖溶土洞區路基進行加勁處治，同時，通過數據採集器測量帶應力計的鋼筋的受力，可以分析巖溶跨越區域路基各個斷面的下沉變形狀態，對出現變形較大、即將發生的塌陷進行預警，達到處治、預警一體化的整治目的，是一個對勘察要求低、經濟、實用的巖溶土洞處治與預警裝置。
【背景技術】
[0002]巖溶土洞在我國分布廣泛，巖溶土洞會因為巖溶頂板、土層在外界幹擾下不斷損傷、潛蝕而發生塌陷。巖溶土洞塌陷如果發生在高等級公路路基範圍內，則可造成車毀人亡的重大災害。因此在高速公路建設中，對於巖溶土洞的處治非常重視。目前採用較多的巖溶土洞的處治方法有:填充法、蓋板跨越法、洞內支撐法、強夯法等等。所有這些處治方法成功與否取的前提條件是:完全探明巖溶土洞的空間分布和水文地質條件。這恰恰是目前巖溶土洞勘察手段難以做到的。由於巖溶土洞不能完全查明，因此運營道路的巖溶土洞塌陷的風險始終存在，特別是對於蜂窩狀、串狀的連片巖溶土洞地區的公路建設中路基的穩定性一直是該區域的技術難題，由於土洞、巖溶往往是由於地下水長期衝刷、衝蝕形成，且土洞、巖溶之間也往往存在眾多的管道、裂隙，即便在公路施工過程中對淺層土洞進行了填築片石等方法處治，在運營過程中，地下水汽運移的不確定性，也極容易造成已填充的土洞、巖溶被衝刷、衝蝕引發路基塌陷，是運營者心中的不定時炸彈。如何經濟、妥善處治好這些隱伏的「炸彈」是高速公路建設成敗的關鍵之一。
[0003]本發明採用的鋼筋混凝土格構梁對巖溶土洞區路基進行加勁處治，是一個對勘察要求低、經濟、實用的巖溶土洞處治方法，對道路運營中的土洞塌陷後的路基有一定支撐作用；同時，通過數據採集器測量帶應力計的鋼筋的受力，可以分析巖溶跨越區域路基各個斷面的下沉變形狀態，當測得鋼筋受力超過警戒值時，由通訊管線傳到遠程控制中心提供預警，為交通組織、警戒搶險贏得時間；此外，一旦有塌陷發生，土工材料首先斷裂，交叉格梁仍可支撐路基，避免大規模塌陷發生，也可避免車輛落入洞內。搶險工作變得更安全。
【發明內容】
[0004]巖溶土洞會因為巖溶頂板、土層在外界幹擾下不斷損傷、潛蝕而發生塌陷。巖溶土洞塌陷如果發生在高等級公路路基範圍內，則可造成車毀人亡的重大災害。路基是線性的、連續的結構，如果要完全查明的話，需要探測的面積遠大於離散的橋梁樁基。因此，在大部分情況下，很難完全查明路基下巖溶土洞的準確分布。當然如果進行大量細緻的工作，探測的精度可以有很大提高。但是大量工作所需的時間和經費也會相當可觀。因為巖溶土洞不能完全查明，因此運營道路的巖溶土洞塌陷的風險始終存在。實際工程中，往往對該區域淺層土洞進行片石填充，深部巖溶在確定其頂板厚度承載安全後是不做處理的。但由於巖溶往往是相互連通，巖溶土洞地基中的水汽運移往往會使在公路施工過程中以填充的土洞等發生衝蝕、衝刷的情況，隨著巖溶土洞衝刷體積不斷增大，在公路運移的實際過程中發生的突然塌陷也是屢見不鮮，路線上大範圍存在的巖溶土洞不僅是建設者面臨的巨大困難，也是運營者心中的不定時炸彈。如何經濟、妥善處治好這些隱伏的「炸彈」是高速公路建設成敗的關鍵之一，。本發明所需要解決的技術問題是提供一種在巖溶土洞區路基能防止路基突然塌陷，具有足夠跨越和承載能力，同時為巖溶土洞區路基運營時的安全提供預警及智能監測裝置。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明公開了一種巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置，包括鋼筋混凝土格構梁(I)、帶應力計的鋼筋(2)、土工格柵(3)、數據採集器
(4)、通訊管線(5)、遠程控制中心(6)，其特徵是:所述的鋼筋混凝土格構梁(I)和土工格柵
(3)作為巖溶土洞區路基的承載結構，根據土洞的深淺和密集情況，設計其格構梁厚度和格構梁截面，在鋼筋混凝土格構梁(I)上側鋪設土工格柵(3)，當塌陷發生，土工格柵(3)首先斷裂，鋼筋混凝土格構梁(I)仍可支撐路基，避免大規模塌陷發生，也可避免車輛落入洞內。搶險工作變得更安全。
[0006]所述的帶應力計的鋼筋(2)、數據採集器(4)通訊管線(5)、遠程控制中心(6)，構成了裝置的預警系統，其中帶應力計的鋼筋(2)將鋼筋混凝土格構梁(I)的受力狀況轉化為電信號，傳遞致數據採集器(4)，感應巖溶跨越區域路基各個斷面的下沉變形狀態，最終通過通訊管線(5)，將其監測預警值顯示於遠程控制中心(6)。所述的遠程控制中心(6)接受來自數據採集器(4)的受力值，並與設計閾值進行對比，對於超過閾值的進行預警，起到安全監測的目的。
[0007]對道路運營中的土洞塌陷後的路基有一定支撐作用，即允許地基中的土洞發生一定的塌陷，可以降低建設過程中巖溶土洞勘察要求。避免了土工材料跨越能力低的缺陷。一旦有塌陷發生，土工材料首先斷裂，交叉格梁仍可支撐路基，避免大規模塌陷發生，也可避免車輛落入洞內。搶險工作變得更安全。格梁對搶險設備有支撐能力，格梁間空洞間隔可以回填各種尺寸材料，也允許人員進入進行更詳細的探測，因此給後續的土洞處治方案決策提供更大的餘地。
[0008]綜上所述，本發明對道路運營中土洞塌陷後的路基有一定支撐作用，允許地基中土洞發生一定的塌陷，可以降低建設過程中巖溶土洞勘察要求，且能提供路基穩定性安全預警的智能裝置。其裝置結構簡單，安全可靠，人工作業強度低的有點。特別適用於路基基底出現蜂窩狀或串狀的深溶洞區域，或者有片狀溶洞的區域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是一種巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0011]參見圖1，通過在淺層巖溶土洞(7)進行回填片石，深層巖溶(8)在確定其頂板安全厚度都可不做處理，同時在該巖溶土洞區區域路基(9)基底地面以下埋設鋼筋混凝土格構梁(1)，然後在鋼筋混凝土格構梁(I)上鋪設土工格柵(3)；如果溶洞平面尺寸過大，可在格梁一些節點位置設置微型樁，對鋼筋混凝土格構梁(I)進行支撐，避免格梁截面積過大。
[0012]根據土洞的深淺和密集情況，設計其格構梁厚度和格梁截面，再將帶應力計的鋼筋(2)以不同的監測模塊安裝至鋼筋混凝土格構梁(1)，通過安裝的帶應力計的鋼筋(2)將鋼筋混凝土格構梁(I)的受力狀況轉化為數據信號，以數據採集器(4)按一定的時間間隔採集數據，獲得鋼筋混凝土格構梁(I)的受力數據，並將受力數據通過通訊管線(5)傳到遠程控制中心(6)，可以獲取監測的巖溶土洞跨越區域路基各個斷面基底的下沉變形狀態，當變形值超過設定的預警值時，進行報警提示，對變形狀態異常斷面採用相應的地質雷達等確定巖溶土洞塌陷位置，並採取相應注漿等方法進行填充密實，避免發生突然塌陷造成的車輛、人員損失，阻斷交通，起到安全監測的目的。
【權利要求】
1.本發明公開了一種巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置，包括鋼筋混凝土格構梁(I)、帶應力計的鋼筋(2)、土工格柵(3)、數據採集器(4)、通訊管線(5)、遠程控制中心(6)，其特徵是:所述的鋼筋混凝土格構梁(I)和土工格柵(3)作為巖溶土洞區路基的承載結構，根據土洞的深淺和密集情況，設計其格構梁厚度和格構梁截面，在鋼筋混凝土格構梁(I)上下兩側鋪設土工格柵(3)，當巖溶土洞沉陷時，鋼筋混凝土格構梁(I)與土工格柵(3 )仍可支撐路基，避免車輛落入洞內。
2.根據權利要求1所述的巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置，其特徵是:所述的鋼筋混凝土格構梁(I)以交叉格梁形式埋設到地基表面以下，在格梁上方鋪設土工格柵，一旦有塌陷發生，土工格柵(3)首先斷裂，交叉格梁仍可支撐路基，延緩大規模塌陷發生，為搶險與處治贏得時間。
3.根據權利要求1和權利要求2所述的巖溶土洞區路基水平加勁處治與塌陷預警裝置，其特徵是:所述的鋼筋混凝土格構梁(I)不僅起到支承路基的作用，在鋼筋混凝土格構梁(I)內部布設有帶應力計的鋼筋(2)，以數據採集器(4)按一定的時間間隔採集數據，獲得鋼筋混凝土格構梁(I)的受力數據，並將受力數據通過通訊管線(5)傳到遠程控制中心(6)，可以獲取監測的巖溶土洞跨越區域路基各個斷面基底的下沉變形狀態，當變形值超過設定的預警值時，進行報警提示，對變形狀態異常斷面採用相應的地質雷達等確定巖溶土洞塌陷位置，並採取相應注漿等方法進行填充密實，避免發生突然塌陷造成的車輛、人員損失，阻斷交通，起到安全監測的目的。
【文檔編號】E02D3/00GK103628461SQ201310697073
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】劉建華, 劉曉明 申請人:劉建華