一种旋喷注浆加固过程监控系统及方法与流程

专利2022-06-30  80


本发明属于旋喷注浆加固过程监控技术领域,尤其涉及一种旋喷注浆加固过程监控系统及方法。



背景技术:

目前,最接近的现有技术:高压旋喷桩已经广泛应用于各种地基工程,如建筑地基、基坑围护、盾构进、出洞口加固、堤坝防渗、既有建筑物地基加固、边坡加固、隧道超前支护等。

高压旋喷钻机是高压旋喷桩的关键施工设备,与高压泥浆泵、高压水泵或空压机配合完成高压旋喷注浆施工。高压喷射注浆技术是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后,以高压设备使浆液、水或空气成为20~50mpa的高压射流从喷嘴中喷射出来,冲切、扰动、破坏土体,同时钻杆以一定速度旋转并逐渐提升,将浆液与土粒强制搅拌混合,浆液凝固后,在土中形成一个圆柱状固结体,即旋喷桩,可以起到加固地基或止水防渗的作用。由于旋喷桩属于隐蔽工程,质量验收存在较大难度,故施工过程中的成桩参数监测、记录尤为重要。目前,对工程质量要求较严格的防渗类工程,如水利水电工程涉及的高压旋喷桩施工,例如堤坝、港口、航道堤岸加固防渗等,均要求旋喷钻机配备参数监测系统,保证在施工过程中实时监测各项作业参数。因而,在旋喷施工工程中,旋喷参数监测系统也越来越受到用户的重视。

但是,目前国产高压旋喷钻机均没有配备完整的监测系统;国内也并无厂家专门研究高压旋喷注浆成套参数监测技术,在旋喷施工过程中,桅杆倾斜角度、旋转速度、提升速度、喷头深度等参数完全靠人工观察,误差较大,效率低;泥浆压力、泥浆流量、空气压力等后台设备的参数前端钻机操作人员无法获得,无法对钻机进行合理操作。同时,现有旋喷注浆加固过程主要通过工后检测的方法进行相应的施工质量检测,然而认为检测主观性强,且容易忽略部分缺陷,无法全面对注浆过程中各个方面进行全面有效的监控。

同时现有技术1cn201910541146.x一种旋喷注浆加固煤体的强度测试方法,虽然对旋喷注浆加固后的煤体进行了强度测试,然而其并不能实时监控加固过程中出现的问题,当加固完成后出现问题时,往往会造成巨大的损失。

现有技术2,cn201510476500.7适用于砂卵石地层盾构端头井加固的超高压旋喷注浆方法,虽然对旋喷注浆搓成中的孔隙水压力进行了检测与监控,然而其检测指标并不全面,无法实现对地面、其他管道的监测与监控。

综上所述,现有技术存在的问题是:

(1)现有旋喷注浆加固过程的检测具有滞后性,一旦出现不利状况,其补偿措施很难实施。

(2)在旋喷施工过程中,桅杆倾斜角度、旋转速度、提升速度、喷头深度等参数完全靠人工观察,误差较大,效率低;泥浆压力、泥浆流量、空气压力等后台设备的参数前端钻机操作人员无法获得,无法对钻机进行合理操作。

解决上述技术问题的难度:解决以上问题的难度在于能够施工过程准确监控设计压力、止水效果等参数。

解决上述技术问题的意义:解决以上问题的意义在于施工过程的全面质量监控,能够准确把握设计参数,当发生质量偏差时可以及时采取控制措施,以达到过程控制、过程改进的目的。



技术实现要素:

针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种旋喷注浆加固过程监控系统及方法。

本发明是这样实现的,一种旋喷注浆加固过程监控系统,所述旋喷注浆加固过程监控系统包括:标准录入模块、全面监控模块、引孔监控模块、施工过程监控模块、施工参数控制模块、压力监测模块、雷达监控模块、警示模块、数据存储模块、无线通信模块、终端模块、输出显示模块。

标准录入模块,用于录入监测控制指标;

全面监控模块,包括曲线分析单元、涌水量对比单元、填充率分析单元;用于基于相关监测控制指标监控注浆孔堵水率、浆液填充率是否满足标准;

引孔监控模块,包括取芯孔监测单元、检查孔监测单元、渗透系数监控单元;用于基于监测控制指标检测取芯孔、检查孔质量,同时监控渗透系数是否满足标准;

施工过程监控模块,包括图像监控单元以及监测数据判定单元;用于利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面表征是否正常;

施工参数控制模块,包括数据处理单元、钻进参数检测单元和/或注浆参数检测单元;用于通过施工参数控制器根据设置的钻杆旋喷转动速度、钻进速度、旋转方式、提拔速度、喷浆、喷水和喷气压力与流量、吸排浆的压力与流量,控制旋喷钻头的运动轨迹、坐标位置、旋喷加固体的尺寸和材料用量;

压力监测模块,用于通过压力传感器监测旋喷区域的压力值;

雷达监控模块,用于对比注浆作业前后成果图像差异,宏观判断注浆效果;

警示模块,用于当监控量测结果不满足标准时,通过报警装置进行报警提示;

数据存储模块,用于通过存储器存储录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据;

无线通信模块,用于通过无线通信的方式进行数据的传输;

终端模块,用于通过移动终端接收监控的实时数据,并进行旋喷注浆加固过程监控系统的远程操控;

输出显示模块,用于通过显示屏输出并显示录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

进一步,所述全面监控模块包括:

曲线分析单元,用于根据所记录的注浆压力(p)、注浆速度(q)、注浆时间(t)三者之间的关系,绘制的p-q-1曲线图进行分析,并判断满足合格标准的注浆孔数量是否大于80%;

涌水量对比单元,用于监控加固目的注浆工程堵水率是否大于80%,或止水目的注浆工程是否大于90%;

填充率分析单元,用于监控加固目的注浆工程浆液填充率是否大于80%,或止水目的注浆工程是否大于90%。

进一步,引孔监控模块中,所述监测控制指标包括:

道路:允许沉降控制值≤30mm,位移最大沉降速率控制值≤3mm/d;

重要建(构)筑物:允许沉降控制值≤15mm,差异沉降控制值≤5mm;位移最大沉速率控制值≤1mm/d;

上水管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d;

雨水管:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d;

电力沟:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d;

燃气管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d;

污水管:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d;

热力管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d。

进一步,所述引孔监控模块包括:

取芯孔监测单元,用于按注浆孔数的3%~6%抽查取芯孔数量,并监控止水目的注浆工程芯样无侧限抗压强度是否大于0.3mpa,或加固目的注浆工程是否大于0.5mpa,且判断是否满足专项设计的要求;

检查孔监测单元,用于按注浆孔数的3%~6%抽查检查孔;并判断检查孔是否能够满足成法整,无涌砂、涌泥的标准,同时判断出水量是否小于注浆专项设计要求以及能否保持1h以上;

渗透系数监控单元,用于按注浆孔数的1%~3%布设测试孔;同时监控注浆后地层的渗透系数是否降低了一个数量级,以及监控止水目的深孔注浆是否小于10-2m/d。

进一步,所述施工过程监控模包括:

图像监控单元,用于利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面是否浆液填充饱满,能否自稳,是否达到无水或少水的标准,以及是否满足安全要求,或能否达到径向注浆、填充注浆后隧道周围渗漏水明显减少、变形得到明显控制的标准;

监测数据判定单元,用于通过监测反馈的结果,判断注浆加固效果是否达到工程要求。

进一步,所述施工参数控制模块包括:

钻进参数检测单元,用于检测高压旋喷钻机旋喷过程中的钻机动作参数;

注浆参数检测单元,用于检测旋喷过程中的流体参数;

数据处理单元,用于接收所述钻进参数检测单元和/或注浆参数检测单元的检测结果,并进行处理以获得所述高压旋喷钻机的多项作业参数。

进一步,所述钻进参数检测单元还通过拉线长度传感器检测动力头的运动位移;所述钻进参数检测单元包括接近开关和可拆卸地嵌套在动力头旋转部位的测速齿盘,所述接近开关能够检测所述测速齿盘转动的齿数来获得钻头转速;所述钻进参数检测单元还通过推进压力传感器检测推进马达进油回路压力;

所述注浆参数检测单元还通过泥浆泵接近传感器检测泥浆泵的泵送频率,并通过所述无线通信模块发送给所述数据处理单元,以间接得到泥浆流量。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的旋喷注浆加固过程监控系统的旋喷注浆加固过程监控方法,所述旋喷注浆加固过程监控方法包括以下步骤:

步骤一,预先存储或设置相应监测控制指标以及各项检测标准。

步骤二,用于基于相应检测控制指标以及检测标准进行曲线分析、涌水量对比、填充率分析、取芯孔监测、检查孔监测、渗透系数监控。

步骤三,利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面表征是否正常;对比注浆作业前后成果图像差异,宏观判断注浆效果。

步骤四,通过施工参数控制器根据设置的钻杆旋喷转动速度、钻进速度、旋转方式、提拔速度、喷浆、喷水和喷气压力与流量、吸排浆的压力与流量,控制旋喷钻头的运动轨迹、坐标位置、旋喷加固体的尺寸和材料用量。

步骤五,通过压力传感器监测旋喷区域的压力值;当步骤二、步骤四中任意一项监测项目无法达到监测标准时,利用报警装置进行报警提示。

步骤六,通过存储器存储录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

步骤七,通过无线通信的方式进行数据的传输;通过移动终端接收监控的实时数据,并进行旋喷注浆加固过程监控系统的远程操控。

步骤八,通过显示屏输出并显示录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品,包括计算机可读程序,供于电子装置上执行时,提供用户输入接口以实施所述的旋喷注浆加固过程监控系统。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质,储存有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行所述的旋喷注浆加固过程监控系统。

综上所述,本发明的优点及积极效果为:本发明提供的旋喷注浆加固过程监控系统及方法,能够解决旋喷注浆效果检验滞后的问题,全面、有效、准确的监控整个施工过程,同时给出精准的量测指标,实现施工质量的全面监控。

本发明的监控系统能够精准、全面的监控旋喷注浆加固过程,分辨率高,同时系统自动进行数据的采集,有效降低人为干扰,保证监测的可靠。同时本发明能够实时监控整个施工过程,出现任何问题及时报警,能够及时有效的进行补救,保证了工程整体的质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的旋喷注浆加固过程监控系统结构示意图;

图中:1、标准录入模块;2、全面监控模块;3、引孔监控模块;4、施工过程监控模块;5、施工参数控制模块;6、压力监测模块;7、雷达监控模块;8、警示模块;9、数据存储模块;10、无线通信模块;11、终端模块;12、输出显示模块。

图2是本发明实施例提供的旋喷注浆加固过程监控方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种旋喷注浆加固过程监控系统及方法,下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示,本发明实施例提供的旋喷注浆加固过程监控系统包括:标准录入模块1、全面监控模块2、引孔监控模块3、施工过程监控模块4、施工参数控制模块5、压力监测模块6、雷达监控模块7、警示模块8、数据存储模块9、无线通信模块10、终端模块11、输出显示模块12。

标准录入模块1,用于录入监测控制指标。

全面监控模块2,包括曲线分析单元、涌水量对比单元、填充率分析单元。用于基于相关监测控制指标监控注浆孔堵水率、浆液填充率是否满足标准。

引孔监控模块3,包括取芯孔监测单元、检查孔监测单元、渗透系数监控单元;用于基于监测控制指标检测取芯孔、检查孔质量,同时监控渗透系数是否满足标准。

施工过程监控模块4,包括图像监控单元以及监测数据判定单元;用于利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面表征是否正常。

施工参数控制模块5,包括数据处理单元、钻进参数检测单元和/或注浆参数检测单元;用于通过施工参数控制器根据设置的钻杆旋喷转动速度、钻进速度、旋转方式、提拔速度、喷浆、喷水和喷气压力与流量、吸排浆的压力与流量,控制旋喷钻头的运动轨迹、坐标位置、旋喷加固体的尺寸和材料用量。

压力监测模块6,用于通过压力传感器监测旋喷区域的压力值。

雷达监控模块7,用于对比注浆作业前后成果图像差异,宏观判断注浆效果;

警示模块8,用于当监控量测结果不满足标准时,通过报警装置进行报警提示。

数据存储模块9,用于通过存储器存储录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

无线通信模块10,用于通过无线通信的方式进行数据的传输。

终端模块11,用于通过移动终端接收监控的实时数据,并进行旋喷注浆加固过程监控系统的远程操控。

输出显示模块12,用于通过显示屏输出并显示录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

本发明实施例提供的全面监控模块2包括:

曲线分析单元2-1,用于根据所记录的注浆压力(p)、注浆速度(q)、注浆时间(t)三者之间的关系,绘制的p-q-1曲线图进行分析,并判断满足合格标准的注浆孔数量是否大于80%。

涌水量对比单元2-2,用于监控加固目的注浆工程堵水率是否大于80%,或止水目的注浆工程是否大于90%。

填充率分析单元2-3,用于监控加固目的注浆工程浆液填充率是否大于80%,或止水目的注浆工程是否大于90%。

本发明实施例提供的引孔监控模块3中,监测控制指标包括:

道路:允许沉降控制值≤30mm,位移最大沉降速率控制值≤3mm/d。

重要建(构)筑物:允许沉降控制值≤15mm,差异沉降控制值≤5mm;位移最大沉速率控制值≤1mm/d。

上水管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d。

雨水管:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d。

电力沟:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d。

燃气管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d。

污水管:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d。

热力管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d。

本发明实施例提供的引孔监控模块3包括:

取芯孔监测单元3-1,用于按注浆孔数的3%~6%抽查取芯孔数量,并监控止水目的注浆工程芯样无侧限抗压强度是否大于0.3mpa,或加固目的注浆工程是否大于0.5mpa,且判断是否满足专项设计的要求。

检查孔监测单元3-2,用于按注浆孔数的3%~6%抽查检查孔;并判断检查孔是否能够满足成法整,无涌砂、涌泥的标准,同时判断出水量是否小于注浆专项设计要求以及能否保持1h以上。

渗透系数监控单元3-3,用于按注浆孔数的1%~3%布设测试孔;同时监控注浆后地层的渗透系数是否降低了一个数量级,以及监控止水目的深孔注浆是否小于10-2m/d。

本发明实施例提供的施工过程监控模4包括:

图像监控单元4-1,用于利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面是否浆液填充饱满,能否自稳,是否达到无水或少水的标准,以及是否满足安全要求,或能否达到径向注浆、填充注浆后隧道周围渗漏水明显减少、变形得到明显控制的标准。

监测数据判定单元4-2,用于通过监测反馈的结果,判断注浆加固效果是否达到工程要求。

本发明实施例提供的施工参数控制模块5包括:

钻进参数检测单元5-1,用于检测高压旋喷钻机旋喷过程中的钻机动作参数。

注浆参数检测单元5-2,用于检测旋喷过程中的流体参数。

数据处理单元5-3,用于接收所述钻进参数检测单元和/或注浆参数检测单元的检测结果,并进行处理以获得所述高压旋喷钻机的多项作业参数。

本发明实施例提供的钻进参数检测单元5-1还通过拉线长度传感器检测动力头的运动位移;所述钻进参数检测单元包括接近开关和可拆卸地嵌套在动力头旋转部位的测速齿盘,所述接近开关能够检测所述测速齿盘转动的齿数来获得钻头转速;所述钻进参数检测单元还通过推进压力传感器检测推进马达进油回路压力。

所述注浆参数检测单元5-2还通过泥浆泵接近传感器检测泥浆泵的泵送频率,并通过所述无线通信模块发送给所述数据处理单元5-3,以间接得到泥浆流量。

如图2所示,本发明实施例提供的旋喷注浆加固过程监控方法包括以下步骤:

s101,预先存储或设置相应监测控制指标以及各项检测标准。

s102,用于基于相应检测控制指标以及检测标准进行曲线分析、涌水量对比、填充率分析、取芯孔监测、检查孔监测、渗透系数监控。

s103,利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面表征是否正常;对比注浆作业前后成果图像差异,宏观判断注浆效果。

s104,通过施工参数控制器根据设置的钻杆旋喷转动速度、钻进速度、旋转方式、提拔速度、喷浆、喷水和喷气压力与流量、吸排浆的压力与流量,控制旋喷钻头的运动轨迹、坐标位置、旋喷加固体的尺寸和材料用量。

s105,通过压力传感器监测旋喷区域的压力值;当s102、s104中任意一项监测项目无法达到监测标准时,利用报警装置进行报警提示。

s106,通过存储器存储录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

s107,通过无线通信的方式进行数据的传输;通过移动终端接收监控的实时数据,并进行旋喷注浆加固过程监控系统的远程操控。

s108,通过显示屏输出并显示录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

下面结合具体实验对本发明的技术效果作进一步说明。

实验1:

利用沙盘、模型材料构造一段仿真路面以及建筑物,在仿真路面上使路面、建筑物出现凹凸、沉降等现象,同时利用静力水准仪检测路面、建筑物沉降数据,利用卡尺测量路面、建筑物定点位移量辅助验证本发明监控系统的可靠性以及准确性。

(1)测试数据:分别将路面沉降量设置为5、15、30、45、55mm;路面位移量为1、3、5mm;将建筑物沉降量设置为10、15、30mm,建筑物位移量为1、2mm;

(2)测试结果:

当路面沉降量为5、15、30mm时,系统仅显示数值,不进行报警;当路面沉降量为45、55mm时,系统开始报警。

当路面位移量为1,3mm时,系统仅显示数值,不进行报警;当位移量为5mm时,系统自动进行报警。

当建筑物沉降量为10、15时,系统仅显示数值,不进行报警;当建筑物沉降量为30mm时,系统开始报警。

当路面位移量为1、2mm时,系统自动进行报警。

(3)结果分析:

基于利用沙盘材料进行道路仿真模拟,当路面、建筑物监测指标超出预设阈值时,系统自动进行报警,证明了本申请监控系统的可靠性以及准确性。

在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现,所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征:

1.一种旋喷注浆加固过程监控系统,其特征在于,所述旋喷注浆加固过程监控系统包括:

标准录入模块,用于录入监测控制指标;

全面监控模块,包括曲线分析单元、涌水量对比单元、填充率分析单元;用于基于相关监测控制指标监控注浆孔堵水率、浆液填充率是否满足标准;

引孔监控模块,包括取芯孔监测单元、检查孔监测单元、渗透系数监控单元;用于基于监测控制指标检测取芯孔、检查孔质量,同时监控渗透系数是否满足标准;

施工过程监控模块,包括图像监控单元以及监测数据判定单元;用于利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面表征是否正常;

施工参数控制模块,包括数据处理单元、钻进参数检测单元和/或注浆参数检测单元;用于通过施工参数控制器根据设置的钻杆旋喷转动速度、钻进速度、旋转方式、提拔速度、喷浆、喷水和喷气压力与流量、吸排浆的压力与流量,控制旋喷钻头的运动轨迹、坐标位置、旋喷加固体的尺寸和材料用量;

压力监测模块,用于通过压力传感器监测旋喷区域的压力值;

雷达监控模块,用于对比注浆作业前后成果图像差异,宏观判断注浆效果;

警示模块,用于当监控量测结果不满足标准时,通过报警装置进行报警提示;

数据存储模块,用于通过存储器存储录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据;

无线通信模块,用于通过无线通信的方式进行数据的传输;

终端模块,用于通过移动终端接收监控的实时数据,并进行旋喷注浆加固过程监控系统的远程操控;

输出显示模块,用于通过显示屏输出并显示录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

2.如权利要求1所述的旋喷注浆加固过程监控系统,其特征在于,所述全面监控模块包括:

曲线分析单元,用于根据所记录的注浆压力(p)、注浆速度(q)、注浆时间(t)三者之间的关系,绘制的p-q-1曲线图进行分析,并判断满足合格标准的注浆孔数量是否大于80%;

涌水量对比单元,用于监控加固目的注浆工程堵水率是否大于80%,或止水目的注浆工程是否大于90%;

填充率分析单元,用于监控加固目的注浆工程浆液填充率是否大于80%,或止水目的注浆工程是否大于90%。

3.如权利要求1所述的旋喷注浆加固过程监控系统,其特征在于,引孔监控模块中,所述监测控制指标包括:

道路:允许沉降控制值≤30mm,位移最大沉降速率控制值≤3mm/d;

重要建(构)筑物:允许沉降控制值≤15mm,差异沉降控制值≤5mm;位移最大沉速率控制值≤1mm/d;

上水管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d;

雨水管:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d;

电力沟:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d;

燃气管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d;

污水管:允许沉降控制值≤20mm,倾斜率控制值≤0.005;位移最大沉降速率控制值≤2mm/d;

热力管:允许沉降控制值≤10mm,倾斜率控制值≤0.002;位移最大沉降速率控制值≤1mm/d。

4.如权利要求1所述的旋喷注浆加固过程监控系统,其特征在于,所述引孔监控模块包括:

取芯孔监测单元,用于按注浆孔数的3%~6%抽查取芯孔数量,并监控止水目的注浆工程芯样无侧限抗压强度是否大于0.3mpa,或加固目的注浆工程是否大于0.5mpa,且判断是否满足专项设计的要求;

检查孔监测单元,用于按注浆孔数的3%~6%抽查检查孔;并判断检查孔是否能够满足成法整,无涌砂、涌泥的标准,同时判断出水量是否小于注浆专项设计要求以及能否保持1h以上;

渗透系数监控单元,用于按注浆孔数的1%~3%布设测试孔;同时监控注浆后地层的渗透系数是否降低了一个数量级,以及监控止水目的深孔注浆是否小于10-2m/d。

5.如权利要求1所述的旋喷注浆加固过程监控系统,其特征在于,所述施工过程监控模包括:

图像监控单元,用于利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面是否浆液填充饱满,能否自稳,是否达到无水或少水的标准,以及是否满足安全要求,或能否达到径向注浆、填充注浆后隧道周围渗漏水明显减少、变形得到明显控制的标准;

监测数据判定单元,用于通过监测反馈的结果,判断注浆加固效果是否达到工程要求。

6.如权利要求1所述的旋喷注浆加固过程监控系统,其特征在于,所述施工参数控制模块包括:

钻进参数检测单元,用于检测高压旋喷钻机旋喷过程中的钻机动作参数;

注浆参数检测单元,用于检测旋喷过程中的流体参数;

数据处理单元,用于接收所述钻进参数检测单元和/或注浆参数检测单元的检测结果,并进行处理以获得所述高压旋喷钻机的多项作业参数。

7.如权利要求6所述的旋喷注浆加固过程监控系统,其特征在于,所述钻进参数检测单元包括:

通过拉线长度传感器检测动力头的运动位移;所述钻进参数检测单元包括接近开关和可拆卸地嵌套在动力头旋转部位的测速齿盘,所述接近开关能够检测所述测速齿盘转动的齿数来获得钻头转速;所述钻进参数检测单元还通过推进压力传感器检测推进马达进油回路压力;

所述注浆参数检测单元还通过泥浆泵接近传感器检测泥浆泵的泵送频率,并通过所述无线通信模块发送给所述数据处理单元,间接得到泥浆流量。

8.一种应用如权利要求1~7任意一项所述的旋喷注浆加固过程监控系统的旋喷注浆加固过程监控方法,其特征在于,所述旋喷注浆加固过程监控方法包括以下步骤:

步骤一,预先存储或设置相应监测控制指标以及各项检测标准;

步骤二,用于基于相应检测控制指标以及检测标准进行曲线分析、涌水量对比、填充率分析、取芯孔监测、检查孔监测、渗透系数监控;

步骤三,利用摄像设备或其他监控设备监控开挖面掌子面表征是否正常;对比注浆作业前后成果图像差异,宏观判断注浆效果;

步骤四,通过施工参数控制器根据设置的钻杆旋喷转动速度、钻进速度、旋转方式、提拔速度、喷浆、喷水和喷气压力与流量、吸排浆的压力与流量,控制旋喷钻头的运动轨迹、坐标位置、旋喷加固体的尺寸和材料用量;

步骤五,通过压力传感器监测旋喷区域的压力值;当步骤二、步骤四中任意一项监测项目无法达到监测标准时,利用报警装置进行报警提示;

步骤六,通过存储器存储录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据;

步骤七,通过无线通信的方式进行数据的传输;通过移动终端接收监控的实时数据,并进行旋喷注浆加固过程监控系统的远程操控;

步骤八,通过显示屏输出并显示录入的监测控制指标、监控图像、施工参数、旋喷区域压力值、监控量测结果、注浆效果以及报警信息的实时数据。

9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品,包括计算机可读程序,供于电子装置上执行时,提供用户输入接口以实施如权利要求1~7任意一项所述的旋喷注浆加固过程监控系统。

10.一种计算机可读存储介质,储存有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1~7任意一项所述的旋喷注浆加固过程监控系统。

技术总结
本发明属于旋喷注浆加固监控技术领域,公开了一种旋喷注浆加固过程监控系统及方法,录入监测控制指标;全面监控模块用于监控注浆孔堵水率、浆液填充率是否满足标准;引孔监控模块用于检测取芯孔、检查孔质量,同时监控渗透系数是否满足标准;施工过程监控模块用于监控开挖面掌子面表征是否正常;雷达监控模块用于对比注浆作业前后成果图像差异,宏观判断注浆效果;输出模块用于输出监控量测结果;警示模块用于当监控量测结果不满足标准时,进行报警。本发明提供的下穿道路施工监控量测系统及方法能够解决现有人工道路施工监测的缺陷,全面、有效、准确的监控整个施工过程,同时给出精准的量测指标,实现旋喷注浆加固施工质量的全面监控。

技术研发人员:张绍宽;王伟东;孙善辉;张昆;黄巍;顾学建;刘志权;李伟杰;张忠杰;管蕾;杨韦一;吴孔勇;赵洪彬;张燕影;段赛;鲁云鹏;王朝磊;王凯发;陈希;袁基林
受保护的技术使用者:中铁隧道集团二处有限公司
技术研发日:2020.01.08
技术公布日:2020.06.05

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