适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法及系统，该方法包括：1）采集各个钻孔的原状土试样和钻孔信息以及岩土工程原位测试数据；2）开展室内土工试验，获取地基土的物理力学参数；3）建立岩土工程勘察数据库；4）形成三维地质模型；5）开展初始设计配合比试验；6）自动配制满足待加固软弱地基所需的固化浆液；7）将配制得到的固化浆液注入待加固软弱地基中进行原位搅拌施工，待固化浆液与待加固软弱地基混合且固化后，完成待加固软弱地基的原位加固处理。本发明专利技术极大提高了大面积软弱地基原位搅拌加固的工程实施效率、质量与智能化水平，同时实现了工程建设各环节数据的双向流动，有利于推动行业技术发展与进步。有利于推动行业技术发展与进步。有利于推动行业技术发展与进步。

【技术实现步骤摘要】
适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法及系统


[0001]本专利技术属于地基处理
，涉及一种软弱地基原位加固的施工方法及系统，尤其涉及一种适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法及系统。

技术介绍

[0002]工程建设中，经常碰到施工场地内存在大面积软弱土层的情况，这些软弱土层在变形、渗透、地基承载力和稳定性等方面通常不能满足工程需求，采用搅拌法对其进行原位加固是一种常见的地基处理措施。通过特制的搅拌机械，将水泥(或石灰)等固化剂材料送入软弱土层中，就地将软土和固化剂材料(浆液或粉体)进行强制搅拌，通过一系列物理
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化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固土，从而提高地基强度，减小地基变形。以深层水泥土搅拌法为例，通常是按照最软弱土层确定水泥掺量、提升速度等参数，且在施工时保持相关参数不变，力求喷浆均匀与搅拌均匀。然而，这种做法未考虑实际地基土沿深度分布的成层性，特别是对于大面积软弱地基，地基土的空间差异性很大，对于土质条件较好的土层，将适用于最软弱土层的水泥掺量等参数应用于整个加固深度范围将造成极大的浪费。同时，大量工程实践表明，当土层条件较好时，往往减缓下钻速度甚至阻碍下钻，在喷浆速度保持不变的情况下，硬土层中喷入过多的水泥浆将导致软弱土层中的喷浆量不足，进而影响搅拌加固效果。
[0003]工程设计中，通常建议根据土层分布情况考虑变参数施工，但是在实际施工过程中，则完全由现场操作人员自主根据预先的计划，在不同深度处人为改变喷浆量、搅拌轴转速等施工参数，对于大面积软弱地基的处理，不仅自动化程度低、施工效率不高，而且过于依赖操作人员的经验、操作水平和责任心，可靠度不高。公告号CN 110485409 A的专利文件公开了一种基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法，但要求在外围桩中含有敏感材料，且在芯桩上设置探测感知元件，然后共同组成测量系统。显然，对于大面积场地的软弱土层处理，是无法预先在土层中设置敏感材料的，上述方法不具备可行性。公告号CN 113073652 A的专利文件公开了一种基于物联网的全方位高压喷射注浆设备及其施工方法，通过布设声波测井仪等监测传感器，将高压喷射注浆施工过程中的信息进行汇总分析后，用于指导施工参数随地层性质变化的调整以及施工质量的控制。但是，该方法仍局限于在施工环节采取被动的“监测
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反馈
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改进”的思路，不仅措施后置，而且监测和调节范围也较为有限，没有预先充分利用岩土工程勘察阶段的外业钻探数据、室内土工试验数据，以及室内固化土配合比试验和现场预搅拌试验阶段产生的庞大数据资料，从而缺乏对大面积场地总体土层分布情况的宏观认识，在实际施工过程中，往往被不断出现的新问题所牵扯，疲于“救火”，容易陷于被动。
[0004]在进行地基处理之前，为确定合适的加固参数，需进行详细的岩土工程勘察工作，岩土工程勘察的结果将作为后续一系列设计与施工的重要依据。传统的岩土工程勘察通常将外业钻探所得芯样，由编录人员在现场对各岩土层进行识别划分，手写记录各岩土层的层序、层深、厚度、名称及描述等信息，然后再人工录入勘察软件系统生成各类图表文件。这
一过程中，现场记录及录入等人工输入环节容易产生数据错漏等问题，往往需要耗费大量人力物力去解决，不仅效率较低，而且芯样性状的判断识别往往依赖于现场工程师的理论及经验水平。虽然行业内也已推出不同的勘察软件、设备及相关技术来解决岩土工程勘察中的数据处理问题，但目前各勘察环节的数据仍然不能完全共享，从而降低了各系统的使用效率，造成数据资源的浪费。
[0005]综上所述，在我国工程建设质量要求和固化剂材料以及人力成本飙升的背景下，针对大面积软弱地基处理，上述传统的原位搅拌加固施工工法，以及岩土工程勘察外业与内业工作模式的效率问题日益凸显。无论是原位搅拌施工还是岩土工程勘察，都对施工设备、施工工法及数据管理系统提出了智能化、自动化和信息共享互联的要求。

技术实现思路

[0006]为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法及系统。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法，其特征在于：所述适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法包括以下步骤：
[0009]1)通过智能钻探设备采集待加固软弱地基的施工现场的各个钻孔的原状土试样和钻孔信息，通过智能原位测试设备采集待加固软弱地基的岩土工程原位测试数据；
[0010]2)针对步骤1)采集得到的原状土试样开展室内土工试验，获取地基土的物理力学参数；
[0011]3)结合步骤1)所得到的钻孔信息和岩土工程原位测试数据以及步骤2)所得到的地基土物理力学参数，建立岩土工程勘察数据库；
[0012]4)根据步骤3)所得到的岩土工程勘察数据库，对待加固软弱地基的施工现场的地层情况进行岩土工程三维地质建模，形成三维地质模型；
[0013]5)针对步骤1)采集得到的原状土试样开展初始设计配合比试验，确定满足软弱地基原位加固设计要求所需要的固化浆液类别、参数、掺量以及固化时间等；
[0014]6)根据步骤3)所建立的岩土工程勘察数据库和步骤5)所得到的初始设计配合比试验结果，自动配制满足待加固软弱地基所需的固化浆液，并进行现场试搅拌试验，确定固化浆液的施工性能和现场固化效果满足设计要求；
[0015]7)根据步骤4)构建得到的三维地质模型，将步骤6)配制得到的固化浆液注入待加固软弱地基中进行原位搅拌施工，待固化浆液与待加固软弱地基混合且固化后，完成待加固软弱地基的原位加固处理。
[0016]作为优选，本专利技术所提供的步骤1)的岩土工程智能原位测试设备包括：静力触探试验仪、标准贯入试验分析仪、十字板剪切仪、自动控制旁压仪等。
[0017]作为优选，本专利技术所提供的步骤7)的具体实现方式是：
[0018]7.1)基于卫星定位技术对搅拌设备进行自动定位，同时根据三维地质模型中待加固软弱地基的施工位置坐标，规划搅拌设备行走路线；
[0019]7.2)根据三维地质模型中不同施工位置的坐标，确定该施工位置的地层分布，结合步骤5)的初始设计配合比试验结果及步骤6)的现场试搅拌试验数据，编制施工控制程
序，所述施工控制程序包括搅拌设备的移动速度、工作深度、搅拌时的喷浆量、下钻速度以及搅拌轴转速等；
[0020]7.3)根据步骤7.1)制定的搅拌设备行走路线，按照步骤7.2)所设定的施工控制程序，对待加固软弱地基中进行喷浆及搅拌施工，待固化浆液与待加固软弱地基混合且固化后，完成待加固软弱地基的原位加固处理。
[0021]作为优选，本专利技术所提供的步骤7)在步骤7.3)之后还包括：
[0022]7.4)实时采集待加固软弱地基的施工数据，根据施工数据对施工控制程序进行优化修正，根据优化修正后的施工控制程序对待加固软弱地基中进行喷浆及搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法，其特征在于：所述适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法包括以下步骤：1）通过智能钻探设备采集待加固软弱地基的施工现场的各个钻孔的原状土试样和钻孔信息，通过智能原位测试设备采集待加固软弱地基的岩土工程原位测试数据；2）针对步骤1）采集得到的原状土试样开展室内土工试验，获取软弱地基土的物理力学参数；3）结合步骤1）所得到的钻孔信息和岩土工程原位测试数据以及步骤2）所得到的地基土物理力学参数，建立岩土工程勘察数据库；4）根据步骤3）岩土工程勘察数据库，对待加固软弱地基的施工现场的地层情况进行岩土工程三维地质建模，形成三维地质模型；5）针对步骤1）采集得到的原状土试样开展初始设计配合比试验；6）根据步骤3）建立的岩土工程勘察数据库和步骤5）的初始设计配合比试验结果，自动配制满足待加固软弱地基所需的固化浆液，并进行现场试搅拌试验；7）根据步骤4）构建得到的三维地质模型，将步骤6）配制得到的固化浆液注入待加固软弱地基中进行原位搅拌施工，待固化浆液与待加固软弱地基混合且固化后，完成待加固软弱地基的原位加固处理。2.根据权利要求1所述的适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法，其特征在于：所述步骤7）的具体实现方式是：7.1）基于卫星定位技术对搅拌设备进行自动定位，同时根据三维地质模型中待加固软弱地基的施工位置坐标，规划搅拌设备行走路线；7.2）根据三维地质模型中不同施工位置的坐标，确定该施工位置的地层分布，结合步骤5）的初始设计配合比试验结果及步骤6）的现场试搅拌试验数据，编制施工控制程序，所述施工控制程序包括搅拌设备的移动速度、工作深度、搅拌时的喷浆量、下钻速度以及搅拌轴转速；7.3）根据步骤7.1）制定的搅拌设备行走路线，按照步骤7.2）所设定的施工控制程序，对待加固软弱地基中进行喷浆及搅拌施工，待固化浆液与待加固软弱地基混合且固化后，完成待加固软弱地基的原位加固处理。3.根据权利要求2所述的适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法，其特征在于：所述步骤7）在步骤7.3）之后还包括：7.4）实时采集待加固软弱地基的施工数据，根据施工数据对施工控制程序进行优化修正，根据优化修正后的施工控制程序对待加固软弱地基中进行喷浆及搅拌施工，完成待加固软弱地基的原位加固处理。4.根据权利要求3所述的适用于大面积软弱地基原位加固的智能施工方法，其特征在于：所述步骤7.4）的具体实现方式是：实时采集待加固软...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹文昭，吴旭君，于至海，闫贵海，谌越，蒋毅，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：