囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统及方法，包括注浆系统、监测系统、控制系统以及数据显示及处理系统，注浆系统包括浆液装置、多个注浆管、以及对应于注浆管设置的多个可扩张囊袋结构，囊袋结构包括囊袋和覆盖在其外周且与其协同变形的若干电极和吸水材料，注浆管与浆液装置连通，且贯入土地层并嵌入囊袋中在控制系统的作用下向囊袋中注入浆液；控制系统包括电源控制系统和注浆控制系统；通过囊袋扩张避免浆液无序扩散，并通过电渗实时消散扩张引起的超孔压并加固土体，两者联合作用有效提高隧道抬升效率、降低隧道结构损伤。损伤。损伤。

【技术实现步骤摘要】
囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统及方法


[0001]本专利技术涉及隧道与地下工程
，具体涉及一种囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统。此外，本专利技术还涉及一种囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控方法。

技术介绍

[0002]盾构法是建造城市轨道交通、市政管廊等地下线状基础设施的最主要工法。盾构隧道为管片拼装结构，其环间接头易发生张开和错台，引起环缝渗漏水和结构开裂破损，进而威胁隧道结构安全和列车运行，缩短隧道服役寿命。截至上一年年底，全国已有53座城市开通轨道交通，其中以上海、杭州等为代表的软土地区城市运营里程约占全国总运营里程的40％。我国滨海地区广泛分布结构性软黏土，其具有含水率高、压缩性强、灵敏度高等特点。盾构掘进、地质环境变化、近接施工等极易强烈扰动该类地层，进而产生超孔压并破坏土体胶结特性和天然组构，导致运营盾构隧道发生过大沉降和病害。
[0003]下卧地层注浆是盾构隧道过大沉降治理的常用技术手段，但目前对结构性黏土地层尚面临三个方面的技术瓶颈：(1)浆液流动不可控，效率低；(2)超孔压消散缓慢，易造成隧道抬升后再沉降；(3)抬升过程隧道上覆地层土拱不断演化，导致抬升阻力不断增大，加剧隧道横截面不利受力状态和结构损伤。例如，为控制和调整某市地铁2号线某区间双圆盾构隧道过大不均匀沉降，在隧道底部进行分阶段微扰动注浆，隧道在各注浆阶段结束后均发生明显再沉降，最终抬升量相比峰值抬升量减少53％。
[0004]因此，目前亟需一套适用于结构性软黏土地层盾构隧道沉降高效调控方法。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中结构性软黏土地层的盾构隧道在抬升后再沉降的缺陷，从而提供一种适用于结构性软黏土地层的囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统。
[0006]本专利技术要解决的另一个技术问题在于提供一种上述隧道沉降高效调控系统的调控方法。
[0007]囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统，包括注浆系统、监测系统、控制系统以及数据显示及处理系统，
[0008]所述注浆系统包括浆液装置、多个注浆管、以及对应于所述注浆管设置的多个可扩张囊袋结构，所述囊袋结构包括囊袋和覆盖在其外周且与其协同变形的若干电极和吸水材料，所述注浆管与所述浆液装置连通，且贯入土地层并嵌入所述囊袋中在所述控制系统的作用下向所述囊袋中注入浆液；
[0009]所述控制系统包括电源控制系统和注浆控制系统，所述电源控制系统与所述囊袋的各个电极相连，对电极的电势、阴阳极属性、以及各回路中的电压、电流参数进行调节，所述注浆控制系统对各个所述注浆管的注入量、注入流速和注浆压力或其他注入参数进行调节；
[0010]所述数据显示及处理系统，实时显示所述监测系统的监测数据并对所述电源控制系统和所述注浆控制系统进行调控。
[0011]还包括抽水系统，所述抽水系统包括抽水泵以及抽水管，所述囊袋上的吸水材料所吸收的水通过所述抽水系统排出。
[0012]所述监控系统包括根据监测点设于隧道内的多个隧道变形传感器，对隧道竖向位移和收敛变形进行实时监测；所述隧道变形传感器的设置位置至少包括隧道管片的顶部和隧道道床。
[0013]所述囊袋采用橡皮膜材质制成。
[0014]基于如上所述的囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统的调控方法，包括以下步骤：
[0015]S1.确定需要进行抬升的区域范围和抬升目标值；
[0016]S2.确定监测点并安装监测系统，并确定注浆孔位置；
[0017]S3.在确定的注浆孔位置安装含囊袋的注浆管，其中囊袋外贴有电极和吸水材料；
[0018]S4.数据显示及处理系统根据监测系统的监测启动并控制电源控制系统和注浆控制系统，电源控制系统对囊袋上的各个电极进行单独控制，注浆控制系统启动并控制注浆系统开始注浆；
[0019]S5.若监测系统监测到抬升达到目标值，则所述数据显示及处理系统关闭所述控制电源控制系统和注浆控制系统。
[0020]根据S1确定的抬升目标值，在数据显示及处理系统中预设控制程序。
[0021]电源控制系统对电极的调控参数包括电极的电势、阴阳极属性、以及各回路中的电压、电流参数。
[0022]注浆控制系统对各个所述注浆管的调控参数包括注入量、注入流速和注浆压力。
[0023]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0024]1、本专利技术一方面通过囊袋扩张避免浆液无序扩散，另一方面通过电渗实时消散扩张引起的超孔压并加固土体，两者联合作用有效提高隧道抬升效率、降低隧道结构损伤。
[0025]2、本专利技术通过电源控制系统和注浆控制系统，对电极和注浆进行调控进而实现对隧道沉降的各个沉降点的的高效调节；同时，通过抽水系统及时抽除电渗所集聚的水，提高固化效率。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术所述的囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统示意图；
[0028]图2为本专利技术所述的囊袋与注浆管设置示意图；
[0029]图3为本专利技术所述的囊袋结构示意图；
[0030]图4为本专利技术所述的电渗效果示意图；
[0031]图5为本专利技术所述的囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控方法示意图；
[0032]图6为本专利技术所述的囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控原理示意图
[0033]附图标记说明：
[0034]1‑
隧道管片，2
‑
隧道道床，3
‑
隧道变形传感器，4
‑
注浆管，5
‑
囊袋结构，6
‑
导线，7
‑
浆液传输管，8
‑
数据传输线，9
‑
电源控制系统，10
‑
注浆控制系统，11
‑
浆液罐，12
‑
数据显示及处理系统，13
‑
抽水泵，14
‑
浆液，15
‑
囊袋，16
‑
电极，17
‑
吸水材料；18
‑
抽水管。
具体实施方式
[0035]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统，包括注浆系统、监测系统、控制系统以及数据显示及处理系统(12)，其特征在于，所述注浆系统包括浆液装置、多个注浆管(4)、以及对应于所述注浆管(4)设置的多个可扩张囊袋结构(5)，所述囊袋结构(5)包括囊袋(15)和覆盖在其外周且与其协同变形的若干电极(16)和吸水材料(17)，所述注浆管(4)与所述浆液装置连通，且贯入土地层并嵌入所述囊袋(15)中在所述控制系统的作用下向所述囊袋(15)中注入浆液(14)；所述控制系统包括电源控制系统(9)和注浆控制系统(10)，所述电源控制系统(9)与所述囊袋(15)的各个电极(16)相连，对电极(16)的电势、阴阳极属性、以及各回路中的电压、电流参数进行调节，所述注浆控制系统(10)对各个所述注浆管(4)的注入量、注入流速和注浆压力或其他注入参数进行调节；所述数据显示及处理系统(12)，实时显示所述监测系统的监测数据并对所述电源控制系统(9)和所述注浆控制系统(10)进行调控。2.根据权利要求1所述囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统，其特征在于，还包括抽水系统，所述抽水系统包括抽水泵(13)以及抽水管(18)，所述囊袋(15)上的吸水材料(17)所吸收的水通过所述抽水系统排出。3.根据权利要求1所述囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统，其特征在于，所述监控系统包括根据监测点设于隧道内的多个隧道变形传感器(3)，对隧道竖向位移和收敛变形进行实时监测；所述隧道变形传感器(3)的设置位置至少包括隧道管片(1)的顶部和隧道道...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡衍，赵荣，陈仁朋，陈曈，杨微，刘源，吴怀娜，程红战，王瀚霖，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：