【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地下施工，具体涉及一种基于复合囊体的土体变形控制系统。
技术介绍
1、目前国家经济快速发展，城市化建设不断推进，城市人口不断增加，地下空间的开发变得愈发重要。为了解决城市空间不足以及交通拥堵等问题，各大中城市兴建高层建筑并开发地下空间。为兴建高层建筑和开发地下空间而进行基坑施工不可避免地引起周边地下隧道以及已有建筑的变形。
2、囊体扩张技术作为一种新的主动控制技术，可对地下土体的位移有效纠偏。目前的囊体扩张技术在囊体预埋前，根据已知的土体参数及基坑开挖信息预测地下土体位移，从而预设囊体扩张体积，而扩张体积不可改变；因此当预测土体位移与实测不符时，囊体扩张对地下土体位移无法良好纠偏。此外，传统囊体的扩张体积不能精细化控制。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于复合囊体的土体变形控制系统，包括：控制装置、若干应力测量装置、注浆装置、绳索控制中心和复合囊体；
2、所述复合囊体由三层套设在一起的囊体组合而成，所述三层囊体均由弹性材料制成，且由内到外的各层囊体的扩张弹性逐层递减，最大扩张体积逐层递减；
3、所述注浆装置包括非凝型浆液池、凝型浆液池、非凝型注浆管和凝型注浆管；非凝型浆液通过非凝型注浆管注入至内层囊体与中间层囊体之间的空间，凝型浆液通过凝型注浆管注入至内层囊体内的空间中；
4、外层囊体与中间层囊体之间设置有多个竖向布置的连杆组件，多个连杆组件沿周向均匀布置；
5、所述复合囊体和
6、绳索控制中心与控制装置相连，且收集有若干绳索，每根绳索均延伸至复合囊体内并与所述连杆组件相连，连杆组件的两端分别与两根绳索相连，控制装置通过绳索控制中心实时调节绳索的长度，进而改变相应的连杆组件的扩张大小，改变复合囊体扩张后的最终形状。
7、进一步地，所述土体变形控制系统还包括立管，所述立管贯穿设置在所述复合囊体中，且所述复合囊体依旧保持密封。
8、进一步地，所述注浆装置还包括非凝型浆液电磁阀门、凝型浆液电磁阀门，且非凝型浆液电磁阀门、凝型浆液电磁阀门均与所述控制模块相连，当浆液需要流动时，控制模块会打开控制浆液流动的相应的电磁阀门；所述非凝型浆液通过非凝型注浆管注入至内层囊体与中间层囊体之间的空间；所述凝型浆液通过凝型注浆管注入至内层囊体内的空间中；位于复合囊体内的非凝型注浆管与凝型注浆管均设置在立管中。通过设置不同囊体不同的扩张弹性，使得外层囊体能够保护连杆，中间层囊体和连杆组件能够控制复合囊体的形状，内层囊体通过膨胀置换内层囊体与中间层囊体之间的浆液。
9、进一步地，所述连杆组件由若干连杆和若干铰组成，相邻的两根连杆通过铰连接，每个连杆组件两端的两根连杆均通过铰与绳索连接；通过调节绳索的收放长度能够改变每一个连杆组件的扩张大小。
10、进一步地，位于所述复合囊体内的绳索布置在所述立管中，便于所述绳索的收放；位于所述复合囊体外的绳索收集在绳索控制中心内；所述立管上还设置有控制绳索转向的滑轮，所述滑轮还能够避免绳索与立管发生摩擦。
11、进一步地，所述非凝型浆液为水；所述凝型浆液为水泥砂浆。
12、本专利技术还提供了一种采用所述土体变形控制系统的在基坑开挖时纠偏土体的方法，包括如下步骤：
13、将应力测量装置布设于未挖掘的基坑旁的待纠偏土体内，在基坑开挖前，应力测量装置监测其所布设位置处的土体的应力值并作为预设应力值；基坑开挖时，应力测量装置实时监测土体的应力值，当某一应力测量装置的监测应力值小于0.8倍预设应力值或大于1.2倍预设应力值时，在该应力测量装置旁埋设复合囊体，控制模块改变朝向该应力测量装置的连杆组件对应的绳索的长度来扩张该连杆组件，并向内层囊体与中间层囊体之间的空间注入非凝型浆液，直至中间层囊体达到连杆组件的预定形状；当该应力测量装置的监测应力值等于预设应力值时，不再改变连杆组件的扩张大小；
14、在设置复合囊体对土体进行初步纠偏后，随着基坑开挖过程的进行，土体的应力值还会发生变化；此时，当控制模块监测到当前土体内的某一应力测量装置测量的应力值小于0.8倍的该应力测量装置的预设应力值时，控制模块增加朝向该应力测量装置的连杆组件对应的绳索的长度来扩张该连杆组件，并继续填充非凝型浆液；当监测到应力值大于1.2倍预设应力值时，缩短对应绳索的长度来收缩连杆组件，使非凝型浆液排出；
15、在基坑开挖完成后，采用凝型浆液对非凝型浆液进行置换，凝型浆液通过凝型注浆管注入内层囊体内的空间中，内层囊体膨胀变大，中间层囊体内的非凝形浆液被挤出并通过非凝型注浆管流回非凝型浆液池；待复合囊体内凝型浆液完全凝固时，注浆完成。
16、与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
17、1)因为在施工过程中，待纠偏土体内的应力值可能发生变化，而本专利技术先使用非凝型浆液对复合囊体进行扩张，当发现监测应力值未达到预设应力值时，可继续填充非凝型浆液；当监测应力值超过预设应力值时，可使非凝型浆液排出；做到了复合囊体扩张形状可变，因此克服了现有技术中扩张体积不可改变的问题，从而能够对地下土体位移进行更好的纠偏；
18、2)当监测应力值未达到预设应力值时，可以增加某几根绳索的长度来调整囊体的局部扩张，更精细化且准确地扩张复合囊体的体积；当监测应力值超过预设应力值时，可以缩短某几根绳索的长度来调整囊体的局部收缩，准确地收缩复合囊体的体积，因此克服了现有技术中不能精细化控制扩张体积的问题，从而能够对地下土体位移进行更好的纠偏。
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1.一种基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，包括：控制装置、若干应力测量装置、注浆装置、绳索控制中心和复合囊体；
2.根据权利要求1所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，所述土体变形控制系统还包括立管，所述立管贯穿设置在所述复合囊体中，且所述复合囊体依旧保持密封。
3.根据权利要求1所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，所述注浆装置还包括非凝型浆液电磁阀门、凝型浆液电磁阀门、位于非凝型浆液池内的注浆泵a和位于凝型浆液池内的注浆泵b，且注浆泵a、注浆泵b、非凝型浆液电磁阀门和凝型浆液电磁阀门均与所述控制装置相连，当浆液需要流动时，控制装置会打开控制浆液流动的相应的电磁阀门与注浆泵；位于复合囊体内的非凝型注浆管与凝型注浆管均设置在立管中。
4.根据权利要求1所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，所述连杆组件由若干连杆和若干铰组成，相邻的两根连杆通过铰连接，每个连杆组件两端的两根连杆均通过铰与绳索连接；通过调节绳索的收放长度能够改变每一个连杆组件的扩张大小。
5.根据权利要求2所述的基于复合囊体
6.根据权利要求1所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，所述非凝型浆液为水；所述凝型浆液为水泥砂浆。
7.根据权利要求1所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，所述应力测量装置在水平方向上存在距离，各应力测量装置监测复合囊体外围不同方向处的待纠偏土体应力值并传输给控制装置；当某一应力测量装置监测的应力值偏离预设应力值时，控制装置控制朝向该应力测量装置方向的连杆组件的扩张大小。
8.根据权利要求7所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，当控制装置监测到当前待纠偏土体内的某一应力测量装置测量的应力值小于该应力测量装置的预设应力值时，控制装置增加朝向该应力测量装置的连杆组件对应的绳索的长度来扩张该连杆组件，并继续填充非凝型浆液；当监测到应力值大于该应力测量装置的预设应力值时，缩短对应绳索的长度来收缩连杆组件，使非凝型浆液排出。
9.一种采用权利要求7所述土体变形控制系统的在基坑开挖时纠偏土体的方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，包括：控制装置、若干应力测量装置、注浆装置、绳索控制中心和复合囊体；
2.根据权利要求1所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，所述土体变形控制系统还包括立管，所述立管贯穿设置在所述复合囊体中，且所述复合囊体依旧保持密封。
3.根据权利要求1所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，所述注浆装置还包括非凝型浆液电磁阀门、凝型浆液电磁阀门、位于非凝型浆液池内的注浆泵a和位于凝型浆液池内的注浆泵b，且注浆泵a、注浆泵b、非凝型浆液电磁阀门和凝型浆液电磁阀门均与所述控制装置相连，当浆液需要流动时，控制装置会打开控制浆液流动的相应的电磁阀门与注浆泵；位于复合囊体内的非凝型注浆管与凝型注浆管均设置在立管中。
4.根据权利要求1所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，所述连杆组件由若干连杆和若干铰组成，相邻的两根连杆通过铰连接，每个连杆组件两端的两根连杆均通过铰与绳索连接；通过调节绳索的收放长度能够改变每一个连杆组件的扩张大小。
5.根据权利要求2所述的基于复合囊体的土体变形控制系统，其特征在于，位于所述复合囊体内的绳索布置在所述立...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶袁钦，周泽灵，孙宏磊，潘孙珏徐，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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