一種巖溶土洞區(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖溶土洞區(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置，包括鋼筋混凝土格構(gòu)梁（1）、帶應(yīng)力計的鋼筋（2）、土工格柵（3）、數(shù)據(jù)采集器（4）、通訊管線（5）、遠程控制中心（6），其特征是：所述的鋼筋混凝土格構(gòu)梁（1）與土工格柵（3）既作為整體承擔(dān)路基（9）重量跨越淺層巖溶土洞（7）及深層巖溶（8）的承載結(jié)構(gòu)，又通過在鋼筋混凝土格構(gòu)梁（1）布設(shè)帶應(yīng)力計的鋼筋（2），按照一定的時間間隔，通過數(shù)據(jù)采集器（4）測量帶應(yīng)力計的鋼筋（2）的受力，可以分析巖溶跨越區(qū)域路基各個斷面的下沉變形狀態(tài)，當(dāng)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(yù)警，并利用土工材料抗拉強度、混凝土格構(gòu)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(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖溶土洞區(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置，特別是對于蜂窩狀、串狀的連片巖溶土洞地區(qū)的溶洞，通過本專利鋼筋混凝土格構(gòu)梁對巖溶土洞區(qū)路基進行加勁處治，同時，通過數(shù)據(jù)采集器測量帶應(yīng)力計的鋼筋的受力，可以分析巖溶跨越區(qū)域路基各個斷面的下沉變形狀態(tài)，對出現(xiàn)變形較大、即將發(fā)生的塌陷進行預(yù)警，達到處治、預(yù)警一體化的整治目的，是一個對勘察要求低、經(jīng)濟、實用的巖溶土洞處治與預(yù)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]巖溶土洞在我國分布廣泛，巖溶土洞會因為巖溶頂板、土層在外界干擾下不斷損傷、潛蝕而發(fā)生塌陷。巖溶土洞塌陷如果發(fā)生在高等級公路路基范圍內(nèi)，則可造成車毀人亡的重大災(zāi)害。因此在高速公路建設(shè)中，對于巖溶土洞的處治非常重視。目前采用較多的巖溶土洞的處治方法有:填充法、蓋板跨越法、洞內(nèi)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(zhì)條件。這恰恰是目前巖溶土洞勘察手段難以做到的。由于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(fēng)險始終存在，特別是對于蜂窩狀、串狀的連片巖溶土洞地區(qū)的公路建設(shè)中路基的穩(wěn)定性一直是該區(qū)域的技術(shù)難題，由于土洞、巖溶往往是由于地下水長期沖刷、沖蝕形成，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筑片石等方法處治，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、巖溶被沖刷、沖蝕引發(fā)路基塌陷，是運營者心中的不定時炸彈。如何經(jīng)濟、妥善處治好這些隱伏的“炸彈”是高速公路建設(shè)成敗的關(guān)鍵之一。
[0003]本發(fā)明采用的鋼筋混凝土格構(gòu)梁對巖溶土洞區(qū)路基進行加勁處治，是一個對勘察要求低、經(jīng)濟、實用的巖溶土洞處治方法，對道路運營中的土洞塌陷后的路基有一定支撐作用；同時，通過數(shù)據(jù)采集器測量帶應(yīng)力計的鋼筋的受力，可以分析巖溶跨越區(qū)域路基各個斷面的下沉變形狀態(tài)，當(dāng)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(yù)警，為交通組織、警戒搶險贏得時間；此外，一旦有塌陷發(fā)生，土工材料首先斷裂，交叉格梁仍可支撐路基，避免大規(guī)模塌陷發(fā)生，也可避免車輛落入洞內(nèi)。搶險工作變得更安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]巖溶土洞會因為巖溶頂板、土層在外界干擾下不斷損傷、潛蝕而發(fā)生塌陷。巖溶土洞塌陷如果發(fā)生在高等級公路路基范圍內(nèi)，則可造成車毀人亡的重大災(zāi)害。路基是線性的、連續(xù)的結(jié)構(gòu)，如果要完全查明的話，需要探測的面積遠大于離散的橋梁樁基。因此，在大部分情況下，很難完全查明路基下巖溶土洞的準(zhǔn)確分布。當(dāng)然如果進行大量細致的工作，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(jīng)費也會相當(dāng)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(fēng)險始終存在。實際工程中，往往對該區(qū)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后是不做處理的。但由于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(fā)生沖蝕、沖刷的情況，隨著巖溶土洞沖刷體積不斷增大，在公路運移的實際過程中發(fā)生的突然塌陷也是屢見不鮮，路線上大范圍存在的巖溶土洞不僅是建設(shè)者面臨的巨大困難，也是運營者心中的不定時炸彈。如何經(jīng)濟、妥善處治好這些隱伏的“炸彈”是高速公路建設(shè)成敗的關(guān)鍵之一，。本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題是提供一種在巖溶土洞區(qū)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(qū)路基運營時的安全提供預(yù)警及智能監(jiān)測裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種巖溶土洞區(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置，包括鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)、帶應(yīng)力計的鋼筋(2)、土工格柵(3)、數(shù)據(jù)采集器
(4)、通訊管線(5)、遠程控制中心(6)，其特征是:所述的鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)和土工格柵
(3)作為巖溶土洞區(qū)路基的承載結(jié)構(gòu)，根據(jù)土洞的深淺和密集情況，設(shè)計其格構(gòu)梁厚度和格構(gòu)梁截面，在鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)上側(cè)鋪設(shè)土工格柵(3)，當(dāng)塌陷發(fā)生，土工格柵(3)首先斷裂，鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)仍可支撐路基，避免大規(guī)模塌陷發(fā)生，也可避免車輛落入洞內(nèi)。搶險工作變得更安全。
[0006]所述的帶應(yīng)力計的鋼筋(2)、數(shù)據(jù)采集器(4)通訊管線(5)、遠程控制中心(6)，構(gòu)成了裝置的預(yù)警系統(tǒng)，其中帶應(yīng)力計的鋼筋(2)將鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)的受力狀況轉(zhuǎn)化為電信號，傳遞致數(shù)據(jù)采集器(4)，感應(yīng)巖溶跨越區(qū)域路基各個斷面的下沉變形狀態(tài)，最終通過通訊管線(5)，將其監(jiān)測預(yù)警值顯示于遠程控制中心(6)。所述的遠程控制中心(6)接受來自數(shù)據(jù)采集器(4)的受力值，并與設(shè)計閾值進行對比，對于超過閾值的進行預(yù)警，起到安全監(jiān)測的目的。
[0007]對道路運營中的土洞塌陷后的路基有一定支撐作用，即允許地基中的土洞發(fā)生一定的塌陷，可以降低建設(shè)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(fā)生，土工材料首先斷裂，交叉格梁仍可支撐路基，避免大規(guī)模塌陷發(fā)生，也可避免車輛落入洞內(nèi)。搶險工作變得更安全。格梁對搶險設(shè)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，因此給后續(xù)的土洞處治方案決策提供更大的余地。
[0008]綜上所述，本發(fā)明對道路運營中土洞塌陷后的路基有一定支撐作用，允許地基中土洞發(fā)生一定的塌陷，可以降低建設(shè)過程中巖溶土洞勘察要求，且能提供路基穩(wěn)定性安全預(yù)警的智能裝置。其裝置結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，人工作業(yè)強度低的有點。特別適用于路基基底出現(xiàn)蜂窩狀或串狀的深溶洞區(qū)域，或者有片狀溶洞的區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是一種巖溶土洞區(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)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(qū)區(qū)域路基(9)基底地面以下埋設(shè)鋼筋混凝土格構(gòu)梁(1)，然后在鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)上鋪設(shè)土工格柵(3)；如果溶洞平面尺寸過大，可在格梁一些節(jié)點位置設(shè)置微型樁，對鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)進行支撐，避免格梁截面積過大。
[0012]根據(jù)土洞的深淺和密集情況，設(shè)計其格構(gòu)梁厚度和格梁截面，再將帶應(yīng)力計的鋼筋(2)以不同的監(jiān)測模塊安裝至鋼筋混凝土格構(gòu)梁(1)，通過安裝的帶應(yīng)力計的鋼筋(2)將鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)的受力狀況轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號，以數(shù)據(jù)采集器(4)按一定的時間間隔采集數(shù)據(jù)，獲得鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)的受力數(shù)據(jù)，并將受力數(shù)據(jù)通過通訊管線(5)傳到遠程控制中心(6)，可以獲取監(jiān)測的巖溶土洞跨越區(qū)域路基各個斷面基底的下沉變形狀態(tài)，當(dāng)變形值超過設(shè)定的預(yù)警值時，進行報警提示，對變形狀態(tài)異常斷面采用相應(yīng)的地質(zhì)雷達等確定巖溶土洞塌陷位置，并采取相應(yīng)注漿等方法進行填充密實，避免發(fā)生突然塌陷造成的車輛、人員損失，阻斷交通，起到安全監(jiān)測的目的。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明公開了一種巖溶土洞區(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置，包括鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)、帶應(yīng)力計的鋼筋(2)、土工格柵(3)、數(shù)據(jù)采集器(4)、通訊管線(5)、遠程控制中心(6)，其特征是:所述的鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)和土工格柵(3)作為巖溶土洞區(qū)路基的承載結(jié)構(gòu)，根據(jù)土洞的深淺和密集情況，設(shè)計其格構(gòu)梁厚度和格構(gòu)梁截面，在鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)上下兩側(cè)鋪設(shè)土工格柵(3)，當(dāng)巖溶土洞沉陷時，鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)與土工格柵(3 )仍可支撐路基，避免車輛落入洞內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖溶土洞區(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置，其特征是:所述的鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)以交叉格梁形式埋設(shè)到地基表面以下，在格梁上方鋪設(shè)土工格柵，一旦有塌陷發(fā)生，土工格柵(3)首先斷裂，交叉格梁仍可支撐路基，延緩大規(guī)模塌陷發(fā)生，為搶險與處治贏得時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的巖溶土洞區(qū)路基水平加勁處治與塌陷預(yù)警裝置，其特征是:所述的鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)不僅起到支承路基的作用，在鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)內(nèi)部布設(shè)有帶應(yīng)力計的鋼筋(2)，以數(shù)據(jù)采集器(4)按一定的時間間隔采集數(shù)據(jù)，獲得鋼筋混凝土格構(gòu)梁(I)的受力數(shù)據(jù)，并將受力數(shù)據(jù)通過通訊管線(5)傳到遠程控制中心(6)，可以獲取監(jiān)測的巖溶土洞跨越區(qū)域路基各個斷面基底的下沉變形狀態(tài)，當(dāng)變形值超過設(shè)定的預(yù)警值時，進行報警提示，對變形狀態(tài)異常斷面采用相應(yīng)的地質(zhì)雷達等確定巖溶土洞塌陷位置，并采取相應(yīng)注漿等方法進行填充密實，避免發(fā)生突然塌陷造成的車輛、人員損失，阻斷交通，起到安全監(jiān)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】劉建華, 劉曉明 申請人:劉建華