控制注漿加固不均勻沉降自動化監(jiān)測技術(shù)

張伯夷

【摘 要】注漿加固施工是解決建筑物地面沉降問題的傳統(tǒng)方法，在注漿過程中往往會出現(xiàn)被加固對象因注漿壓力過大而發(fā)生上抬的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方法在注漿加固施工時，監(jiān)測周期長，人力成本投入大，并且經(jīng)常出現(xiàn)監(jiān)測滯后的現(xiàn)象，不能實時將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給現(xiàn)場施工人員。論文介紹的靜力水準儀自動化監(jiān)測系統(tǒng)就是目前新型的監(jiān)測方法，可以為現(xiàn)場的注漿加固施工提供及時有效的指導(dǎo)。

【Abstract】The grouting reinforcement construction is the traditional method to solve the problem of building ground settlement. In the process of grouting， the reinforced object often rises because of the excessive grouting pressure. The traditional manual monitoring method in the grouting reinforcement construction， monitoring cycle is long， labor cost is large， and often the phenomenon of monitoring lag， can not real-time feedback monitoring data to the field construction personnel. The automatic monitoring system of static level introduced in this paper is a new type of monitoring method at present， which can provide timely and effective guidance for grouting reinforcement construction on site.

【關(guān)鍵詞】注漿加固;不均勻沉降;靜力水準儀;自動化監(jiān)測

【Keywords】grouting reinforcement; uneven settlement; static level; automatic monitoring

【中圖分類號】TV223? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）10-0175-03

1 技術(shù)原理

靜力水準儀使用差動變壓器式液位計作為傳感器，型號為WY630CT-10A，該傳感器的工作是依靠差動變壓器式傳感器。一套靜力水準系統(tǒng)需要由至少兩個觀測點組成，每個觀測點需安裝至少一套靜力式水準儀，每套靜力水準儀的貯液容器之間使用通液管相互連通形成一個整體，之后在貯液容器內(nèi)注入液體，當液體液面完全靜止后，此時系統(tǒng)中所有連通容器內(nèi)的液體表面均處在同一個水準高程▽0上，隨后開啟每一容器對應(yīng)的傳感器測出初始液位值分別為：H10、H20、H30、H40……Hi0，如圖1所示。

選取一個相對恒定的點作為基準點1，測點2的地基上升，測點3的地基下沉，測點4的地基不變等，當整個系統(tǒng)內(nèi)液面達到平衡靜止后形成新的水準面▽i0，則各測點連通容器內(nèi)的新液位值分別為：H1、H2、H3、H4……Hi，如圖示2。

各測點靜力水準儀傳感器測得各點液面高程，各測點液位變化量分別計算為：△h1=H1-H10、△h2=H2-H20、△h3=H3-H30、△h4=H4-H40……△hi=Hi-Hi0。其中，計算結(jié)果為：△hi為正值表示該測點貯液容器內(nèi)的液面升高，△hi為負值表示液面降低，如圖2所示。

選擇測點1為基準點，則其他各測點相對垂直位移（相對于基準點的沉降量）為：△H2=△h1-△h2、△H3=△h1-△h3、△H4=△h1-△h4……△Hi=△h1-△hi。其中，計算結(jié)果為：△Hi為正值表示該測點所處位置地基抬高，△Hi為負值表示該測點所處位置地基沉降，如圖2所示。若知道兩測點間的水平距離L，則兩測點間相對傾斜的變化也可算得。

依照上述原理，將靜力水準儀布置在各注漿加固點對應(yīng)的車站主體結(jié)構(gòu)底板及側(cè)墻上，在進行車站主體結(jié)構(gòu)注漿加固施工時，靜力水準儀系統(tǒng)能夠?qū)崟r將各段主體結(jié)構(gòu)的高程變化情況準確反饋，做到信息化監(jiān)測指導(dǎo)施工，也可在未施工時對結(jié)構(gòu)進行24小時不間斷地連續(xù)監(jiān)測。

2 主要施工技術(shù)

2.1 安裝方式及布點的選擇

靜力水準系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由靜力水準儀及安裝架、液體連通管及固定配件、固定配件、液體等組成。安裝方式分為測墩式安裝和墻壁式安裝兩種方式，視現(xiàn)場條件和設(shè)計要求選定，如圖3所示。

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，選擇在車站結(jié)構(gòu)負二層?xùn)|西側(cè)墻及中隔墻進行監(jiān)測點布置，偶數(shù)斷面布置2個測點，奇數(shù)斷面布置3個測點。

2.2 安裝儲液桶

將所有容器安裝在相同的標高（一般用水平管找正水平，即為標高），這在監(jiān)測程序開始前是非常重要的，將各托架用螺栓固定于墻面上或者測墩上。

2.3 連接連通管

通常在每個儲液筒的底部有一通液孔，在原孔上接上軟管到底，再安裝三通閥門（此配件已隨儀器配置）。在安裝三通閥門時應(yīng)保證其和儲液筒的密封性，可在三通閥門螺紋上纏生料帶或涂密封硅膠。安裝完三通閥門后，根據(jù)各測點間的距離，裁取通液管的長度。然后用通液管和三通上的接口相連，把各測點串聯(lián)在一起。

2.4 系統(tǒng)充液

為避免儲液筒內(nèi)液體結(jié)鈣，液體最好選用純凈水，沖液時可通過任意儲液筒對系統(tǒng)充液。若測量所處的地區(qū)為高寒地區(qū)，則應(yīng)在液體中加入少量的防凍液。為了防止系統(tǒng)液體滋生藻類，需在儲液筒內(nèi)添加比例為0.05%～0.1%的硫酸銅（操作時，需要注意的是必須排除通液管內(nèi)的空氣或氣泡）。在系統(tǒng)充液時應(yīng)做到勻速緩慢，充液至距儲液筒口沿10cm左右時即可停止充液。充液至合適位置后，立即檢查系統(tǒng)密封性，觀察系統(tǒng)各部位有無液體滲出，如無滲漏可進行下一步操作。

2.5 安裝傳感器總成

對這一操作步驟的要求相當高，應(yīng)極為小心地完成操作。在安裝期間，任何草率或者不當?shù)牟僮鞫伎赡軐?dǎo)致傳感器損壞。根據(jù)傳感器上的編號，找出和其相對應(yīng)的浮筒（二者編號應(yīng)一致）。對準儲液筒頂端螺紋拎上，待浮漂浮在水面即固定好傳感器。傳感器安裝完成后，將所有線路連接至自動化綜合測試系統(tǒng)箱，以便將數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳送至電腦終端。

需要注意的是：在溫度較高的環(huán)境或干燥的地區(qū)，為防止儲液筒內(nèi)的液體蒸發(fā)，需在儲液筒內(nèi)添加不具有揮發(fā)性的硅油或液體石蠟，添加硅油或石蠟覆后會在液體的表面形成油膜，這就起到了隔絕空氣和限制儲液筒內(nèi)水分蒸發(fā)的作用。每個儲液筒內(nèi)硅油或石蠟的添加量以覆蓋液面以上1～2mm為宜。

2.6 讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理

撓度計讀數(shù)時使用CDJM-MCU無線自動化綜合測試系統(tǒng)進行讀數(shù)（單位為mm）。讀數(shù)越大，表示懸掛在靜力水準儀傳感器上的浮筒所受到的浮力越小，液位愈低，一般情況下，傳感器讀數(shù)通常在10～90mm。就接入系統(tǒng)內(nèi)的多支傳感器中任意一個測點而言，當讀數(shù)減小時，表示測點產(chǎn)生沉降，反之表示抬升，本結(jié)論是基于基準點高程不產(chǎn)生任何變化而定義的。系統(tǒng)將各測點讀數(shù)統(tǒng)一傳送至終端計算機，由計算機對數(shù)據(jù)進行處理，可實時生成各點位的高程變化曲線圖，從而可直觀地看出各測點的高程變化情況，若監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，可即刻將信息傳送至施工現(xiàn)場，方便現(xiàn)場進行注漿參數(shù)調(diào)整。

3 質(zhì)量控制措施

3.1 故障排除

若靜力水準儀讀數(shù)出現(xiàn)問題，應(yīng)采取以下步驟進行故障排除：

①利用電阻測試儀測量靜力式水準儀的傳感器，若傳感器線圈電阻值在0～5600Ω則表示正常，反之則表示故障。根據(jù)電阻值讀數(shù)，故障分為：

第一，若電阻測試儀測出的電阻值太大或無窮大，則可能是電纜斷路。

第二，若電阻測試儀測出的電阻值太低或接近于0，則可能是短路。

第三，若電阻測試儀測試電阻正常，但任何一個傳感器都沒有讀數(shù)，則可能是讀數(shù)儀有問題，這時應(yīng)向廠家咨詢。

②若發(fā)現(xiàn)靜力式水準儀的電纜是斷路或短路，可按前文安裝步驟重新連接。

3.2 系統(tǒng)使用期間的質(zhì)量控制措施

①系統(tǒng)安裝后，應(yīng)定期對系統(tǒng)裝配的干燥劑進行檢查。新裝入系統(tǒng)的干燥劑呈藍色，吸收水分后，藍色變淺，最后變成淺粉紅色。當干燥劑變?yōu)闇\粉紅色時，應(yīng)及時將干燥劑拆下，更換備用干燥劑，或進行烘干處理。

②定期檢查系統(tǒng)是否有漏液情況，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時處理。

③定期通過液面觀察管檢查液面高度，以因免液面過高液體進入傳感器，造成傳感器損壞。

4 安全保證措施

①嚴格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)程進行施工，對施工過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場實際與設(shè)計不符的情況及時告知設(shè)計，并按設(shè)計調(diào)整后的方案執(zhí)行。

②加強現(xiàn)場安全管理，認真貫徹執(zhí)行國家、四川省和成都市政府有關(guān)法令和管理規(guī)定的要求。制定操作規(guī)程和各項管理制度，明確崗位責任制，認真做好安全技術(shù)交底工作，除進行書面交底外，還應(yīng)組織各班組召開安全技術(shù)交底會，對施工危險源進行講解。

③在進行靜力水準儀托架安裝鉆孔施工時，施工人員需佩戴護目鏡，以防鉆孔產(chǎn)生的廢渣濺射傷人。

5 結(jié)語

綜上所述，本工法適用于測量參考點與測試點之間高程的相對變化，主要用于各種過渡段線形沉降、沿縱向?qū)Y(jié)構(gòu)物之間的沉降差進行監(jiān)測。如地鐵車站及盾構(gòu)沉降監(jiān)測，運營鐵路沉降監(jiān)測，基坑、大壩、橋梁與房屋的沉降監(jiān)測等。成都軌道交通18號線土建1標的實踐證明，在控制注漿加固不均勻沉降自動化監(jiān)測工法中，靜力水準儀技術(shù)較傳統(tǒng)的人工監(jiān)測技術(shù)有成熟、可靠、系統(tǒng)自動化程度高、監(jiān)測精度高、數(shù)據(jù)反饋及時準確的優(yōu)勢，在節(jié)約了人力、物力的同時，兼顧了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，能夠為現(xiàn)場的注漿加固施工提供及時有效的指導(dǎo)。