采空区建构筑物沉降自动纠偏结构、纠偏方法及施工工法技术

本发明专利技术公开了采空区建构筑物沉降自动纠偏结构、纠偏方法及施工工法，结构包括桩基，筏板基础，顶升结构，监测组件以及处理终端，桩基支承于采空区的基岩地层上，另一端形成有承台；筏板基础位于桩基上方；顶升结构支撑于桩基的承台与筏板基础之间，且与承台和筏板基础之间均球铰连接；监测组件包括多个监测器，分别用于监测顶升结构底部位移量、顶部变形量、杆部伸缩量、杆部角度变化量以及建构筑物四周地面变形量；处理终端连接监测组件以及顶升结构。本发明专利技术的自动纠偏结构，可以根据沉降监测数据自动进行纠偏计算分析和纠偏作业，以实现开采过程中和开采结束后的安全运营。开采过程中和开采结束后的安全运营。开采过程中和开采结束后的安全运营。

【技术实现步骤摘要】
采空区建构筑物沉降自动纠偏结构、纠偏方法及施工工法


[0001]本专利技术是关于采空区上建构筑物沉降纠偏领域，特别是关于一种采空区建构筑物沉降自动纠偏结构、纠偏方法及施工工法。

技术介绍

[0002]随着国际能源局势的动荡紧张和国内经济高速发展日益增长的能源需求，既有建构筑物下巨大的压覆矿产资源的开采也越发迫切。地下采煤等矿产资源开发活动不可避免地会造成上覆岩土体的沉陷变形和建构筑的不均匀沉降，影响其结构安全和使用功能，以往的常规做法是将采空区上的建筑物、构筑物等进行整体搬迁，但是成本高昂，同时一些构筑物难以搬迁，如古建筑、输电铁塔、信号塔等。
[0003]地下矿产开采和地面建构筑物沉降之间的矛盾愈发激烈，为此国内众多高校、科研院所及生产单位也在积极研究开发新型开采方式，如工作面充填开采、保水开采等，较好的减小了地面沉降程度，但现有技术仍不能有效的解决这一问题。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种采空区建构筑物沉降自动纠偏结构、纠偏方法及施工工法，在对既有建构筑物进行改造加固的同时，可以根据沉降监测数据自动进行纠偏计算分析和纠偏作业，以实现开采过程中和开采结束后的安全运营。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种采空区建构筑物沉降自动纠偏结构，包括桩基、筏板基础、顶升结构、监测组件以及处理终端。
[0007]所述桩基一端支承于采空区的基岩地层上，另一端形成有承台；所述筏板基础位于所述桩基上方，所述筏板基础具有一刚性支撑面，所述刚性支撑面用于支撑采空区上方的建构筑物；所述顶升结构支撑于所述桩基的承台与所述筏板基础之间，所述顶升结构包括筒部以及相对所述筒部伸缩的杆部，所述筒部与所述承台之间球铰连接，所述杆部与所述筏板基础之间球铰连接；所述监测组件包括用于监测所述顶升结构底部位移量的第一监测器，用于监测所述顶升结构顶部变形量的第二监测器，用于监测建构筑物四周地面变形量的第三监测器，用于监测所述顶升结构杆部伸缩量的第四监测器，以及用于监测所述顶升结构杆部角度变化量的第五监测器；所述处理终端连接所述监测组件以及所述顶升结构。
[0008]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述承台上表面设置有安装所述顶升结构的第一安装球座；所述筏板基础的下表面与所述第一安装球座对应处设置有安装所述顶升结构的第二安装球座，所述顶升结构的筒部和杆部分别与所述第一安装球座和所述第二安装球座球铰连接。
[0009]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述处理终端包括控制器，所述控制器用于
获取所述监测组件的监测数据，将其与控制器内预设的、相对应的允许沉降阈值进行比对，并且根据比对结果向所述顶升结构发送相应的执行纠偏命令，以对所述筏板基础进行纠偏。
[0010]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述纠偏结构还包括警报结构，所述警报结构连接所述处理终端，所述警报结构能在所述监测数据超过相对应的允许沉降阈值时，被所述处理终端控制以发出警报。
[0011]本专利技术还提供了一种基于上述的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构的纠偏方法，包括：
[0012]通过监测组件采集监测数据；
[0013]通过处理终端获取所述监测组件所述采集的监测数据，并将其与预设的、相对应的允许沉降阈值进行比较，若监测数据的变化量超出允许沉降阈值时，控制所述顶升结构进行纠偏作业；
[0014]在纠偏作业过程中，通过所述监测组件实时采集监测数据，当监测数据相对其初始值的变化量小于允许沉降阈值时，停止纠偏并对所述顶升结构进行位置锁定。
[0015]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述纠偏方法还包括：对所述顶升结构进行位置锁定后，在所述采空区进行注浆作业，待采空区强度达到标准要求并形成稳固的基础底部注浆体后，对所述顶升结构进行位置解锁。
[0016]本专利技术还提供了一种适用于采空区建构筑物沉降自动纠偏结构的施工工法，包括：对既有基础及上部结构改造加固，形成刚性筏板基础，所述既有基础包括既有砌石条形基础，所述上部结构包括砌石条形基础上的建构筑物；于刚性筏板基础的角点上及周边地表处设置沉降变形监测点；对采空区内的桩基进行加固改造；在刚性筏板基础及桩基之间装设顶升结构，且在沉降变形监测点处装设监测组件；将顶升结构以及监测组件连接外部控制器；根据监测组件的监测数据通过顶升结构进行刚性筏板基础的沉降纠偏；纠偏后对采空区内进行注浆加固固定。
[0017]在本专利技术的一个或多个实施方式中，对既有基础及上部结构改造加固，包括：将既有砌石条形基础进行外层包钢处理，形成圈梁结构；在圈梁结构下铺设钢管连系梁，所述钢管连系梁的侧壁开设有孔洞，通过钢管连系梁侧壁的孔洞进行渗透注浆加固，将钢管连系梁加固形成刚性筏板基础，并在刚性筏板基础外围加设基础冠梁，基础冠梁下角点预设与顶升结构球铰的第一安装球座。
[0018]在本专利技术的一个或多个实施方式中，对采空区内的桩基进行加固改造，包括：采用钻孔灌注桩或者预制桩，对既有建构筑物的桩基进行加固，桩基下端进入稳定的基岩地层，桩基上端设置有承台结构，并在承台上表面预设与顶升结构球铰的第二安装球座。
[0019]在本专利技术的一个或多个实施方式中，根据监测组件的监测数据通过顶升结构进行刚性筏板基础的沉降纠偏，包括：控制器接收监测组件的监测数据并与预设允许沉降阈值比较，当控制器接收到的沉降变形监测数据超过预设允许沉降阈值时，发出预警，并在对比筛选纠偏仿真数据库的基础上调动顶升结构进行纠偏作业，纠偏至允许范围内后启动进行顶升结构的位置锁定。
[0020]与现有技术相比，本专利技术实施方式的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构，能对既有建构筑物及周边地表的沉降变形自动化监测，可以根据沉降监测值自动进行纠偏计算分
析和纠偏作业，以实现开采过程中和结束后的安全运营。
[0021]本专利技术实施方式的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构，可以实时采集建构筑物附近地面、基础、顶升结构的位移、伸缩量及角度数据，并根据内置的纠偏仿真数据库进行自动筛选匹配，选择最佳的纠偏顶升策略后，控制相应的千斤顶进行顶升纠偏作业。
[0022]本专利技术实施方式的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构的施工工法，在减小既有建构筑物的扰动影响的前提下，进行上部结构、既有基础和地基的改造加固，提高其强度、刚度及稳定性，使其具备一定的抵抗不均匀沉降能力。
[0023]本专利技术实施方式的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构的施工工法，对既有建构筑物沉降自动纠偏，根据沉降变形监测数据，在控制器中自动计算分析纠偏位置及纠偏量，并通过顶升结构进行基础顶升或者降低，纠偏完成后，进行基础表层土层(采空区上表层)注浆加固，以满足结构安全和使用功能要求，并能够根据后续变形进行持续纠偏。
附图说明
[0024]图1是本专利技术一实施方式的采空区建构筑物沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采空区建构筑物沉降自动纠偏结构，其特征在于，包括：桩基，其一端支承于采空区的基岩地层上，另一端形成有承台；筏板基础，其位于所述桩基上方，所述筏板基础具有一刚性支撑面，所述刚性支撑面用于支撑采空区上方的建构筑物；顶升结构，其支撑于所述桩基的承台与所述筏板基础之间，所述顶升结构包括筒部以及相对所述筒部伸缩的杆部，所述筒部与所述承台之间球铰连接，所述杆部与所述筏板基础之间球铰连接；监测组件，其包括用于监测所述顶升结构底部位移量的第一监测器，用于监测所述顶升结构顶部变形量的第二监测器，用于监测建构筑物四周地面变形量的第三监测器，用于监测所述顶升结构杆部伸缩量的第四监测器，以及用于监测所述顶升结构杆部角度变化量的第五监测器；处理终端，其连接所述监测组件以及所述顶升结构。2.如权利要求1所述的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构，其特征在于，所述承台上表面设置有安装所述顶升结构的第一安装球座；所述筏板基础的下表面与所述第一安装球座对应处设置有安装所述顶升结构的第二安装球座，所述顶升结构的筒部和杆部分别与所述第一安装球座和所述第二安装球座球铰连接。3.如权利要求1所述的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构，其特征在于，所述处理终端包括控制器，所述控制器用于获取所述监测组件的监测数据，将其与控制器内预设的、相对应的沉降阈值进行比对，并且根据比对结果向所述顶升结构发送相应的执行纠偏命令，以对所述筏板基础进行纠偏。4.如权利要求1所述的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构，其特征在于，还包括警报结构，所述警报结构连接所述处理终端，所述警报结构能在所述监测数据超过相对应的沉降阈值时，被所述处理终端控制以发出警报。5.一种基于权利要求1～4任一所述的采空区建构筑物沉降自动纠偏结构的纠偏方法，其特征在于，包括：通过监测组件采集监测数据；通过处理终端获取所述监测组件所述采集的监测数据，并将其与预设的、相对应的允许沉降阈值进行比较，若监测数据的变化量超出允许沉降阈值时，控制所述顶升结构进行纠偏作业；在纠偏作业过程中，通过所述监测组件实时采集监测数据，当监测数据相对其初始值的变化量小于允许沉降阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋豪，史继彪，丁陈建，熊彩霞，何宝林，高盛翔，吴泽辉，
申请(专利权)人：徐州中矿岩土技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：