[发明专利]盾构施工智能同步注浆控制方法及控制系统

说明书

本发明关于一种盾构施工智能同步注浆控制方法，是通过盾构第n环单环出土质量和同步注浆量计量结果，取得同步浆液充填系数及注浆泵的单次实际注浆量，并基于第n环所得同步浆液充填系数值、单次实际注浆量以及第n+1环施工过程中时间内的盾构出土质量，重新计算目标同步注浆量，进而控制调节注浆泵单位时间内的冲程数；本发明提出了精准的盾构出土质量计量、同步注浆量计量，并通过控制系统达到精准调节注浆泵的冲程数，实现了以盾构出土质量为追踪目标的地层“零”损失智能同步注浆控制。

技术领域

本发明涉及一种土木施工方法，尤其涉及一种盾构施工智能同步注浆控制方法及控制系统。

背景技术

盾构隧道技术的诞生已近200年历史，其以施工速度快、环境影响小、机械化程度高等优点成为城市交通隧道施工方法的首选。同步注浆系统是盾构机的重要组成部分，盾构掘进过程中，同步注浆泵以一定的压力通过注浆管向管片脱出盾尾后产生的建筑空隙内及时、充分的填充浆液，从而有效控制地层变形，稳定隧道结构。

早期盾构同步注浆以设定注浆压力为控制目标，由于设定压力与实际工况存在较大差异，工程实践中经常发生超量或者欠量注浆的情况，影响地层稳定。此后，盾构同步注浆改进为以注浆量为主、注浆压力为辅的“双控”模式，即：①注浆量；技术人员结合实际工况条件确定同步注浆率，同步注浆率与理论建筑空隙的乘积为同步注浆量。注浆过程中，浆液实际注入量以注浆泵的冲程数作为参考，注浆快慢与盾构推进速度相关联，盾构推进速度越快，单位时间内注浆泵活塞运动次数就越多，注入的浆液量就越大。②注浆压力；“双控”模式下设定注浆压力的上、下限值，使得同步浆液能克服管道摩阻力和地层阻力充分的填充建筑空隙，注浆压力是同步注浆量的保证措施。

然而，现有技术在浆液注入量设定值的正确性、同步浆液注入时刻的匹配性、浆液实际注入计量的准确性等方面存在不足，甚至是缺陷。究其原因，同步注浆率的选择具有经验性，不能准确反映土质情况、盾构超欠挖、纠偏等因素的影响；再者，浆液注入时刻依照千斤顶行程而定，没有关联盾构出土量；最后，浆液粘滞性影响注浆泵活塞腔内的真空度，注浆泵运动次数的计量方法难以保证计量的准确性。

中国发明专利ZL201010533472.5提出了超大直径盾构同步注浆量与注浆压力的标定方法，为盾构同步注浆的“双控”提供了依据；中国发明专利ZL201210030158.4提出利用光纤光栅传感与光纤通讯的方式对盾构隧道掘进施工中管片壁后同步注浆过程的多个控制参量进行实时监测，通过管片注浆侧的孔隙水压力、土压力等参数的实时监测结果进行注浆压力的调整。但这些方法都没能克服传统同步注浆方法的不足，更无法实现盾构的智能同步注浆。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种盾构施工智能同步注浆控制方法。

本发明主要提供了一种盾构施工智能同步注浆控制方法，包括以下步骤：

通过盾构第n环单环出土质量和同步注浆量计量结果，取得同步浆液充填系数，利用激光测距仪动态监测浆桶中的浆液液位以及冲程数取得注浆泵的单次实际注浆量；

基于第n环所得同步浆液充填系数值、单次实际注浆量以及第n+1环施工过程中该段时间内的盾构出土质量，重新计算目标同步注浆量，进而控制调节注浆泵单位时间内的冲程数，以实时、准确的控制同步注浆量。

较佳的是，所述的盾构施工智能同步注浆控制方法，当盾构机的加压平衡方式为土压平衡盾构时，盾构出土质量是通过加装在皮带机上的皮带秤实时称重获得，同时在门式起重机的吊钩上加装一套吊钩秤对土箱内的渣土进行称重，以获得盾构的单环出土质量。

较佳的是，所述的盾构施工智能同步注浆控制方法，当盾构机的加压平衡方式为泥水平衡盾构时，盾构出土质量及单环出土质量是通过泥水循环系统将盾构切削的渣土运输到地面泥水处理系统，在该段时间内进、排泥流量与密度乘积的差值，进、排泥流量由流量计测量，进、排泥密度通过密度计测得。