[发明专利]盾构管片自动同步注浆控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种盾构管片自动同步注浆控制方法及系统，该方法包括在盾构掘进的过程中，获取盾尾当前位置信息；通过测量盾尾间隙拟合出当前管片环截断面的位置信息，得到当前管片环截断面外缘到当前管片环截断面中心的距离和盾尾外缘到当前管片环截断面中心的距离；获取盾构前置切口位置信息，得到前置切口影响范围边缘到当前管片环截断面中心的距离；比较盾尾外缘与当前管片环截断面中心、前置切口影响范围边缘与当前管片环截断面中心的距离，选取较大值从而确定当前管片环与土体的间隙大小，依据该间隙大小控制同步注浆的注浆量。本发明通过上述步骤实现在同步注浆的过程中计算精确的注浆量，提升同步注浆控制精度。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特指一种盾构管片自动同步注浆控制方法及系统。

背景技术

近年来，随着盾构法的发展，盾构隧道在中心城区地下工程建设中得到了广泛的应用，隧道穿越地表建构筑物的变形控制日趋严格。在盾构法隧道施工中，为了有效控制沉降，盾构机通常需要利用预埋的同步注浆管向管片和土体之间形成的环状空隙填充浆液，提供压力支承上方土体。同步注浆效果和质量的好坏，直接关系到盾构施工的安全，因此，对于盾构同步注浆的参数化控制的要求也越来越严格，为了有效控制地层变形，稳定隧道结构，注浆量需要得到精细化控制。

注浆孔沿盾尾的圆环均匀分布，理想情况下，当盾尾和管片未发生变形，且盾尾轴心与管片轴心重合时，管片和外部土体之间为一个正圆环，各注浆孔注浆量保持一致即可。但实际工程情况十分复杂，管片和土体之间的建筑空隙(圆环)宽度分布是不均匀的；且随盾构向前推进，该空隙圆环形状是时刻变化的，所以盾构注浆应该分时、分区进行参数化控制。

然而，实现同步注浆的实时、分区域精细化管理的研究工作存在诸多难点。首先，盾构衬砌是由一系列管片依次拼装而成的，大部分衬砌轴线为空间曲线，管片之间相对位置较难确定；其次，盾尾和管片环中心一般并不重合，且都可能产生椭圆变形，空隙相对大小难以计算；最后，由于盾尾到切口有一段距离，切口超挖对管片建筑间隙大小的影响是超前发生的，模型需综合考虑当前管片位置、盾尾位置和形状以及前期切口断面的影响。

目前人工操作控制还是以经验为主，通过地表沉降的反馈数据，调整注浆量的变化。没有建立考虑建筑空隙的同步注浆模型，进行分区域动态注浆，难以实现同步注浆的自动化和智能化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构管片自动同步注浆控制方法及系统，可以解决现有同步注浆控制不佳的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构管片自动同步注浆控制方法，包括以下步骤：

在盾构掘进的过程中，获取盾构机盾尾的位置信息作为盾尾当前位置信息；

于盾尾上设置多个测量点，并测量所述测量点处的盾尾间隙，依据所述盾尾间隙拟合出盾尾当前位置所对应的当前管片环截断面的位置信息，得到当前管片环截断面外缘到当前管片环截断面中心的距离和盾尾外缘到当前管片环截断面中心的距离；

获取前置盾构的切口在所述当前管片环截断面所对应的截平面上的位置信息作为前置切口位置信息，得到前置切口影响范围边缘到当前管片环截断面中心的距离；

在当前管片环截断面上每个角度所对应的盾尾外缘到当前管片环截断面中心的距离和前置切口影响范围边缘到当前管片环截断面中心的距离中选取较大值作为该角度的土体边缘到当前管片环截断面中心的距离；

依据当前管片环截断面上各个角度的土体边缘到当前管片环截断面中心的距离和当前管片环截断面外缘到当前管片环截断面中心的距离得到当前管片环截断面与土体的间隙大小，依据该间隙大小控制同步注浆的注浆量。