一种区间盾构始发及接收施工方法与流程

1.本发明涉及隧道建造技术领域，尤其涉及一种区间盾构始发及接收施工方法。


背景技术：

2.在地下交通网络施工中，盾构始发及接收环节具有很高的复杂性，同时施工过程中的安全风险也比较高，在施工过程中施工的环节及施工的技术都比较集中，因此在盾构始发接收及施工中，需加强对施工过程的控制，对施工的环节及施工技术的应用进行有效管理，保证施工过程的安全性，只有这样才能顺利推进城市地下交通网络的建设。
3.cn111927477a公开了一种超深埋长距离隧道的盾构整体始发和接收方法；步骤如下：首先，采用不排水沉井法建设第一沉井、第二沉井和第三沉井；在第二沉井和第三沉井之间进行短距离暗挖作业，形成短距离暗挖隧道；完成后，在第二沉井内组装盾构；盾构的机架通过第一沉井下井，并通过短距离暗挖隧道进入第二沉井；然后，在第二沉井始发盾构，在第三沉井接收盾构；最后，在第三沉井内，将盾构和机架分解后，从第三沉井内吊出，完成隧道土建结构。
4.cn101781991a公开了一种盾构接收或始发端头的双井式加固方法及双井式盾构接收方法，解决了现有盾构接收方法存在较大风险、成本高的问题。盾构接收或始发端头的双井式加固方法，其特征在于盾构接收或始发端头的最终接收井或者车站之外设置超前井，最终接收井或者车站的维护墙外预先成“[”形槽，槽内浇注素混凝土形成地下连续墙即外包素墙，外包素墙与维护墙相连形成超前井，超前井所包围的范围，纵向距离大于盾构机的长度，横向距离大于两盾构隧道外缘之间的距离，超前井的底端嵌入隧道下不透水层，顶端高于最高地下水位，在富水地区，超前井的顶端与地面齐平。
[0005]
然而在盾构始发施工阶段还存在着许多特殊施工情况，例如在盾构始发施工前要拆除车站的围护结构，在施工中要对钢筋混凝土结构进行处理并同时保证土体结构的稳定性，以防止不当操作引起的水土流失；其次，盾构机的姿态调整以及地面沉降速率的控制与正常推进作业相比具有较高的难度；此外，在施工过程中受制于施工场地的结构，某些盾构机是无法实现整机始发的，尤其是当同一盾构机需承担双向始发的任务时，超长盾构机在盾构井内的始发作业将更加困难；再者，当盾构始发和接收过程遇到特殊土层结构，例如富水砂层时，需要对土层进行加固，此时可能涉及到对施工区域内的管线进行迁改。综合上述种种情况可看出，盾构的始发与接收工程具有较大的施工难度，细节较多，尤其是盾构隧道始发工程是施工成功与否的关键，直接影响工程的进程及工程的质量。因此，现有技术仍有亟待解决的至少一个或多个技术问题。
[0006]
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

[0007]
针对现有技术之不足，本发明提供了一种区间盾构始发及接收施工方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
[0008]
为实现上述目的，本发明提供了一种区间盾构始发及接收施工方法，至少包括：
[0009]
于始发井沿第一方向和第二方向两端的始发端结构墙上标记出待挖隧道的始发洞门轮廓和间隙包围始发洞门轮廓的第一施工轮廓，并对由第一施工轮廓包围成形的始发洞门加固区进行深孔注浆；
[0010]
下吊第一盾构首段至始发井，并驱动第一盾构首段沿第一方向破除由始发洞门轮廓包围成形的始发洞门，以形成第一盾构始发区间；
[0011]
下吊第一盾构尾段至第一盾构始发区间以与第一盾构首段组成第一方向盾构机，并驱动第一方向盾构机沿第一方向掘进，以形成第一掘进区间；
[0012]
当第一掘进区间的区间长度不小于第二盾构首段和第二盾构尾段的总长度时，下吊第二盾构首段和第二盾构尾段至第一掘进区间；
[0013]
驱动第二盾构首段沿第二方向破除始发洞门以形成第二盾构始发区间，并移动第二盾构尾段至第二盾构始发区间与第二盾构首段组成第二方向盾构机，使第二方向盾构机沿第二向掘进，以形成第二掘进区间。
[0014]
优选地，在驱动第一方向盾构机和第二方向盾构机分别沿第一方向和第二方向挖掘待挖隧道之后，还包括于接收井内接收第一方向盾构机和第二方向盾构机，且接收包括：
[0015]
于接收井的接收端结构墙上标记出待挖隧道的接收洞门轮廓和间隙包围接收洞门轮廓的第二施工轮廓，并对由第二施工轮廓包围成形的始发洞门加固区进行深孔注浆；
[0016]
待第一方向盾构机和/或第二方向盾构机破除由接收洞门轮廓包围成形的接收洞门，于各自掘进区间内拆分第一方向盾构机和/或第二方向盾构机；
[0017]
移动第一盾构首段和/或第二盾构首段至接收井，并将第一盾构首段和/或第二盾构首段吊出；
[0018]
根据接收井尺寸，将第一盾构尾段和/或第二盾构尾段分段依次移入接收井并吊出。
[0019]
优选地，深孔注浆包括：
[0020]
在始发加固区内以第一施工轮廓中心为起始点，布置多条并行于第一施工轮廓的加固线；
[0021]
在加固线上间隙标记若干埋设点，并于埋设点和起始点上钻出导向孔以通过导向孔插入至少一个注浆管段；
[0022]
通过注浆管段注入加压流体以冲击导向孔直至预设深度以形成注浆孔，并将注浆管段没入导向孔；
[0023]
插入至少另一注浆管段至导向孔内，直至多个注浆管段连接组成注浆管；
[0024]
通过注浆管向注浆孔内注入混凝土浆液，直至注浆压力达到预设压力值。
[0025]
优选地，在驱动第一方向盾构机和第二方向盾构机行进以形成各自对应的掘进区间之前，还包括：
[0026]
沿掘进区间的延伸方向间隙布设多组关于掘进区间纵向相对布置的应力检测单元，应力检测单元包括多个围绕第一掘进区间和/或第二掘进区间周向布置且彼此间具有
预定夹角的应力检测装置；
[0027]
通过对应于掘进区间的至少部分区段的至少一个应力检测单元所包含的多个彼此具有预定夹角的应力检测装置获得来自于不同方向的与该部分区段岩土体应力变化相关的应变数据；
[0028]
外部控制器基于来自于不同方向的与至少部分区段岩土体应力变化相关的应变数据计算该部分区段岩土体的三维应力变化。
[0029]
优选地，应力检测装置的采样周期是按照与应力检测装置对应的至少部分岩土体的预设应变幅值相关联的方式来设定的，且应力检测装置检测岩土体的应力变化采用的预设应变幅值能够随岩土体的实际应力与设定阈值间差值的增大而线性/非线性缩减，以缩短与预设应变幅值对应的采样周期。
[0030]
优选地，第一盾构尾段由多个相互串联的节段组成，且下吊第一盾构尾段至第一盾构始发区间以与第一盾构首段组成第一方向盾构机包括：
[0031]
依据始发井的尺寸确定单次下吊至第一盾构始发区间内的第一盾构尾段的节段数；
[0032]
下吊第一盾构尾段的至少一个节段至第一盾构始发区间以与第一盾构首段或第一盾构尾段的至少前一个分段连接；
[0033]
当第一盾构尾段的所有节段被下吊并移入至第一盾构始发区间时，第一盾构首段与第一盾构尾段组成第一方向盾构机。
[0034]
优选地，第二盾构尾段由多个相互串联的节段组成，且移动第二盾构尾段至第二盾构始发区间与第二盾构首段组成第二方向盾构机包括：
[0035]
移动第二盾构尾段的至少一个节段至第二盾构始发区间以与第二盾构首段或第一盾构尾段的至少前一个分段连接；
[0036]
当第二盾构尾段的所有节段被移入至第二盾构始发区间时，第二盾构首段与第二盾构尾段组成第二方向盾构机。
[0037]
优选地，下吊第二盾构首段和第二盾构尾段至第一掘进区间包括：
[0038]
依据始发井的尺寸确定单次下吊至第一掘进区间内的第二盾构首段和/或第一盾构尾段的节段数；
[0039]
沿第二盾构尾段末端向第二盾构首段方向依次下吊第二盾构尾段的若干台车和第二盾构首段的盾体，并移入至第一掘进区间。
[0040]
优选地，下吊第一盾构首段至始发井，并驱动第一盾构首段沿第一方向破除由始发洞门轮廓包围成形的始发洞门，以形成第一盾构始发区间包括：
[0041]
布设第一钢套筒于第一盾构首段的盾体同始发井接触的井壁处；
[0042]
下吊第一盾构首段并移入至第一钢套筒内；
[0043]
驱动第一盾构首段沿第一方向掘进以形成第一盾构始发区间。
[0044]
优选地，下吊第二盾构首段和第二盾构尾段至第一掘进区间包括：
[0045]
布设第二钢套筒于第二盾构首段的盾体同始发井接触的井壁处；
[0046]
沿第二盾构尾段末端向第二盾构首段方向依次下吊第二盾构尾段和第二盾构首段至第一掘进区间内，并将第二盾构首段移入至第二钢套筒。
附图说明
[0047]
图1是本发明提供的一种优选实施方式的区间盾构始发及接收施工方法的断面示意图之一；
[0048]
图2是本发明提供的一种优选实施方式的区间盾构始发及接收施工方法的断面示意图之二；
[0049]
图3是本发明提供的一种优选实施方式的区间盾构始发及接收施工方法的断面示意图之三；
[0050]
图4是本发明提供的一种优选实施方式的区间盾构始发及接收施工方法的断面示意图之四；
[0051]
图5是本发明提供的一种优选实施方式的区间盾构始发及接收施工方法的断面示意图之五；
[0052]
图6是本发明提供的一种优选实施方式的应力检测装置布置在盾构掘进区间时的安装示意图。
[0053]
附图标记列表
[0054]
10：始发井；20：第一方向盾构机；30：第二方向盾构机；40：始发台；50：连接管线；70：反力架；201：第一盾构首段；202：第一盾构尾段；301：第二盾构首段；302：第二盾构尾段；601：第一钢套管；602：第二钢套管。
具体实施方式
[0055]
下面结合附图进行详细说明。
[0056]
需要理解的是，本发明实施例中的“第一方向”可以指代北向、南向，或是左向、右向中的任意一个，而“第二方向”也可以指代北向、南向，或是左向、右向中的任意一个，且“第一方向”与“第二方向”优选可以为彼此相对的两个方向。除此之外，为了便于理解，实施例中对于“第一方向”和/或“第二方向”的具体指代不应视为对发明的限制，相反，“第一方向”和/或“第二方向”可以根据实际参照方位的不同而改变。
[0057]
本发明提供了一种区间盾构始发及接收施工方法，可具体应用于在同一狭小始发井内沿彼此不同的至少两个方向进行盾构机的始发。具体地，如图1至图6所示，该施工方法包括：
[0058]
下吊第一盾构首段201至始发井10内，并驱动第一盾构首段201沿第一方向挖掘待挖土体，以形成第一盾构始发区间；
[0059]
将与第一盾构首段201彼此通过连接管线50相连的第一盾构尾段202下吊至第一盾构始发区间，并将第一盾构尾段202安装连接至第一盾构首段201尾端以组合形成第一方向盾构机20；
[0060]
驱动第一方向盾构机20沿第一方向进行挖掘，以形成第一挖掘区间；
[0061]
当沿第一方向驱动第一方向盾构机20挖掘第一挖掘区间至预设长度时，下吊第二盾构首段301和第二盾构首段302至第一挖掘区间内，其中，该预设长度为不小于第二盾构首段301和第二盾构首段302彼此相连后的总长度；
[0062]
驱动第二盾构首段301沿第二方向挖掘待挖土体，以形成第二盾构始发区间；
[0063]
将与第二盾构首段301彼此通过连接管线50相连的第二盾构尾段302移入至第二
盾构始发区间，并将第二盾构尾段302安装连接至第二盾构首段301尾端以组合形成第二方向盾构机30。
[0064]
为了便于理解，第一方向可以是北向，第二方向可以是南向。
[0065]
根据一种优选实施方式，第一方向盾构机20和第二方向盾构机30一般可采用规格相同的盾构机，而在下吊第一方向盾构机20或第二方向盾构机30之前，通常需要将盾构机进行拆分，并且各盾构机分段之间利用连接管线50进行连接。特别地，在将盾构机进行拆分时，可根据施工地段始发井10的尺寸来确定拆分后的盾构机分段的具体长度，以使各盾构机的首段和尾段均能够进入并被容置于始发井10内。例如，可将第一方向盾构机20的盾体与至少一个台车构成第一盾构首段201，而将其余台车构成第一盾构尾段202。
[0066]
根据一种优选实施方式，当第一盾构首段201沿第一方向挖掘的第一盾构始发区间的长度达到第一阈值时，才将第一盾构尾段202下吊至第一盾构始发区间内，以与第一盾构首段201连接组成第一方向盾构机20，而该第一阈值至少为能够完整容纳第一盾构尾段202的长度。另一方面，只有当第二盾构首段301沿第二方向挖掘的第二盾构始发区间的长度达到第二阈值时，才将第二盾构尾段302从第一盾构始发区间移入至第二盾构始发区间内，而该第二阈值至少为能够完整容纳第二盾构尾段302的长度。
[0067]
优选地，也可以将第一盾构尾段202和/或第二盾构尾段302再次进行节段拆分，以随着各自连接的盾构首段分别沿预设方向掘进盾构始发区间至能够完整容纳盾构尾段的至少一个节段时，下吊或移入至少一个节段至对应的盾构始发区间内，并跟随各盾构首段的持续推进，将各盾构尾段剩余的节段下吊或移入对应的盾构始发区间内。
[0068]
根据一种优选实施方式，用于连接盾构首段和盾构尾段的连接管线50通常是由电缆管线、水管、油管及气管等组成。
[0069]
根据一种优选实施方式，当在第一盾构始发区间和/或第二盾构始发区间内安装连接盾构首段和盾构尾段时，需要将盾构首段和盾构尾段之间的连接管线50拆除。
[0070]
根据一种优选实施方式，本发明提供的一种区间盾构始发及接收施工方法，如图1所示，先将第一盾构首段201下吊至始发井10内，并驱动第一盾构首段201沿第一方向始发掘进。
[0071]
根据一种优选实施方式，如图2所示，待第一盾构首段201沿第一方向挖掘并形成具有一定长度的第一盾构始发区间后，将第一盾构尾段202下吊至第一盾构始发区间内并与第一盾构首段201连接组成第一方向盾构机20，以使组装完整的第一方向盾构机20能够继续沿第一方向掘进以形成第一挖掘区间。
[0072]
根据一种优选实施方式，如图3所示，当第一方向盾构机20沿第一方向掘进第一挖掘区间至预设长度时，将第二盾构首段301和第二盾构尾段302下吊并移入至第一挖掘区间内。
[0073]
根据一种优选实施方式，如图4和图5所示，驱动第二盾构首段301沿第二方向掘进，并在第二盾构首段301沿第二方向挖掘并形成具有一定长度的第二盾构始发区间后，将第二盾构尾段302从第一掘进区间移入至第二盾构始发区间内并与第二盾构首段301连接组成第二方向盾构机30，以使组装完整的第二方向盾构机30能够继续沿第二方向掘进以形成第二挖掘区间。
[0074]
根据一种优选实施方式，第一盾构首段201和第一盾构尾段202之间可通过连接管
线50连接，以当第一盾构首段201和第一盾构尾段202不在第一盾构始发区间进行安装连接之时，利用该连接管线50能够向第一盾构首段201提供能源补给以及其余功能配合，以使规格或动力较小的第一盾构首段201也能够顺利进入始发井10并沿第一方向掘进。
[0075]
根据一种优选实施方式，第二盾构首段301和第二盾构尾段302之间也可通过连接管线50相连，以使第二盾构首段301能够独立完成沿第二方向的始发掘进，除了利用连接管线50提供相应的能源补给及功能配合之外，也可避免第二盾构尾段302妨碍两线路的挖掘工作，即第二盾构尾段302占据始发井10，使得第一方向掘进受阻以及第二方向掘进产生的废料无法从始发井10运出等情况。
[0076]
根据一种优选实施方式，第一盾构尾段202和第二盾构尾段302各自均可由多个相互串联的节段组成，且在将第一盾构尾段202或第二盾构尾段302下吊或移入至对应的盾构始发区间，以与相应的盾构首段连接构成完整的盾构机之前，可包括：
[0077]
将第一盾构尾段202或第二盾构尾段302的若干节段依次下吊或移入至对应的盾构始发区间内，并与位于盾构始发区间内的通过连接管线50与其连接的第一盾构首段201或第二盾构首段301，或是前一个第一盾构尾段202或第二盾构尾段302的节段安装连接，当第一盾构尾段202或第二盾构尾段302的全部节段均被下吊或移入至对应的盾构始发区间内时，将第一盾构首段201或第二盾构首段301与其各自对应的盾构首段组装构成完整的盾构机。
[0078]
特别地，当连接管线50的长度不足以支撑将第一盾构尾段202或第二盾构尾段302的全部节段依次下吊或移入至对应的盾构始发区间内时，也可将第一盾构尾段202或第二盾构尾段302拆分，即每当对应的盾构首段沿掘进方向挖掘相应的盾构始发区间至能够容纳第一盾构尾段202或第二盾构尾段302的至少一个节段时，就下吊或移入一个节段至对应的盾构始发区间内，并以此类推至第一盾构尾段202或第二盾构尾段302的所有节段均被下吊或移入至对应的盾构始发区间内。由此而来，不必使第一盾构首段301或第二盾构首段301挖掘相应的盾构始发区间至能够完全容纳第一盾构尾段202和第二盾构尾段302全部节段的长度，便可分段下吊或移入第一盾构尾段202和第二盾构尾段302，以避免第一盾构首段201或第二盾构首段301的掘进工作被延误。
[0079]
根据一种优选实施方式，将第一盾构尾段202下吊至第一盾构始发区间，并与第一盾构首段201安装连接以组合形成第一方向盾构机20包括：沿第一盾构尾段202首端至尾端依次下吊多个台车至始发井10，并从始发井10沿第一方向将台车移入至第一盾构始发区间，依次串联第一盾构首段201与第一盾构尾段202的多个台车以组成第一方向盾构机20。优选地，实际吊装时，可以根据始发井10的大小来选择一次性下吊并移入第一盾构始发区间内的台车的数量，保证始发井10的大小大于下吊台车的总长度。
[0080]
根据一种优选实施方式，将第二盾构首段301与第二盾构尾段302下吊并移入至第一掘进区间包括：沿第二盾构尾段302末端向第二盾构首段301依次下吊第二盾构尾段302的台车和第二盾构首段301的盾体，并移入至第一掘进区间内。同样地，可以根据始发井10的大小来选择一次性下吊并移入第一掘进区间内的第二盾构尾段302的台车的数量，即保证始发井10的大小大于下吊台车的总长度。
[0081]
根据一种优选实施方式，在将第一盾构首段201下吊至始发井10内，以驱动第一盾构首段201沿第一方向掘进从而形成第一盾构始发区间之前还包括：在始发井10底部构建
始发台40。
[0082]
根据一种优选实施方式，将第一盾构首段201下吊至始发井10内，并驱动其沿第一方向掘进以形成第一盾构始发区间包括：
[0083]
布设第一钢套筒601于第一盾构首段201的盾体同始发井10接触的井壁处；
[0084]
下吊第一盾构首段201并移入该第一钢套筒601内；
[0085]
驱动第一盾构首段201沿第一方向掘进以形成第一盾构始发区间。
[0086]
根据一种优选实施方式，在将第一盾构尾段202下吊至第一盾构始发区间，以与第一盾构尾段202组合形成第一方向盾构机20之前，包括：拆除第一钢套筒601。
[0087]
特别地，拆除第一钢套筒601是为了避免第一钢套筒601对第一盾构尾段202的下吊造成干扰。
[0088]
根据一种优选实施方式，将第二盾构首段301和第二盾构尾段302下吊并移入至第一掘进区间包括：
[0089]
布设第二钢套筒602于第二盾构首段201的盾体同始发井10接触的井壁处；
[0090]
沿第二盾构尾段302末端向第二盾构首段301依次下吊第二盾构尾段302和第二盾构首段301至第一掘进区间内，并第二盾构首段301移入该第二钢套筒602内。
[0091]
具体地，第一钢套筒601和第二钢套筒602用于确保第一盾构首段201和第二盾构首段301的密闭始发，从而避免层间滞水从洞口间隙渗入工作台面，导致工作台面土体崩塌。且优选地，第一钢套筒601和第二钢套筒602的中心与待挖掘隧道的中心线重合。进一步地，在第一钢套筒601和第二钢套筒602远离掘进方向的一侧通常会设置用于提供第一盾构首段201和第二盾构首段301掘进动力的反力架70。
[0092]
根据一种优选实施方式，在将第二盾构尾段302沿第二方向移入第二盾构始发区间，以与第二盾构首段301组合形成第二方向盾构机30之前，包括：拆除第二钢套筒602。
[0093]
根据一种优选实施方式，在将第一盾构首段201或第二盾构首段301下吊至始发井，并驱动其沿预设方向掘进以形成对应的盾构始发区间和/或掘进区间之间，还包括：
[0094]
在始发井10分别沿第一方向和第二方向的始发端结构墙上标记出待挖掘隧道的始发洞门轮廓以及与该始发洞门轮廓相契合的第一施工轮廓，其中，该第一施工轮廓包围始发洞门轮廓，并且与始发洞门轮廓具有第一间距。具体地，始发洞门轮廓包围区域为始发洞门，第一施工轮廓包围区域为始发洞门加固区，通过水平深孔注浆法可加固该始发洞门加固区。
[0095]
根据一种优选实施方式，驱动第一盾构首段201或第二盾构首段301破除始发洞门以分别沿各自的预设挖掘方向形成对应的盾构始发区间，并待第一方向盾构机20和第二方向盾构机30分别沿预设方向挖掘完待挖掘隧道之后，需要对第一方向盾构机20和/或第二方向盾构机30进行盾构接收工作。具体地，第一方向盾构机20和/或第二方向盾构机30的盾构接收可包括：
[0096]
在接收井(图中未示出)的接收端结构墙上标记出待挖掘隧道的接收洞门轮廓以及与该接收洞门轮廓相契合的第二施工轮廓，其中，该第二施工轮廓包围接收洞门轮廓，并且与接收洞门轮廓具有第二间距。具体地，接收洞门轮廓包围区域为接收洞门，第二施工轮廓包围区域为接收洞门加固区，通过水平深孔注浆法可加固该接收洞门加固区。进一步地，同前文所述，在接收盾构时，需要在接收井内安装与第一钢套筒601和/或第二钢套筒602相
同的接受用钢套管，即将该接受用钢套管设置在第一盾构首段201或第二盾构首段301的盾体同接收井接触的井壁处，并可将该接受用钢套管与接收端结构墙固定，以通过第一方向盾构机20和/或第二方向盾构机30从隧道中破除接收洞门从而完成盾构接收。
[0097]
根据一种优选实施方式，待第一方向盾构机20和/或第二方向盾构机30分别破除各自的接收洞门后，可先将第一方向盾构机20和第二方向盾构机30分别于各自的掘进区间内进行拆分，以至少先将第一盾构首段201和第二盾构首段301分别从各自的掘进区间内移出至对应接收井内并吊出。进一步地。根据各接收井的尺寸，可确定后续每次从接收井内吊出的第一盾构尾段202和第二盾构尾段302的台车的数量，即保证接收井的大小大于台车的总长度即可。
[0098]
根据一种优选实施方式，通过深孔注浆法加固始发加固区和接收加固区能够避免当始发加固区和接收加固区附近存在管线、管廊等结构时，不需要对既有管线、管廊等结构进行迁改而直接进行土体加固，以提高施工效率。
[0099]
根据一种优选实施方式，第一间距和第二间距至少可根据待挖掘隧道的洞径来设定，该间距决定着相应加固区间对于洞门的加固强度。例如，第一间距为1m时，在距始发洞门轮廓外围1m处标记第一施工轮廓，第一施工轮廓包围区域为始发加固区，对始发加固区施行深孔注浆加固，能够给后续盾构机掘进隧道提供有效支撑。
[0100]
根据一种优选实施方式，采用水平深孔注浆加固始发加固区或接收加固区包括：在始发加固区或接收加固区内以对应的施工轮廓中心为起始点，平行施工轮廓布置多条加固线，在每一加固线上间隙标记多个埋设点，于埋设点和起始点上钻出具有一定深度的导向孔以通过该导向孔插入注浆管段，通过注浆管段向导向孔内注入加压流体(例如高压水)以冲击导向孔直至预设深度从而形成注浆孔，将注浆管段没入导向孔内，然后向导向孔内插入至少另一注浆管段，并以此类推直到插入的注浆管段达到一定数量以连接成注浆管，通过注浆管向注浆孔内注入混凝土浆液，直至注浆压力达到预设压力值。
[0101]
根据一种优选实施方式，现有技术中，在将盾构机下吊至始发井内，并驱动盾构机沿预设方向掘进以形成掘进隧道时，为了确保盾构机的掘进方向最大程度地贴合预设的掘进线路，以避免盾构机掘进过程中产生掘进事故(例如盾构机偏离预定路线而触碰硬质顽石导致盾构机刀盘损坏，或是意外挖掘至计划外地层而导致的流砂、涌水现象，严重时将造成地表沉降、塌陷以及管片漏水等)，从而保证掘进效率，同时确保盾构机的接收能够按照预定路线及方位顺利完成，通常在盾构机上都安装用于监测包括但不限于刀盘及油缸压力、刀盘扭矩、刀盘转速、刀盘转动角、盾构机掘进速度、油缸推动力、油缸行程等压力、温度、流量和/或速度等多项工作参数的传感器，此外，在盾构机持续掘进的过程中，通常还会在待掘进隧道的地层表面布设多个监测点，以实时监测地表沉降值，从而能够根据地面沉降情况及时调整地下隧道的掘进工艺，尤其是盾构机的掘进方向、掘进速度以及掘进模式等。
[0102]
根据一种优选实施方式，在盾构机持续掘进的过程中，地表沉降变化以及周围土层的应力变化对于盾构机的掘进以及盾构机能否在预定的接收井处被顺利接收等都有着十分重要的影响，特别是对于地下待掘进空间内的岩土体而言，其将收到来自于各向任意一处的应力，而该应力通常取决于岩土体正在承受的和先前已承受的外加载荷，因此在盾构机正式启动掘进任务之前，通常需要预先确定待掘进隧道的初始应力(例如在地质环境
参数已知的情况下，通过隧道工程模拟软件进行模拟计算)，然而仅确定初始应力对于确保盾构掘进安全是远远不够的，因为应力会随着盾构机的持续掘进而不断变化，待例如塌陷事故发生时才意识到应力变化超出预期则将毫无意义，故随着盾构机的持续掘进，实时监测并确定盾构机掘进路线中周边岩土体的应力变化是十分重要的。
[0103]
根据一种优选实施方式，在本发明中，为了确保盾构机掘进过程的安全，同时确保盾构机能够在确定的接收井处被顺利接收，在第一方向盾构机20和第二方向盾构机30各自所对应的掘进区间内设置有沿掘进区间延伸方向排布的多个应力测量装置。特别地，多个应力测量装置布设在掘进区间或掘进隧道的周向，以用于确定相对于彼此来自于不同方向的应变数据，并可通过通信连接于应力测量装置的外部处理器来基于确定的应变数据计掘进隧道周向岩土体的应力变化。优选地，应力测量装置例如可以是钻孔引伸计，其可以包括多个间隙布置的锚固点，用以测量不同点位处的应变值。
[0104]
根据一种优选实施方式，本发明提供了一种在盾构机持续掘进过程中，用于实时监测盾构掘进区间周围岩土体的应力变化的系统，该系统包括多个以彼此不同的角度和方向布设在盾构掘进区间周向的应力测量装置，以及用于接收应力测量装置监测的应变数据并根据该应变数据计算应力变化的外部控制器，如图6所示，示出了本发明中的应力测量装置在沿掘进隧道周向布置时的结构示意图。具体地，当需要确定平面内的应力变化时，将例如至少三个应力测量装置(801，802，803)以相对于水平面具有不同夹角的方式布设于掘进隧道周向，以获得来自于至少三处彼此不同的路径上的应变数据；当需要确定三维空间的应力变化时，可将至少三个应力测量装置(801，802，803)形成一组独立的应力测量单元，并将由至少六个应力测量装置各自形成的至少两组独立的应力测量单元(80，81)沿掘进隧道的延伸方向关于彼此对称布置，以获得来自于至少六处彼此不同的路径上的应变数据。特别优选地，为了准确获知盾构掘进全过程周向岩土体的应力变化，可沿掘进隧道延伸方向间隙布设多组由多个应力测量装置彼此对称布置的应力测量单元，以获得掘进隧道的若干监测断面附近的岩土体的应变数据。
[0105]
根据一种优选实施方式，各应力测量装置配置为彼此之间具有一定的夹角，以能够获得来自于不同方向的应变数据，应力测量装置的数量及其之间的夹角可由工程人员根据预先模拟的隧道掘进工程的施工结果及相关的至少与力学变化有关的岩土体结构和/或状态参数来确定。进一步地，如图6所示，在一些可选方式中，任意相邻两个应力测量装置例如可以相对于彼此具有30度的夹角设置，并且任意一个应力测量装置相对于水平线均具有一定夹角，通过此种布置方式以确保能够获得来自于不同方向的应变数据。
[0106]
根据一种优选实施方式，外部控制器可以根据应力测量单元(80，81)所监测的来自于各个方向的应变数据来计算掘进隧道周向岩土体的应力变化。具体地，外部控制器可以根据至少一个或多个钻孔引伸计的来自于一个或多个方向的位移和/或角位移数据来获得应变数据，并基于获得的应变数据来计算周向岩土体的应力状态或应力状态变化。
[0107]
特别地，外部控制器的计算过程例如包括采用多元线性回归，且该多元线性回归方程中的因变量为确定的应力状态，自变量为应力分量。进一步地，掘进隧道周向岩土体的应力状态变化可以根据已知的来自于各个方向的应变数据结合数学建模进行计算，常用的数学模型方法包括但不限于限元法、有限差分法、边界元法、离散元法等。此外，外部控制器还可以根据在盾构掘进期间所获得的来自于不同点位的多个应变数据来反算不同掘进区
段岩土体所对应的初始应力状态。
[0108]
根据一种优选实施方式，通过本发明的应力测量系统能够实时获取掘进区间内岩土体的应力变化，从而能够提高盾构掘进的安全性，尤其是随着盾构机在隧道内的持续行进，岩土体应变的持续累积将有可能导致重大施工风险，并且阻碍盾构机顺利破除接收洞门而被接收，通过实时监测周边岩土体的应力状态，可以及时对盾构机的工作状态进行调整，并且当日后在具有相同或相似地质环境的区域进行盾构隧道施工时，可以根据已知的可能出现的应力状态变化来预先调整或优化盾构掘进工艺。
[0109]
根据一种优选实施方式，该系统优选地可包括用于风险提示的警报装置，当掘进区间内的岩土体的应力变化超出阈值时，该警报装置可以音视号方式发出警报信号。
[0110]
根据一种优选实施方式，现有技术在通过应力测量装置检测盾构掘进区间岩土体的应力变化时，应力测量装置通常都是连续地或以特定时间间隔按照固定的采样周期对应变数据进行采集的，而当盾构掘进区间岩土体的应力状态出现明显异常变化或是超出可接受应变范围时，盾构掘进区间变形、塌陷进而产生安全事故的风险骤增，而应力测量装置通常只在预设采样节点才采集相应的应变数据，且外部控制器也只有在接收到相应的应变数据时才能对岩土体应力进行计算及判断，因此当盾构掘进区间周边岩土体的应力变化出现异常时，常规的监测及判定方式存在一定的滞后性，尤其是在这种延迟收发效应持续累加的情况下，实际所得应力变化与预期变化间的误差可能高达数倍，而这种滞后性监测误差对于实时确定岩土体应力变化以及时优化调整盾构掘进工艺从而确保盾构施工安全而言是极其不利的。
[0111]
根据一种优选实施方式，本发明中，任意一个应力测量装置的采样周期可以基于与岩土体应力变化对应的预设应变幅值来设定，即，在通过多个应力测量装置或应力测量单元检测来自于不同方向的应变数据的过程中，盾构掘进区间的与时间相关的应力变化信息是以任意一个应力测量装置或应力测量单元所对应的至少部分岩土体的预设应变幅值作为启动事件，并由应力测量装置或应力测量单元检测和传输的。
[0112]
具体地，预设应变幅值可以由工程设计人员根据工程经验值或是基于隧道工程模拟的测算值进行设定，例如对于地质环境已知的盾构掘进区间，可通过软件模拟盾构机掘进过程中周向岩土体的应力变化过程，并结合数学模型和多元线性回归分析计算岩土体的应力状态变化，并以此形成相应的应力与时间相关的变化曲线，由此可以根据岩土体应力的理论变化趋势来设定预设应变幅值。
[0113]
根据一种优选实施方式，盾构掘进区间不同区段处所对应的岩土体每发生单个预设应变幅值所消耗的时间即为该部分岩土体所对应的至少一个应力测量装置的采样周期。特别优选地，当岩土体应力变化加快或放缓时，岩土体发生单个预设应变幅值所消耗的时间也会改变。进一步地，应力测量装置的采样周期与预设应变幅值的比值可以用以表征该应力测量装置所对应的至少部分岩土体的应力变化速率，从而可以获知沿盾构掘进区间延伸方向上的各处岩土体的应力变化速率，该比值越大，则意味着该处岩土体的应力变化速率越慢，即该处岩土体每发生单个预设应变幅值所用时间越长，反之则意味着该处岩土体的应力变化速率越快，即该处岩土体每发生单个预设应变幅值所用时间越短。
[0114]
根据一种优选实施方式，在岩土体的应力变化速率放缓时，应力检测装置可以减少传输至外部控制器的监测数据的频率及数据量，以在减少数据交互量的基础上，降低数
据传输交互过程中产生的延迟，使得外部控制器对于岩土体应力变化的分析计算过程更加及时流畅，尤其是在岩土体应力出现异常变化时，能够对该异常变化情况做出及时响应，并可通过优化调整盾构机的掘进工艺的方式来确保盾构施工的安全性，以进一步确保盾构机的始发及其接收。
[0115]
根据一种优选实施方式，随着盾构机沿盾构掘进区间的持续掘进，沿盾构掘进区间延伸方向上的若干监测断面处岩土体的应力变化是不同的，而各应力变化可能导致的风险也是截然不同的，特别是前期已挖掘部分所产生的应力变化会伴随盾构机的前进而经由其相邻的岩土体传导至后续待挖掘或在挖掘部分的岩土体中，并且该应力变化通常会随着盾构机的持续行进而至少在盾构掘进区间纵向上不断增加或加快。优选地，在本发明中，沿盾构掘进区间纵向延伸的多个监测断面处的岩土体所对应的至少一个应力测量装置的采样周期可以是彼此不同的，则相应的预设应变幅值也是不同的。
[0116]
根据一种优选实施方式，工程设计人员可依据隧道工程要求针对盾构掘进区间各处岩土体设定不同的应力变化区间，并为应力变化区间设定不同的预设应变幅值，以随着岩土体的应力变化，及时调整应力检测装置对岩土体的应力监测频率，从而提高对岩土体应力监测的及时性。特别优选地，至少一个应力测量装置的初始采样周期可以随着盾构掘进区间的延伸方向而不断减小，即，在沿掘进方向上，相对靠近于盾构掘进区间后段的至少一个应力测量装置的初始采样周期可以小于其前段的至少一个应力测量装置的初始采样周期，以适应前段岩土体的应力变化会随着盾构机的持续行进而至少在盾构掘进区间纵向上不断增加或加快的状态，从而至少能够增加对盾构掘进区间后段岩土体的应力变化监测频率。
[0117]
特别地，随着岩土体应力的不断变化，特别是在该部分岩土体的应力超出可接收应力变化范围时，盾构隧道失稳塌陷而造成安全事故的可能性也就越大，故随着岩土体应力与标准阈值或标准范围间差值的不断增大，可将应力检测装置的预设应变幅值线性/非线性减小，以缩短对应的采样周期，使得应力检测装置对岩土体应力的监测更加频繁，从而能够及时获知各处岩土体的应力变化，特别是在应力变化不断增大的过程中，能够根据应力变化及时优化调整盾构掘进工艺，以应对岩土体的应力变化，从而确保盾构掘进工程的安全性。
[0118]
优选地，在岩土体应力不断变化的过程中，通过缩短应力检测装置的采样周期使得外部控制器对于岩土体应力变化的分析判定频率更加密集频繁，以能够及时获知岩土体的应力变化状态，并及时调整盾构机的工作模式或工作模式，以确保盾构机能够最大程度贴合预期路线进行掘进并完成接收；另一方面，可以根据岩土体的应力变化及时调整应力检测装置对于岩土体应力变化的监测频率，使得对岩土体应力变化的监测频率更加合理准确。特别地，对于岩土体应力变化较缓或是与标准阈值差值较小的情况，频繁地监测可能是不必要的，因为这将增加数据交互量、占用计算资源而产生延迟，同时过多的数据产出也会生成一定数量的伪数据，这些伪数据会影响外部控制器对岩土体应力变化的分析计算结果，并进一步影响着盾构机的工作状态的优化调整，最终可能影响盾构机的掘进效率及掘进安全。
[0119]
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发
明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。