一种电力矩形盾构隧道的施工工艺的制作方法

1.本技术涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种电力矩形盾构隧道的施工工艺。


背景技术：

2.近年来在电力工程领域中，城市电网呈现高负荷密度及电缆化送电的趋势，加之城市建设环境的日益复杂，电力盾构技术已有大量应用。但随着社会城市化进程的推进，地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视。目前我国城市地下空间非常有限，特别是中心城区，道路两侧及道路之下各类建构筑物、地下管线、地铁隧道等密集分布。对于交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的电力隧道等市政工程来说，常规圆形隧道难以满足狭窄地下空间、浅覆土和高空间利用率的隧道施工要求，必须提高其断面利用率才能更好地适应有限的地下空间。
3.对于电力隧道而言矩形断面空间利用率最高已是不争的事实，相比于圆形隧道，矩形或类矩形隧道的断面利用率更高，具有覆土浅、对周边环境影响小等诸多优点，在拥有相等有效空间的情况下，矩形断面与双圆断面相比能节约35％的地下空间，与圆形断面相比能节省45％的地下空间。以往，矩形等异形隧道多采用明挖或暗挖法施工，不仅安全性差、施工效率低(仅为盾构法的1/3)、施工环境恶劣，而且严重影响民众日常生产和生活。相较于传统的开挖技术，矩形盾构法施工均在现有道路以下进行，不需要迁改地下管线，不破坏地面道路结构，也丝毫不影响现有道路交通的正常运行，在稳定土层、环境保护、控制成本、合理减缩工期等方面具有显著优势，尤其适用于在不宜大开挖的闹市区等特殊地段或建筑群、既有管线下施工，为城市建设创造一个洁净、舒适、美好、和谐的社会环境，因此矩形盾构法是目前电力市政工程建设的最佳施工方法。
4.基于当前中国乃至世界的经济形势、城市建设与市场的需要，围绕土地、能源的高效利用日益受到重视，矩形盾构隧道在地下空间利用率及周边环境影响方面的优势得以凸显。因此，对于矩形盾构法隧道技术的探索和研究具有重要意义和经济价值。然而，由于当前矩形盾构在电力隧道中的应用相对较少，也未有相关规范出台，矩形或类矩形盾构法隧道在实际设计和施工中仍面临着异形衬砌结构设计复杂、特种盾构装备，特殊复杂环境应对困难等技术难点，矩形盾构技术还处于起步阶段。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，提出了本技术。本技术的实施例提供了一种电力矩形盾构隧道的施工工艺，解决了上述矩形盾构法施工难度大的问题。
6.本技术提供了一种电力矩形盾构隧道的施工工艺，包括：在盾构主机挖掘的同时，同步在挖掘空间内进行矩形管片拼装，以将多片管片单元固定连接构成贴合隧道内壁的管片结构；其中，多块所述管片单元沿所述隧道环向拼接构成环形管片，多块所述环形管片沿所述隧道延伸方向拼接构成所述管片结构，所述管片结构的断面为矩形形状；在相邻的所述管片单元之间进行防水操作；以及向所述管片结构的孔槽内注入混凝土，以加强所述管
片结构与所述隧道内壁的连接强度。
7.在一实施例中，所述环形管片包括沿所述隧道延伸方向连接相邻的所述管片单元的纵向管片接头和沿所述隧道环向方向连接相邻的所述管片单元的环向管片接头；其中，所述在挖掘空间内进行矩形管片拼装包括：在挖掘空间内进行矩形管片拼装；其中，所述纵向管片接头和所述环向管片接头错位设置。
8.在一实施例中，所述环向管片接头包括插入杆和接收管，所述插入杆和所述接收管分别设置于相邻的两块所述管片单元上；其中，所述在挖掘空间内进行矩形管片拼装包括：将所述插入杆和所述接收管配合连接以实现相邻的所述管片单元的连接。
9.在一实施例中，位于所述环形管片顶部或底部的所述环向管片接头所连接的两块所述管片单元的两端包括楔形端面；其中，所述在挖掘空间内进行矩形管片拼装包括：将相邻的所述管片单元的楔形端面互补贴合连接，以实现所述环形管片上相邻的所述管片单元的连接。
10.在一实施例中，所述电力矩形盾构隧道的施工工艺还包括：在所述盾构主机挖掘的同时，采用自动导向系统实时检测隧道的挖掘偏差值；以及根据所述挖掘偏差值实时调整所述盾构主机的挖掘方向。
11.在一实施例中，所述根据所述挖掘偏差值实时调整所述盾构主机的挖掘方向包括：根据所述挖掘偏差值，实时调整所述盾构主机的的铰接油缸的行程和/或所述盾构主机的转速。
12.在一实施例中，所述在相邻的所述管片单元之间进行防水操作包括：在相邻的所述管片单元对应的隧道内侧采用防水材料进行嵌缝；以及在所述管片单元的四边端面上设置灌注槽，并向所述灌注槽内压注砂浆或药液；其中，所述砂浆和药液具有流动性、膨胀性，且固结后无收缩。
13.在一实施例中，所述在挖掘空间内进行矩形管片拼装包括：采用管片输送机将所述管片单元吊装就位；采用管片拼装机将所述管片单元拼接起来；通过螺栓连接拼接后的所述管片单元；将沿所述隧道内壁的环向方向相邻的所述管片单元采用所述管片单元侧面的预留孔洞进行螺栓连接；以及将沿所述隧道延伸方向的所述管片单元利用环与环之间的预留孔洞进行螺栓连接。
14.在一实施例中，所述向所述管片结构的孔槽内注入混凝土包括：采用模板伸缩油缸、模板支架、混凝土注射装置对所述管片结构的孔槽内注射混凝土。
15.在一实施例中，所述电力矩形盾构隧道的施工工艺还包括：在所述盾构主机推进预设距离后，采用模板台车对隧道进行二次衬砌。
16.本技术提供的一种电力矩形盾构隧道的施工工艺，在盾构主机挖掘的同时，同步在挖掘空间内进行矩形管片拼装以将多片管片单元固定连接构成贴合隧道内壁的管片结构，利用多块管片单元拼接构成环形管片，环形管片沿隧道延伸方向拼接构成管片结构，并且在相邻的管片单元之间进行防水操作；然后向管片结构的孔槽内注入混凝土，以加强管片结构与隧道内壁的连接强度，从而实现矩形盾构隧道；即利用机械设备实现自动化、流程化作业，以降低矩形盾构隧道的施工难度，提高隧道的断面利用率，从而有效提高地下空间的利用率。
附图说明
17.通过结合附图对本技术实施例进行更详细的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
18.图1是本技术一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工工艺的流程示意图。
19.图2是本技术另一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工工艺的流程示意图。
20.图3是本技术一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的渣土运输工艺的流程示意图。
21.图4是本技术另一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工工艺的流程示意图。
22.图5是本技术一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的防水工艺的流程示意图。
23.图6是本技术另一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工工艺的流程示意图。
24.图7是本技术一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工设备的结构示意图。
25.图8是本技术另一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工设备的结构示意图。
26.图9是本技术一示例性实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
27.下面，将参考附图详细地描述根据本技术的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是本技术的全部实施例，应理解，本技术不受这里描述的示例实施例的限制。
28.图1是本技术一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工工艺的流程示意图。如图1所示，该电力矩形盾构隧道的施工工艺包括：
29.步骤110：在盾构主机挖掘的同时，同步在挖掘空间内进行矩形管片拼装以将多片管片单元固定连接构成贴合隧道内壁的管片结构。
30.其中，多块管片单元沿隧道环向拼接构成环形管片，多块环形管片沿隧道延伸方向拼接构成管片结构，管片结构的断面为矩形形状。管片接头形式的选择在盾构隧道的设计中有着重要的作用，在进行接头形式的设计时，既要考虑到承受的荷载、周围的地质情况及防水等要求，又要综合考虑到施工便捷度、经济合理性、工期压力、耐久性及养护维修难度等诸多因素。通过对比分析各类接头的特点及优缺点，螺栓接头拼装速度相对更慢，对管片拼装精度的影响也更大，因此建议本项目采用插入式接头，以实现矩形管片的拼装。在盾构主机挖掘的同时同步在挖掘空间内进行矩形管片拼装，以提高施工进度，并且可以利用拼装的矩形管片实现对隧道的支撑，从而进一步提高隧道的支撑强度，避免沉降等问题。
31.步骤120：在相邻的管片单元之间进行防水操作。
32.管片防水包括了管片单元本体防水和管片单元外防水涂层。对管片单元本体要求其抗渗性能达到不小于p8，渗透系数不大于10-11m/s。对于钢筋混凝土管片，制作质量、工艺和外加剂的使用对提高管片单元本体的抗渗性效果明显。管片单元外涂层需根据管片单元材质而定，对钢筋混凝土管片，一般要求如下：涂层应能在盾尾密封钢丝刷与钢板的挤压摩擦下不损伤；当管片弧面的裂缝宽度达0.3mm时，应仍能在大埋深处水压下不渗漏；涂层应具有良好的抗化学腐蚀性、抗微生物侵蚀性和耐久性；涂层应具有良好的施工季节适应性，施工简便，成本低廉。防水涂料的种类主要分为有机型和无机型。防水涂料在使用时候需要基层处于干燥的状态。
33.步骤130：向管片结构的孔槽内注入混凝土，以加强管片结构与隧道内壁的连接强度。
34.盾构主机在转弯段掘进时由于盾壳与管片间的空隙影响，导致同步注浆的浆液填充量与转弯段隧道空隙两者间不能实现完全的同步和完全的一致。尤其在隧道空隙较大或注浆浆液前期强度不够的情况下，管片侧向力会使管片向线型外侧偏移。忽略土体的弹性变形时，隧道整体向外偏移的最大位移是盾构外径和管片外径只差。盾构隧道推进时，可通过布置在盾尾的压浆管对建筑空隙进行同步充填浆液来控制隧道整体向外侧的偏移量。根据地层情况与施工条件的不同，同步注浆工艺需要同时考虑注浆量大小及注浆压力大小，一环环形管片的注浆量大概控制在盾尾间隙的130％～180％，转弯段隧道因为间隙变大的影响，其注浆量明显比直线段隧道的注浆量更大；注浆压力通常约为0.3～0.5mpa。为了解决管片向外偏移的问题，同步注浆孔一般设置在转弯隧道线型外侧，线型内侧暂时不用注浆。而且要保证同步注浆速度与盾构推进速度相适应，盾构机停止推进时，盾尾也应该停止注浆。盾构转弯段施工时，需要加大对地表沉降监测的频率，密切监测注浆对周边环境的扰动影响，并将这些信息快速反馈，以便盾构操作人员能及时地调整同步注浆压力和注浆量确保不会对地面造成大的沉降或者隆起破坏。
35.在一实施例中，步骤130的具体实现方式可以是：采用模板伸缩油缸、模板支架、混凝土注射装置对管片结构的孔槽内注射混凝土。在掘进过程中拼装完成的矩形或类矩形钢管片兼具内模的作用，混凝土浇筑完成后，混凝土与型钢形成组合结构。
36.本技术提供的一种电力矩形盾构隧道的施工工艺，在盾构主机挖掘的同时，同步在挖掘空间内进行矩形管片拼装以将多片管片单元固定连接构成贴合隧道内壁的管片结构，利用多块管片单元拼接构成环形管片，环形管片沿隧道延伸方向拼接构成管片结构，并且在相邻的管片单元之间进行防水操作；然后向管片结构的孔槽内注入混凝土，以加强管片结构与隧道内壁的连接强度，从而实现矩形盾构隧道；即利用机械设备实现自动化、流程化作业，以降低矩形盾构隧道的施工难度，提高隧道的断面利用率，从而有效提高地下空间的利用率。
37.在一实施例中，环形管片包括沿隧道延伸方向连接相邻的管片单元的纵向管片接头和沿隧道环向方向连接相邻的管片单元的环向管片接头；对应的，步骤110的具体实现方式可以是：在挖掘空间内进行矩形管片拼装；其中，纵向管片接头和环向管片接头错位设置。
38.在一实施例中，环向管片接头包括插入杆和接收管，插入杆和接收管分别设置于
相邻的两块管片单元上；对应的，步骤110的具体实现方式可以是：将插入杆和接收管配合连接以实现相邻的管片单元的连接。
39.在一实施例中，位于环形管片顶部或底部的环向管片接头所连接的两块管片单元的两端包括楔形端面；对应的，步骤110的具体实现方式可以是：将相邻的管片单元的楔形端面互补贴合连接，以实现环形管片上相邻的管片单元的连接。
40.图2是本技术另一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工工艺的流程示意图。如图2所示，在步骤110之前，该电力矩形盾构隧道的施工工艺还可以包括：
41.步骤140：盾构主机带动旋转刀盘旋转切削土体，以形成挖掘空间。
42.本技术可以采用偏心多轴刀盘式矩形掘进机，可对矩形隧道断面进行全断面切削，并能保持开挖面的土压平衡；将大断面的切削断面分割为二，减少了偏心轴的运转半径，降低切削驱动扭矩；两个刀盘同步异向转动，避免了因刀盘单向旋转产生的外力致使掘进机发生偏移；切削刀盘转动半径小，切削刀头滑动距离小，减少了刀头的磨耗，有利于长距离掘进。
43.在一实施例中，步骤140的具体实现方式可以是：采用参数在线自调整的pid闭环控制，以保证盾构主机在挖掘过程中机顶推载荷的均衡。
44.步骤150：采用双螺旋输送机将盾构主机挖出的土体运至弃渣场地。
45.传统土压平衡盾构结合盾构推力、刀盘扭矩、推进速度、螺旋机转速等施工参数来控制土舱压力来维持开挖面稳定。但对于矩形盾构而言，由于土舱内渣土流动性差、滞排造成的土压分布不均衡、易波动等问题，使开挖面稳定更加难控，盾构切口位置地层沉降较大。因此，本技术采用双螺旋输送机将盾构主机挖出的土体运至弃渣场地。并且，由于矩形盾构土舱底部呈平底状，渣土的流动性差，易产生固结或泥饼，进而影响开挖面稳定，加剧地层扰动。结合地质特点，本技术配置了泡沫及膨润土改良系统，可以在管路实现渣土改良方式的互换。泡沫及膨润土改良系统具有手动、半自动、全自动3种控制方式，可以最大限度地保证刀盘搅拌区域的渣土能改良均匀。在保证土舱压力的情况下严格控制出渣量和推进速度，使两者高度匹配，并及时做好出渣量和推进距离的统计分析、总结，根据顶进距离严格控制出渣量。并且在比选了多种不同类型的添加剂后，初步选择泡沫、膨润土和水作为土体改良试验的外加添加剂，借助室内试验的抗剪强度、坍落度、流动度和稠度等指标来评价类矩形盾构掘进中土的改良效果，并优化添加剂的配比方案。最终得出了渣土改良剂配比：泡沫改良剂浓度为3％，发泡率为12～20倍；泥浆中聚合物掺量为0.1kg/m3。并采用全方位、分区域的土体改良技术，解决了矩形盾构土舱底部渣土的流动性不足的问题，实现了开挖面压力的平衡控制。利用盾构机的多点位多方位改良系统、偏心刀盘的搅拌棒和土舱内渣土导流装置，实现渣土有效改良和流动。
46.图3是本技术一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的渣土运输工艺的流程示意图。如图3所示，上述步骤150可以包括：
47.步骤151：采用双螺旋输送机耦动互馈出渣控制，以保证双螺旋输送机的左土舱和右土舱的压力均衡。
48.通过双螺旋输送机耦动互馈出渣控制，实现左右土舱压力均匀性控制。
49.步骤152：采用油缸驱动的土压自动补偿系统，以辅助双螺旋输送机稳定压力。
50.另一方面，为确保土舱压力与掌子面压力的时刻平衡，本技术采用基于参数在线
自调整的pid闭环控制技术，实现了矩形盾构掘进机顶推载荷顺应性控制。此外，部分矩形盾构机在土舱隔板处还设计有油缸驱动的土压自动补偿系统，以辅助稳压。在盾构主机停机的状态下，通过油缸使安置于隔仓板上的筒体伸缩，在土舱内前后运动，改变土舱的体积以实现土压力的调节，维持土压平衡。通过上述技术措施的综合利用可有效提高土舱压力的控制精度，解决由土舱压力波动引起的开挖面稳定及地层沉降问题。
51.在一实施例中，上述步骤140的具体实现方式可以是：在掘进过程中实时在盾构主机与隧道地层之间注入触变泥浆，形成良好的泥浆套；其中，盾构主机的顶管切口环处增加帽檐结构，在帽檐结构内和铰接处预留触变泥浆孔。
52.矩形盾构掘进过程中的背土现象是指：在掘进过程中，由于矩形顶管机上面为几乎水平，当在顶管施工埋深较浅的情况下，上部土体的卸载拱作用相对不明显，卸载拱高度以内的土体在自重作用下坍塌覆于顶管机上表面，使得顶管机向前顶进过程中受这部分土体摩阻力的影响较为明显，土体在摩阻力反作用下会随顶管方向发生压缩变形或移动，就如同管节顶部背负着这部分土体移动一样，即“背土”效应。随着掘进长度的加大，黏附在盾构机上的土体越多，最终可能会造成盾构推进困难，引起地表的过大扰动，严重时造成上覆的坍塌，因此施工过程中必须防止顶管出现“背土”。控制背土效应常采用的技术措施是通过注浆降低管节及顶管机背部与土体之间的摩擦力。在顶管切口环处增加帽檐结构，在帽檐结构内和铰接处预留触变泥浆孔，顶管掘进过程中，实时注入触变泥浆，形成良好的泥浆套，减小与地层的摩阻力。注浆润滑材料有两类，一类是以膨润土为主，另一类是以人工合成的高分子材料为主。为控制地面沉降，可以在前壳体顶部安装有压浆管，并开设压浆槽，使土体与壳体上平面之间形成一泥浆膜，以减少土体同壳体的摩擦力，防止背土现象发生。
53.图4是本技术另一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工工艺的流程示意图。如图4所示，上述电力矩形盾构隧道的施工工艺还可以包括：
54.步骤160：在盾构主机挖掘的同时，采用自动导向系统实时检测隧道的挖掘偏差值。
55.自动导向系统采用激光制导，具备导向、自动定位、实时显示等功能，该系统在设备内设置激光靶，始发井处设置激光全站仪。激光全站仪安装固定后，调整好激光束的位置和方向，使激光束与管道的中心线平行，并且符合设计坡度，发射可见的激光束。当挖掘一段距离后，将激光束投射在矩形盾构顶掘机内目标靶上，测量已顶掘管节的高程及中心偏差。
56.步骤170：根据挖掘偏差值实时调整盾构主机的挖掘方向。
57.具体的，根据挖掘偏差值，实时调整盾构主机的的铰接油缸的行程和/或盾构主机的转速。
58.调整铰接油缸行程是最直接、最有效的姿态控制方法。正常顶掘时，铰接油缸全部收回。当矩形盾构顶掘机姿态发生偏差时，将发生偏差侧的铰接油缸伸出，并将用于与矩形盾构顶掘机和管节连接的拉杆松动，以调整姿态。铰接油缸伸出距离应根据地层情况、姿态偏差大小、顶掘线路等综合确定。在正常顶掘过程中，应控制好双螺旋机参数，保持出土一致，防止矩形盾构顶掘机因压力不平衡导致姿态产生偏差。当矩形盾构顶掘机出现姿态偏差时，可以通过调整转速，控制出土量和土舱压力差，进行姿态修正。
59.每个油缸为等推力油缸，并可单独控制，可以通过调整单个油缸推力来调整姿态，
达到纠偏目的。顶推油缸对姿态纠偏主要适用于始发段，其纠偏距离有限，大概在30m以内，之后主要通过注浆(打土)和调整铰接油缸纠偏为主。
60.当矩形盾构顶掘机发生中线偏差或通过铰接纠偏效果不佳时，如不采取进一步措施及时纠正，导向一旦形成，会造成机头更大的偏离。这时可通过机体上的触变泥浆孔、管节上预留的置换注浆孔及膨润土打土装置，在合适位置向地层注入泥浆或打入膨润土，调整周围地层压力，从而达到较好的纠偏效果。矩形盾构顶掘机共设有8个刀盘，每个刀盘均可独立转动。正常顶掘时，刀盘控制的原则为“左右对称，上下对称”，以减小顶掘过程中对地层的扰动，并保证机体稳定。当机体发生滚转时，可通过同时同向转动多个刀盘使其获得某个方向的反扭矩，从而达到修正机体的目的。
61.由于曲线施工时盾构机千斤顶对管片有向外推的作用力，需要将盾构实际推进曲线较隧道设计曲线向内侧偏移一定量。加密盾构测量频率，由于通视条件不好及管片会产生水平位移，每5环需要复测一次测点。加强盾构机姿态监控，控制盾尾与管片间隙。曲线段控制盾构推进速度在3cm/min以内，以减小盾构机推力，相应降低了对后方管片的水平分力，较低的推速也有利于提前纠偏。加强曲线段同步注浆及跟踪补偿注浆，曲线同步注浆量控制在直线段的1.5倍以上，每推进2环进行一次跟踪补偿注浆，尤其是对曲线外侧。严格控制纠偏量，每1.5m纠偏量控制在3mm以内。通过复紧成环管片的连接螺栓以提高隧道刚度、减少松动，每推进3～5环，对后方5～10环内管片螺栓进行一次复紧。
62.图5是本技术一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的防水工艺的流程示意图。如图5所示，上述步骤120可以包括：
63.步骤121：在相邻的管片单元对应的隧道内侧采用防水材料进行嵌缝，并且在管片单元的四边端面上设置灌注槽。
64.接缝防水作为盾构隧道防水的重点，现已越来越成熟。基本体系为：在使用高精度与高密实性管片的基础上，采用弹性密封原理和线状密封方式，以性能优异的氯丁橡胶或氯丁胶与天然橡胶等混合胶、三元乙丙胶等制成特殊构造形式断面的弹性密封垫，或遇水膨胀橡胶密封垫防水。
65.步骤122：向灌注槽内压注砂浆或药液；其中，砂浆和药液具有流动性、膨胀性，且固结后无收缩。
66.管片接缝防水主要的防水任务是保证管片间的弹性密封垫不渗水、隧道内侧相邻管片的嵌缝防水及必要时向接缝内注入氰氨脂药液等。一般情况下，要求弹性密封垫能承受实际3倍大小的最大水压力。密封材料大致可分为三类：单一类，如未硫化的异丁烯类、硫化的橡胶类、海绵类等；复合类，如海绵加异丁烯类加保护层、硫化橡胶加异丁烯类加保护层等；水膨胀类，如水膨胀橡胶。
67.相邻管片的接缝防水就是在隧道内侧的用防水材料进行嵌缝。在设计嵌缝槽的时候，要考虑到它的形状，不能使填充材料溢出或流出，其设计的深度一般为20mm，宽度为12mm。嵌缝材料应具有良好的水密性、耐侵蚀性、伸缩复原性，以及硬化时间短、收缩小、便于施工等特性。满足上述要求的材料有环氧类、尿素树脂类为主的材料。
68.在管片的四边端面上设置灌注槽，管片拼装成环后，由隧道内向管片的灌注槽内压注砂浆或药液。要求压注的材料流动性好，具有膨胀性，固结后无收缩。
69.螺栓与螺栓孔之间采取用塑性和弹性密封圈垫在螺栓和螺孔之间的防水措施，通
过拧紧螺栓的过程中，密封圈受到了挤压能很好的填充在螺栓与孔壁之间，从而达到防水的目的。另一种对螺栓与螺栓孔之间的防水方法是用塑性螺栓孔套管，把这种套管预埋在混凝土管片内，这种方法的防水效果更好。垫圈的构造设计非常关键，需要考虑螺栓拧紧后多余材料的流失问题。管片拼装时，垫圈应紧贴法兰面，在压力的作用下将材料挤入螺栓孔和四周。此外，还应通过环形间隙注浆提高隧道防水性能，增强密封性。
70.在一实施例中，上述步骤110的具体实现方式可以是：采用管片输送机将管片单元吊装就位，采用管片拼装机将管片单元拼接起来，通过螺栓连接拼接后的管片单元，将沿隧道内壁的环向方向相邻的管片单元采用管片单元侧面的预留孔洞进行螺栓连接，以及将沿隧道延伸方向的管片单元利用环与环之间的预留孔洞进行螺栓连接。
71.在进行矩形或类矩形钢管片拼装时，随着盾构主机的向前推移同步进行，通过管片输送机将预制钢管片吊装就位，管片拼装机进行矩形钢管片的拼装，并将拼装的管片通过螺栓连接；其中，环向管片利用相邻管片间预留的孔洞，进行螺栓连接，纵向管片利用环与环之间的预留孔洞，进行螺栓连接。
72.图6是本技术另一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工工艺的流程示意图。如图6所示，上述电力矩形盾构隧道的施工工艺还可以包括：
73.步骤180：在盾构主机推进预设距离后，采用模板台车对隧道进行二次衬砌。
74.在盾构主机掘进的同时，模板台车紧随其后，行走于下部钢管片布置的钢轨上，在盾构主机推进一定距离后，二次衬砌的施工可以适时开展，形成流水作业，应用混凝土浇筑设备，并配合使用模板台车施工。
75.图7是本技术一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工设备的结构示意图。如图7所示，该施工设备70包括：管片拼装模块71，用于在盾构主机挖掘的同时，同步在挖掘空间内进行矩形管片拼装以将多片管片单元固定连接构成贴合隧道内壁的管片结构；其中，多块管片单元沿隧道环向拼接构成环形管片，多块环形管片沿隧道延伸方向拼接构成管片结构，管片结构的断面为矩形形状；防水模块72，用于在相邻的管片单元之间进行防水操作；注浆模块73，用于向管片结构的孔槽内注入混凝土，以加强管片结构与隧道内壁的连接强度。
76.本技术提供的一种电力矩形盾构隧道的施工设备，通过管片拼装模块71在盾构主机挖掘的同时，同步在挖掘空间内进行矩形管片拼装以将多片管片单元固定连接构成贴合隧道内壁的管片结构，利用多块管片单元拼接构成环形管片，环形管片沿隧道延伸方向拼接构成管片结构，并且防水模块72在相邻的管片单元之间进行防水操作；然后注浆模块73向管片结构的孔槽内注入混凝土，以加强管片结构与隧道内壁的连接强度，从而实现矩形盾构隧道；即利用机械设备实现自动化、流程化作业，以降低矩形盾构隧道的施工难度，提高隧道的断面利用率，从而有效提高地下空间的利用率。
77.图8是本技术另一示例性实施例提供的电力矩形盾构隧道的施工设备的结构示意图。如图8所示，上述施工设备70还可以包括：挖掘模块74，用于盾构主机带动旋转刀盘旋转切削土体，以形成挖掘空间；渣土运输模块75，用于采用双螺旋输送机将盾构主机挖出的土体运至弃渣场地；
78.在一实施例中，挖掘模块74可以进一步配置为：采用参数在线自调整的pid闭环控制，以保证盾构主机在挖掘过程中机顶推载荷的均衡。
79.在一实施例中，注浆模块73可以进一步配置为：采用模板伸缩油缸、模板支架、混凝土注射装置对管片结构的孔槽内注射混凝土。
80.在一实施例中，如图8所示，上述渣土运输模块75可以包括：压力均衡单元751，用于采用双螺旋输送机耦动互馈出渣控制，以保证双螺旋输送机的左土舱和右土舱的压力均衡；压力稳定单元752，用于采用油缸驱动的土压自动补偿系统，以辅助双螺旋输送机稳定压力。
81.在一实施例中，挖掘模块74可以进一步配置为：在掘进过程中实时在盾构主机与隧道地层之间注入触变泥浆，形成良好的泥浆套；其中，盾构主机的顶管切口环处增加帽檐结构，在帽檐结构内和铰接处预留触变泥浆孔。
82.在一实施例中，如图8所示，上述施工设备60还可以包括：偏差检测模块76，用于在盾构主机挖掘的同时，采用自动导向系统实时检测隧道的挖掘偏差值；调整模块77，用于根据挖掘偏差值实时调整盾构主机的挖掘方向。
83.在一实施例中，如图8所示，防水模块72可以包括：嵌缝单元721，用于在相邻的管片单元对应的隧道内侧采用防水材料进行嵌缝，并且在管片单元的四边端面上设置灌注槽；压注单元722，用于向灌注槽内压注砂浆或药液；其中，砂浆和药液具有流动性、膨胀性，且固结后无收缩。
84.在一实施例中，管片拼装模块71可以进一步配置为：采用管片输送机将管片单元吊装就位，采用管片拼装机将管片单元拼接起来，通过螺栓连接拼接后的管片单元，将沿隧道内壁的环向方向相邻的管片单元采用矩形管片侧面的预留孔洞进行螺栓连接，以及将沿隧道延伸方向的管片单元利用环与环之间的预留孔洞进行螺栓连接。
85.在一实施例中，如图8所示，上述施工设备60还可以包括：二次衬砌模块78，用于在盾构主机推进预设距离后，采用模板台车对隧道进行二次衬砌。
86.下面，参考图9来描述根据本技术实施例的电子设备。该电子设备可以应用于上述智能浅埋暗挖的作业设备上，该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。
87.图9图示了根据本技术实施例的电子设备的框图。
88.如图9所示，电子设备10包括一个或多个处理器11和存储器12。
89.处理器11可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备10中的其他组件以执行期望的功能。
90.存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本技术的各个实施例的电力矩形盾构隧道的施工工艺以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。
91.在一个示例中，电子设备10还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
92.例如，在该电子设备是第一设备或第二设备时，该输入装置13可以是传感器等仪器，用于输入信号。在该电子设备是单机设备时，该输入装置13可以是通信网络连接器，用于从第一设备和第二设备接收所采集的输入信号。
93.此外，该输入设备13还可以包括例如键盘、鼠标等等。
94.该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出设备14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
95.当然，为了简化，图9中仅示出了该电子设备10中与本技术有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备10还可以包括任何其他适当的组件。
96.此外，本技术的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本技术各种实施例的电力矩形盾构隧道的施工工艺中的步骤。
97.所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
98.本技术中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
99.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。