基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法

本发明属于盾构智能建造，涉及一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、城市轨道交通建设迎来快速发展期，盾构法作为城市轨道交通的主流施工方法得到了广泛的应用，同步注浆施工是盾构施工过程的重要环节，注浆量多少对于地面沉降、管片渗漏水，甚至隧道的结构安全具有重要的影响。

3、目前同步注浆用量主要采用理论计算值，未考虑实际开挖过程中，掌子面至管片拼装处坍塌部分，导致注浆量偏小，管片壁后存在掏空现象，严重危害隧道结构安全。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法，本发明可以实现同步注浆用量的确定，减少或避免二次补浆。

2、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法，包括以下步骤：

4、根据渣土进入土仓后的土仓压力，判断土仓压力是否平衡，如果不平衡则调节渣土的出土速度；

5、对渣土进行传输，在传输过程中，获取渣土外部轮廓，生成渣土外部轮廓三维数据点云；

6、基于所述渣土外部轮廓三维数据点云数据，计算开挖面土体的体积，进行渣土体积的计算，确定超挖面积，根据确定的超挖面积确定注浆量，进行注浆。

7、作为可选择的实施方式，判断土仓压力是否平衡的具体过程包括若土仓压力大于设定值，则土仓压力不平衡。

8、作为可选择的实施方式，调节渣土的出土速度的具体过程包括根据地层地质信息、盾构掘进速度及土仓压力，调整出土速度，维持土仓压力在设定值内，维持平衡状态。

9、作为可选择的实施方式，计算开挖面土体的体积的具体过程包括，结合预先测定的渣土的密度，根据地勘资料，明确未开挖土的密度，基于ρ土体v土体＝ρ渣土v渣土，求解出开挖面土体的体积。

10、一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定系统，包括：

11、土仓压力传感器，用于检测监测土仓压力数值；

12、土仓压力控制系统，和土仓压力传感器通信，用于根据渣土进入土仓后的土仓压力，判断土仓压力是否平衡，如果不平衡则调节渣土的出土速度；

13、传送装置，用于对渣土进行传输；

14、三维激光扫描装置，用于获取传输过程中的渣土外部轮廓，生成渣土外部轮廓三维数据点云；

15、超挖计算模块，用于基于所述渣土外部轮廓三维数据点云数据，进行渣土体积的计算，计算开挖面土体的体积，确定超挖面积；

16、同步注浆控制系统，用于根据确定的超挖面积确定注浆量，进行同步注浆量的控制。

17、作为可选择的实施方式，还包括盾构机掘进总控系统，用于统筹控制土仓压力控制系统、超挖计算模块和同步注浆控制系统的动作。

18、作为可选择的实施方式，所述传送装置包括螺旋输送机和渣土传送带，通过调节所述螺旋输送机的速度调整渣土的出土速度。

19、作为可选择的实施方式，所述传送装置设置于盾构机盾体内。

20、作为可选择的实施方式，所述三维激光扫描装置，设置于所述渣土传送带的上方，且和超挖计算模块通信，将点云数据传输到超挖计算模块。

21、一种盾构机，包括上述基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定系统。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、本发明可以在保证盾构出渣平衡的前提下，精准确定同步注浆用量，保证管片壁后注浆密实度，且减少或避免二次补浆，对于盾构施工具有重要的意义。

24、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法，其特征是，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法，其特征是，判断土仓压力是否平衡的具体过程包括若土仓压力大于设定值，则土仓压力不平衡。

3.如权利要求1所述的一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法，其特征是，调节渣土的出土速度的具体过程包括根据地层地质信息、盾构掘进速度及土仓压力，调整出土速度，维持土仓压力在设定值内，维持平衡状态。

4.如权利要求1所述的一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法，其特征是，计算开挖面土体的体积的具体过程包括，结合预先测定的渣土的密度，根据地勘资料，明确未开挖土的密度，基于ρ土体v土体＝ρ渣土v渣土，求解出开挖面土体的体积。

5.一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定系统，其特征是，包括：

6.如权利要求5所述的一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定系统，其特征是，还包括盾构机掘进总控系统，用于统筹控制土仓压力控制系统、超挖计算模块和同步注浆控制系统的动作。

7.如权利要求5所述的一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定系统，其特征是，所述传送装置包括螺旋输送机和渣土传送带，通过调节所述螺旋输送机的速度调整渣土的出土速度。

8.如权利要求5或6所述的一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定系统，其特征是，所述传送装置设置于盾构机盾体内。

9.如权利要求5所述的一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定系统，其特征是，所述三维激光扫描装置，设置于所述渣土传送带的上方，且和超挖计算模块通信，将点云数据传输到超挖计算模块。

10.一种盾构机，其特征是，包括权利要求5-9中任一项所述的基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定系统。

技术总结
本发明提供了一种基于盾构出渣平衡监测的同步注浆用量确定方法，根据渣土进入土仓后的土仓压力，判断土仓压力是否平衡，如果不平衡则调节渣土的出土速度；对渣土进行传输，在传输过程中，获取渣土外部轮廓，生成渣土外部轮廓三维数据点云；基于所述渣土外部轮廓三维数据点云数据，计算开挖面土体的体积，进行渣土体积的计算，确定超挖面积，根据确定的超挖面积确定注浆量，进行注浆。本发明可以实现同步注浆用量的确定，减少或避免二次补浆。

技术研发人员：王旌,江浩,白建军,于啸,吴奇,张雅铭,刘袆,刘顿,左俊文,秦基强
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11