[发明专利]一种顶管沉降控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种顶管沉降控制系统及方法。顶管沉降的控制系统通过从顶进管件内部向顶进管件外注入触变泥浆形成泥浆套的方式抑制顶管过程中因地层损失引发的地面沉降。顶管沉降的控制系统包括：处理单元、数据收集单元和沉降控制单元。数据收集单元采集顶管现场物理参变量并将物理参变量发送至处理单元进行建模仿真。处理单元对仿真结果进行分析得出至少两种不同的泥浆参变量，并将泥浆参变量发送至沉降控制单元。沉降控制单元配置为：响应于泥浆参变量之收到，在进行顶管的情况下，按照泥浆参变量向顶进管件外注入触变泥浆形成泥浆套。

技术领域

本发明涉及顶管施工技术领域，尤其涉及一种顶管沉降控制系统及方法。

背景技术

顶管法作为一种不开槽施工方法，其最大的优越性在于采用不开槽的暗挖方式，这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下构筑物和管线复杂的城市管道施工来说具有无可比拟的优点，得到越来越广泛的应用。但是作为一种地下开挖方法，顶管施工也不可避免地会对管道周围的土体产生扰动，甚至会引起过大的地面沉降。

在顶管法广泛应用的今天，顶管施工控制技术的发展使得长距离、大管径以及一些复杂的地质结构的高难度顶管施工能够顺利开展，但目前在软弱地层浅覆土条件下的大直径人工顶管施工技术中仍存在着地面沉降控制难的问题。在顶管施工过程中，当土体位移过大时，顶管施工将对施工区域周围建筑物(结构)和邻近地下管线构成危害。

现有技术在地面沉降控制方面，针对顶管顶进过程中的地面沉降数值模拟分析居多，例如公开号为CN102494667A的专利公开了一种表征地面沉降的方法。所述方法包括建立地面沉降表征指标体系。地面沉降表征体系包括：点指标体系、线指标体系、面指标体系和体指标体系。点指标体系包括：沉降量、最大沉降量、沉降速率、最大沉降速率、累计沉降量、平均沉降量和矢量方向，用来表征地面沉降的量值和速率。线指标体系包括：沉降差、倾斜和不均匀沉降系数，用来表征不同点之间的差异沉降。面指标体系包括：沉降面积、沉降面积变化率和漏斗密度，用来表征地面沉降在平面上的展布规律和漏斗发育的密度。体指标体系包括：沉降漏斗体积、沉降漏斗体积变化率、极限沉降时间、单位沉降体积损失和漏斗类型，用来表征地面沉降的三维特征。但是现有技术缺少对于顶进过程中地面沉降控制方法，特别是在浅覆土大直径人工顶管方面的地面沉降控制方法。

综上所述，本发明提供一种顶管沉降的控制系统及方法以解决现有技术存在之不足。本发明通过从管件内部向管件外注入触变泥浆形成泥浆套的方式抑制顶管过程中因地层损失引发的地面沉降。

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。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种顶管沉降控制系统。所述顶管沉降的控制系统通过从顶进管件内部向顶进管件外注入触变泥浆形成泥浆套的方式抑制顶管过程中因地层损失引发的地面沉降。所述顶管沉降的控制系统包括：处理单元、数据收集单元和沉降控制单元。所述数据收集单元采集顶管现场物理参变量并将所述物理参变量发送至所述处理单元进行建模仿真。所述处理单元对仿真结果进行分析得出至少两种不同的泥浆参变量，并将所述泥浆参变量发送至所述沉降控制单元。所述沉降控制单元配置为：响应于泥浆参变量之收到，在进行顶管的情况下，按照泥浆参变量向顶进管件外注入触变泥浆形成泥浆套。

本发明通过从顶进管件内部向顶进管件外注入触变泥浆形成泥浆套的方式填补顶管施工中的地层损失从而抑制地面沉降，地表沉降控制效果良好。本发明解决了浅覆土软弱地层大直径人工顶管施工地面沉降等问题。本发明使用的地面沉降预控制技术均减小了施工的风险，提高了施工效率，缩短了施工工期，确保了施工的安全及质量。