本發(fā)明涉及隧道施工，特別涉及一種粉砂土地區(qū)盾構(gòu)同步注漿效果評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、在粉砂土地區(qū)進(jìn)行隧道施工時(shí)，盾構(gòu)機(jī)作為核心設(shè)備，其掘進(jìn)過程中的同步注漿技術(shù)顯得尤為重要。這類地質(zhì)條件因其顆粒細(xì)小、滲透性強(qiáng)、自穩(wěn)性差等特點(diǎn)，給盾構(gòu)施工帶來了諸多挑戰(zhàn)，尤其是在注漿效果的評(píng)價(jià)與控制上。

2、粉砂土地區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，土壤顆粒間的粘結(jié)力弱，易于在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中受到擾動(dòng)而發(fā)生變形。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)的刀盤開挖直徑大于管片外徑時(shí)，管片與圍巖之間自然形成的縫隙成為了一個(gè)亟待解決的問題。這個(gè)縫隙不僅會(huì)導(dǎo)致巖體的移位和地表的下沉，還可能引發(fā)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，增加施工過程中的安全隱患。

3、為了彌補(bǔ)這一縫隙，減少地表沉降和隧道變形，同步注漿技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)通過在掘進(jìn)過程中實(shí)時(shí)向管片與圍巖之間的建筑間隙注入漿液，達(dá)到充填空隙、穩(wěn)定地層的目的。同步注漿的及時(shí)性、均勻性和足量性直接關(guān)系到注漿效果的好壞，進(jìn)而影響整個(gè)隧道施工的質(zhì)量和安全。

4、然而，在粉砂土地區(qū)進(jìn)行同步注漿時(shí)，往往會(huì)遇到一系列技術(shù)難題。首先，注漿參數(shù)的控制至關(guān)重要，包括注漿量和注漿壓力。注漿壓力過大，可能引發(fā)地表隆起、漿液擊穿盾尾密封等不利后果；注漿壓力過小，則可能導(dǎo)致漿液充填不完全，影響注漿效果。其次，注漿材料的選擇和配比也是影響注漿效果的關(guān)鍵因素。漿液的耐久性、流動(dòng)性等性能需與粉砂土的地質(zhì)條件相匹配，以確保注漿效果的長(zhǎng)久穩(wěn)定。

5、此外，注漿的順序和流程也是不容忽視的環(huán)節(jié)。合理的注漿順序和流程能夠確保漿液在管片與圍巖之間的均勻分布，提高注漿效率和質(zhì)量。然而，在實(shí)際施工過程中，由于操作不當(dāng)或技術(shù)不達(dá)標(biāo)等原因，往往會(huì)出現(xiàn)注漿不均勻、管片錯(cuò)臺(tái)、上浮等問題，給隧道施工帶來不利影響。

6、通過構(gòu)建一套合理、經(jīng)濟(jì)、高效、安全的施工方法，并結(jié)合科學(xué)的注漿效果評(píng)價(jià)技術(shù)，可以確保盾構(gòu)施工的安全、順利進(jìn)行，為地下隧道的建設(shè)提供有力保障。

7、當(dāng)前，粉砂土地區(qū)盾構(gòu)同步注漿效果評(píng)價(jià)方法雖已有所發(fā)展，但仍存在一些不足和局限性。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

8、(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)單一：傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法往往僅依賴于注漿后的單一物理力學(xué)參數(shù)，如注漿體的強(qiáng)度或地層變形量，忽略了注漿過程對(duì)圍巖多參數(shù)的綜合影響。這種單一的評(píng)價(jià)方式難以全面反映注漿效果的真實(shí)情況。

9、(2)數(shù)據(jù)采集不全面：部分評(píng)價(jià)方法在數(shù)據(jù)采集上存在不足，未能充分考慮注漿前后圍巖狀態(tài)的全面變化。例如，對(duì)注漿前后鉆孔取芯率、圍巖粘聚力、內(nèi)摩擦角等關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測(cè)不夠細(xì)致，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果存在偏差。

10、(3)缺乏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：注漿效果并非一成不變，而是隨著時(shí)間和地質(zhì)條件的變化而有所波動(dòng)。然而，現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法往往缺乏對(duì)注漿效果的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理注漿過程中出現(xiàn)的問題。

11、(4)二次注漿決策依據(jù)不足：當(dāng)注漿效果不理想時(shí)，需要進(jìn)行二次注漿以彌補(bǔ)不足。但現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法在提供二次注漿決策依據(jù)方面存在不足，往往僅憑經(jīng)驗(yàn)或主觀判斷，缺乏科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種粉砂土地區(qū)盾構(gòu)同步注漿效果評(píng)價(jià)方法，旨在提供一種全面、精準(zhǔn)的粉砂土地區(qū)盾構(gòu)同步注漿效果評(píng)價(jià)方法，通過多維度關(guān)鍵參數(shù)的采集與對(duì)比分析，確保注漿效果，提升隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性，優(yōu)化施工工藝，保障盾構(gòu)隧道建設(shè)的順利進(jìn)行。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種粉砂土地區(qū)盾構(gòu)同步注漿效果評(píng)價(jià)方法，包括：

4、s1：注漿前數(shù)據(jù)采集，獲取注漿前的圍巖鉆孔取芯率a1、圍巖試件粘聚力b1、內(nèi)摩擦角c1、殘余強(qiáng)度d1、孔隙率e1的數(shù)據(jù)信息；

5、s2：盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，結(jié)合變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步注漿；

6、s3：注漿后數(shù)據(jù)采集，獲取注漿后圍巖鉆孔取芯率a2、圍巖試件粘聚力b2、內(nèi)摩擦角c2、殘余強(qiáng)度d2、孔隙率e2的數(shù)據(jù)信息；

7、s4：根據(jù)注漿前后鉆孔取芯提高率ki、粘聚力提高率bi、圍巖內(nèi)摩擦角提高率ci、殘余強(qiáng)度提高率di、孔隙降低率ei，計(jì)算初步注漿后圍巖強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值；

8、s5：若步驟s4中注漿后圍巖強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值大于評(píng)價(jià)指標(biāo)預(yù)設(shè)值k0，則在注漿預(yù)設(shè)n天后檢測(cè)圍巖外層位移值，連續(xù)兩天在第n+1天和n+2天再次測(cè)定圍巖外層位移值，計(jì)算圍巖外層位移值變化率δψ；

9、s6：若圍巖外層位移值變化率δψ小于預(yù)設(shè)變化率δψ預(yù)，則計(jì)算圍巖強(qiáng)度值是否在圍巖強(qiáng)度范圍值之內(nèi)，若是，則結(jié)束施工效果評(píng)價(jià)，若否，則進(jìn)行二次注漿并進(jìn)入步驟s5。

10、進(jìn)一步的，在步驟s1中，在不同斷面布置上布置多個(gè)鉆孔，取芯率a＝完整巖芯總長(zhǎng)度/鉆孔總長(zhǎng)度×100％，粘聚力b和內(nèi)摩擦角c根據(jù)試樣的三軸壓縮試驗(yàn)計(jì)算獲取，殘余強(qiáng)度d為試件三軸壓縮試驗(yàn)破壞后所能承受的最低應(yīng)力值，孔隙率＝孔隙體積/總體積×100％。

11、進(jìn)一步的，在步驟s2中，包括如下步驟：

12、s21：在盾構(gòu)機(jī)上設(shè)置多個(gè)注漿孔，用于同步注漿；

13、s22：對(duì)每個(gè)注漿孔采用壓注方式進(jìn)行同步注漿，并在每個(gè)注漿孔出口設(shè)置分壓器及顯示結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制注漿壓力和注漿量，以確保管片背后的對(duì)稱均勻壓注；

14、s23：基于當(dāng)前注漿位置的水土壓力及盾構(gòu)機(jī)注漿管壓力損失確定注漿壓力；

15、s24：根據(jù)盾構(gòu)過程中的開挖直徑、管片外徑及長(zhǎng)度計(jì)算注漿量，并根據(jù)地層條件調(diào)整注漿率，以確保建筑空隙的充分充填；

16、s25：在注漿過程中，結(jié)合隧道變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)，優(yōu)化注漿效果。

17、進(jìn)一步的，在步驟s23中，包括如下步驟：在盾尾注漿管上設(shè)置壓力傳感器，結(jié)合當(dāng)前注漿位置的水土壓力和盾構(gòu)機(jī)注漿管壓力損失確定注漿壓力。

18、進(jìn)一步的，在步驟s25中，包括如下步驟：

19、s251：根據(jù)注漿效果反饋，適時(shí)調(diào)整漿液配比，以獲得適應(yīng)地層狀況的最優(yōu)漿液，提高地層粘結(jié)強(qiáng)度和密實(shí)度；

20、s252：結(jié)合變形監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確保建筑空隙及時(shí)足量充填，控制地面變形和管片偏移至安全范圍內(nèi)。

21、進(jìn)一步的，在步驟s3中，選取與注漿前相同深度、相同位置處的試件，進(jìn)行與步驟s1一致的數(shù)據(jù)采集。

22、進(jìn)一步的，在步驟s4中，根據(jù)注漿后數(shù)據(jù)采集，計(jì)算注漿前后鉆孔取芯提高率ai＝a2-a1，粘聚力提高率bi＝b2-b1，圍巖內(nèi)摩擦角提高率ci＝c2-c1，殘余強(qiáng)度提高率di＝d2-d1，孔隙降低率ei＝e1-e2，初步注漿后圍巖強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值k＝k1ai+k2bi+k3ci+k4di+k5ei，k1、k2、k3、k4、k5為預(yù)設(shè)權(quán)重系數(shù)。

23、進(jìn)一步的，在步驟s5中，包括如下步驟：

24、s51：按照施工計(jì)劃進(jìn)行注漿作業(yè)，并在注漿預(yù)設(shè)n天后，使用高精度測(cè)量設(shè)備對(duì)圍巖外層位移值進(jìn)行初始檢測(cè)，記錄此時(shí)的位移值d1；

25、s52：在第n+1天和第n+2天，再次使用相同的測(cè)量設(shè)備和方法，對(duì)同一位置的圍巖外層位移值進(jìn)行檢測(cè)，分別記錄為d2和d3；

26、s53：根據(jù)連續(xù)兩天的位移值d2和d3，計(jì)算圍巖外層位移值的變化率δψ，δψ＝(d3-d2)/(d2-d1)*100％。

27、進(jìn)一步的，在步驟s5中，還包括如下步驟：

28、s50：判斷步驟s4中注漿后圍巖強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值是否大于評(píng)價(jià)指標(biāo)預(yù)設(shè)值k0，若是，則進(jìn)入s51；若否，則進(jìn)行二次注漿并返回步驟s4。

29、進(jìn)一步的，在步驟s6中，包括如下步驟：

30、s61：對(duì)注漿后的圍巖進(jìn)行無損檢測(cè)，收集圍巖的物理力學(xué)參數(shù)；

31、s62：將采集到的數(shù)據(jù)輸入到預(yù)設(shè)的計(jì)算模型中，該模型根據(jù)地質(zhì)力學(xué)原理，將采集的物理力學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)換為圍巖的動(dòng)態(tài)彈性模量e和密度ρ；

32、s63：基于動(dòng)態(tài)彈性模量e和密度ρ，利用摩爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則公式或胡克定律公式計(jì)算圍巖的單軸抗壓強(qiáng)度σc；

33、s64：將計(jì)算得到的單軸抗壓強(qiáng)度σc與預(yù)設(shè)的強(qiáng)度范圍值進(jìn)行比較，若σc在允許強(qiáng)度范圍值內(nèi)，則結(jié)束施工效果評(píng)價(jià)；若σc低于強(qiáng)度范圍值范圍，則需進(jìn)行二次注漿并重復(fù)步驟s5，直至圍巖強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

34、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的粉砂土地區(qū)盾構(gòu)同步注漿效果評(píng)價(jià)方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

35、(1)本發(fā)明所述的粉砂土地區(qū)盾構(gòu)同步注漿效果評(píng)價(jià)方法，通過引入多項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)的全面采集與對(duì)比分析，不僅克服了傳統(tǒng)單一評(píng)價(jià)指標(biāo)的局限性，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)注漿效果的多維度、全方位評(píng)估，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)注漿過程中存在的問題，為二次注漿提供科學(xué)依據(jù)，有效避免了因注漿不足或過量導(dǎo)致的地層失穩(wěn)、管片錯(cuò)臺(tái)等安全隱患，促進(jìn)了注漿施工工藝的優(yōu)化，提高了施工效率和質(zhì)量，為粉砂土地區(qū)盾構(gòu)隧道的順利建設(shè)提供了有力保障。

36、(2)本發(fā)明所述的粉砂土地區(qū)盾構(gòu)同步注漿效果評(píng)價(jià)方法，通過全面采集并對(duì)比分析注漿前后的關(guān)鍵物理力學(xué)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了注漿效果的多維度、精準(zhǔn)評(píng)估，不僅提升了注漿施工的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，還有效避免了注漿不足或過量導(dǎo)致的地層失穩(wěn)問題，確保了隧道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性，顯著優(yōu)化了注漿工藝，提高了施工效率和質(zhì)量，為粉砂土地區(qū)盾構(gòu)隧道的順利建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，克服了傳統(tǒng)方法的局限性，確保了隧道工程的整體質(zhì)量和安全。