一种黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统及方法与流程

本发明属于盾构施工工艺，尤其涉及一种黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统及方法。

背景技术：

1、盾构法施工凭其安全、高效和适应性广等优点，在轨道交通建设中得到广泛应用。盾构施工过程中，特别是黏土地层或黏土矿物含量较高的泥岩地层施工时，由于土体黏聚力较大，切削后的黏土容易黏附于刀具和刀盘，造成器械堵塞，影响施工进度。为避免盾构掘进过程中结泥饼堵塞问题，现阶段主要通过机械手段设计刀盘开口率、人工凿除、改良剂改良等手段，但这些手段处理起来低效滞后，人工凿除需要开仓风险系数较高。其中渣土改良剂改良用量和种类的选择又严重依赖工程经验，地层适用性较差。因此为了解决盾构穿越黏性地层堵塞结泥饼难题，亟需一种黏性地层盾构堵塞智能检测方法来提前预知堵塞情况，并在堵塞发生前选择合适的改良剂种类和用量进行渣土改良处理，降低施工成本，保证盾构安全连续掘进。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统及方法，利用电磁检测技术对盾构掘进过程中可能发生堵塞情况提前预测，配合防治系统选择针对性改良方案进行处理，避免了传统堵塞处理技术滞后的弊端，提高了施工效率。

2、一方面为实现上述目的，本发明提供了一种黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，包括：堵塞智能检测子系统和堵塞防治子系统；

3、所述堵塞智能检测子系统，用于利用电磁波检测技术获取盾构掘进过程中的电磁检测数据，根据所述电磁检测数据进行数据处理分析，将检测的地层划分不同的堵塞风险；

4、所述堵塞防治子系统，用于根据不同的所述堵塞风险，对检测的地层选择不同的渣土改良剂进行渣土改良处理。

5、根据本发明提供的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，所述堵塞智能检测子系统包括电磁接收器、电磁波发射器和数据处理中心；

6、校准所述电磁接收器，调节所述电磁波发射器发射频率，向土仓和螺旋输送机内发射电磁波，通过所述电磁接收器收集并记录反射电磁的信号强度和反射率，获得电磁检测数据，所述电磁检测数据通过所述数据处理中心的无线信号接收器接收并上传至计算机进行数据分析。

7、根据本发明提供的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，所述电磁波发射器采用tem阵列发射器，布置间距为50cm，发射频率为20～40khz，通过产生短脉冲的电磁场穿透地层实时监测地层地质信息，并实时更新数据。

8、根据本发明提供的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，所述电磁接收器等距布置于刀盘和所述螺旋输送机内壁，用于接收、放大和记录地下土体反射的电磁信号。

9、根据本发明提供的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，所述堵塞防治子系统包括注入控制器和注入管线；

10、所述注入控制器，根据所述电磁检测数据控制所述渣土改良剂通过所述注入管线注入刀盘和所述土仓以及所述螺旋输送机的土体进行改良。

11、根据本发明提供的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，所述渣土改良剂包括水、双氧水、抗黏剂和泡沫剂。

12、根据本发明提供的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，所述堵塞风险划分为ⅰ级堵塞风险、ⅱ级堵塞风险和ⅲ级堵塞风险；

13、所述ⅰ级堵塞风险判断依据为信号强度大于100nv，反射率大于75％；

14、所述ⅱ级堵塞风险判断依据为信号强度为50nv～100nv，反射率为50％～75％；

15、所述ⅲ级堵塞风险判断依据为10nv～50nv，反射率为25％～50％。

16、根据本发明提供的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，根据不同的所述堵塞风险，对检测的地层选择不同的渣土改良剂进行渣土改良处理的方法包括：

17、当所述堵塞风险为ⅰ级堵塞风险时，选取1.75～2.5％浓度的抗黏剂与浓度为2.5～3.5％泡沫剂的渣土改良剂，进行渣土改良处理；

18、当所述堵塞风险为ⅱ级堵塞风险时，选取0.75～1.0％浓度的抗黏剂与浓度为2.5～3.0％泡沫剂的渣土改良剂，进行渣土改良处理；

19、当所述堵塞风险为ⅲ级堵塞风险时，选取3.0～5.0％浓度的双氧水与浓度为1.5～2.0％泡沫剂的渣土改良剂，进行渣土改良处理。

20、另一方面为实现上述目的，本发明还提供了一种黏性地层盾构堵塞智能检测与防治方法，包括以下步骤：

21、利用电磁波检测技术获取盾构掘进过程中的电磁检测数据，根据所述电磁检测数据进行数据处理分析，将检测的地层划分不同的堵塞风险；

22、根据不同的所述堵塞风险，对检测的地层选择不同的渣土改良剂进行渣土改良处理。

23、本发明技术效果：本发明公开了一种黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统及方法，利用电磁波检测技术对盾构在黏性地层掘进过程进行提前预测，对盾构堵塞的风险等级以及发生位置进行准确预测，避免了传统技术处理滞后的弊端；本发明根据风险电磁检测结果，根据堵塞风险等级与位置的不同，选择针对性改良方案。本发明选择多种改良剂联合使用并配有注入控制器精确控制注入量与浓度，具有较强地层适应性，在保证盾构安全掘进的同时又降低的工程成本。

技术特征：

1.一种黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，其特征在于，所述堵塞智能检测子系统包括电磁接收器(5)、电磁波发射器(6)和数据处理中心(7)；

3.如权利要求2所述的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，其特征在于，所述电磁波发射器(6)采用tem阵列发射器，布置间距为50cm，发射频率为20～40khz，通过产生短脉冲的电磁场穿透地层实时监测地层地质信息，并实时更新数据。

4.如权利要求2所述的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，其特征在于，所述电磁接收器(5)等距布置于刀盘(3)和所述螺旋输送机(4)内壁，用于接收、放大和记录地下土体反射的电磁信号。

5.如权利要求2所述的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，其特征在于，所述堵塞防治子系统包括注入控制器(8)和注入管线(13)；

6.如权利要求5所述的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，其特征在于，所述渣土改良剂包括水(9)、双氧水(10)、抗黏剂(11)和泡沫剂(12)。

7.如权利要求6所述的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，其特征在于，所述堵塞风险划分为ⅰ级堵塞风险、ⅱ级堵塞风险和ⅲ级堵塞风险；

8.如权利要求7所述的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统，其特征在于，根据不同的所述堵塞风险，对检测的地层(1)选择不同的渣土改良剂进行渣土改良处理的方法包括：

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种黏性地层盾构堵塞智能检测与防治系统及方法，包括：利用电磁波检测技术获取盾构掘进过程中的电磁检测数据，根据所述电磁检测数据进行数据处理分析，将检测的地层划分不同的堵塞风险；根据不同的所述堵塞风险，对检测的地层选择不同的渣土改良剂进行渣土改良处理。本发明利用电磁检测技术对盾构掘进过程中可能发生堵塞情况提前预测，配合防治系统选择针对性改良方案进行处理，避免了传统堵塞处理技术滞后的弊端，提高了施工效率。技术研发人员：张涛,邹京典,朱梅,庞京春,郭延峰,涂雄伟,万泽恩,李文秋,邓荣杰,沈超受保护的技术使用者：铁四院（湖北）工程监理咨询有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21