(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210708809.4 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 北京住总集团有限责任公司 地址 100101 北京市朝阳区慧忠里320号 (72)发明人 汪兰　张久星　张超　李征　 商伟阳　单东辉　彭杉　王辉　 闫东月　王晓烨　 (74)专利代理 机构 北京之于行知识产权代理有 限公司 1 1767 专利代理师 何志欣 (51)Int.Cl. F16L 1/028(2006.01) F16L 1/11(2006.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种顶管沉降控制系统及方法 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书10页 附图5页 CN 115046055 A 2022.09.13 CN 115046055 A 1.一种顶管沉降控制系统， 其特征在于， 所述顶管沉降的控制系统通过从顶进管件 (300)内部向顶进管件(300)外注入触变泥浆形成泥浆套(310)的方式抑制顶管过程中因地 层损失引发的地 面沉降； 其中， 所述顶管沉降的控制系统包括： 处理单元(110)、 数据收集单元(120)和沉降控制 单元(130)； 所述数据收集单元(120)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(110)进行建模仿真； 所述处理单元(110)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(130)； 所述沉降控制单元(130)配置为： 响应于泥浆参变量之收到， 在进行顶管的情况下， 按 照泥浆参变量向管件外注入触 变泥浆形成泥浆套(310)。 2.根据权利要求1所述的顶管沉降控制系 统， 其特征在于， 所述处理单元(110)响应于 所述物理参变量之收到 建立数学模 型； 基于所述数学模型之建立， 所述处理单元(110)通过 改变所述物理参变量的方式执 行仿真模拟； 其中， 所述处理单元( 110)执行的建模仿真是以如下方式进行的， 即， 所述处理单元 (110)根据其接收到的所述物理参变量进行初始应力场平衡， 得到未开挖状态的应力场； 所述处理单元(110)基于所述应力场模拟土体开挖， 其中， 开挖与顶进交替进行， 工具 管并且设置泥浆等代层以模拟注浆的减阻作用， 泥浆等代层内外面施加均布力代替注浆压 力。 3.根据权利 要求1或2所述的顶管沉降控制系统， 其特征在于， 所述处理单元(110)对仿 真结果进行分析 得出至少两种不同的泥浆 参变量为第一泥浆 参变量； 所述处理单元(110)通过对所述第一泥浆参变量进行扩展得到组数大于所述第一泥浆 参变量的第二泥浆 参变量； 其中， 所述处理单元(110)将每组所述第二泥浆参变量发送至所述沉降控制单元(130) 进行试验， 并通过对所述数据收集单 元(120)收集实验效果数据； 响应于所述实验效果数据之收到， 所述处理单元(110)从多组所述第二泥浆参变量中 筛选出匹配顶管现场物理参变量的所述第二泥浆参变量作为正式施工中的标准泥浆参变 量； 所述泥浆 参变量包括： 触 变泥浆的注浆 量和/或注浆压力和/或浆液配比。 4.根据权利要求1～3任一项所述的顶管沉降控制系统， 其特征在于， 所述沉降控制单 元(130)配置为： 通过将注浆管路与顶进管件(300)侧壁上设置的通孔(320)连接的方式从 顶进管件(300)内部向顶进管件(300)外注入触变泥浆， 其中， 与掘进组件连接的顶进管件 (300)其通孔(320)连接的注浆管路在顶管施工过程中全程注浆。 5.根据权利要求1～4任一项所述的顶管沉降控制系统， 其特征在于， 所述掘进组件包 括连接管(330)和工具管(340)， 施工人员通过所述工具管(340)开挖顶管通道(240)， 所述 连接管(330)两端分别连接所述工具管(340)和所述顶进管件(300)； 其中， 所述连接管 (330)与所述顶进管件(300)连接的一端， 在与所述顶进管件(300)外壁接触位置处设置有 防止所述触 变泥浆泄 露的密封环。 6.根据权利要求1～5任一项所述的顶管沉降控制系统， 其特征在于， 所述顶管通道权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115046055 A 2(240)包括试验段(241)和正式段(242)， 其中， 在施工人员挖掘所述试验 段(241)的情况下， 所述处理单元(110)通过向所述沉降控制单元(130)发送第二泥浆参变量的方式实验各组 第二泥浆 参变量对应的沉降控制效果。 7.根据权利要求1～6任一项所述的顶管沉降控制系统， 其特征在于， 所述处理单元 (110)通过对所述数据 收集单元(120)收集各组第二泥浆参变量对应的实验效果数据， 其 中， 所述实验效果之数据是通过如下方式收集的， 即， 所述数据收集单元(120)在所述试验 段(241)对应之地表划分出若干数据监测断面； 所述数据监测断面上设置有两个以上的监 测点， 所述监测点按照在顶管施工的情况下间隔预设时间对监测断面进 行一次监测数据采 集的方式设置 。 8.根据权利要求1～7任一项所述的顶管沉降控制系统， 其特征在于， 响应于所述实验 效果数据之收到， 所述处理单元(110)对 所述第二泥浆参变量及其进 行量化分析， 从而得出 所述第二泥浆参变量中引起地面沉降最小的一组顶管泥浆参变量， 并将其作为所述正式段 (242)施工的标准泥浆 参变量。 9.根据权利要求1～8任一项所述的顶管沉降控制系统， 其特征在于， 在与掘进组件连 接的所述顶进管件(300)之后进行顶进的所述顶进 管件(300)其通孔(320)连接的注 浆管路 配置为： 在所述数据收集单元(120)监测到地面沉降出现异常的情况下， 从顶进管件(300) 内部向顶进管件(3 00)外注入触 变泥浆， 以进行二次补浆。 10.一种顶管沉降控制方法， 其特 征在于， 所述控制方法包括： 数据收集单元(120)采集顶管现场物理参变量并将所述物理参变量发送至处理单元 (110)进行建模仿真； 所述处理单元(110)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 泥浆参变量发送至沉降控制单 元(130)； 沉降控制单元(130)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 向管件外注入触 变泥浆形成泥浆套(310)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115046055 A 3