(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 202211208892.5 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 上海申铁投资有限公司 地址 200010 上海市黄浦区中山 南路28号 804室 (72)发明人 林强　姜文星　余鲸　陈利兵　 孙双篪　 (74)专利代理 机构 上海科律专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 31290 专利代理师 叶凤 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) E21D 9/06(2006.01) (54)发明名称 一种盾构沉降控制方法及其模型和应用系 统 (57)摘要 本发明一种盾构沉降控制方法及其模型和 应用系统， 所属盾构沉降控制技术领域。 针对当 前行业主流盾构沉降控制理论的以上不足， 本发 明突破了传统盾构沉降控制理论， 采用了 【出渣 平衡比+盾体填充率+盾尾填充 率+地层损失控制 系数】 的“3+1”模型表征地层损失， 从而实现有效 控制盾构施工沉降的方法， 并进一步的拓展开发 应用， 与盾构施工信息化平台融合， 开发出盾构 沉降控制自动预警系统。 本发明在业内实现盾构 自动沉降控制技 术的革命性 突破。 权利要求书1页 说明书9页 附图1页 CN 115544761 A 2022.12.30 CN 115544761 A 1.一种盾构沉降控制模型， 其特 征在于， 包括： ——出渣平衡比 ——出渣平衡比 ——盾体填充率 ——盾尾填充率 i1/i2/i3实现直接实时自动计算， 将 【地层损失率】 等效转变为 【出渣平衡比+盾体填充 率+盾尾填充率】 ， 这三个直接与盾构机参数实时直接关联， 从而产生了盾构沉降实时控制 新理念。 2.如权利要求1所示的盾构沉降控制模型， 其特征在于， 鉴于i1/i2/i3三个参数对地层 沉降影响有个不同的权 重比重， 将该三个参数融合如下： i命名为地层损失控制系数， 弥补了i1/i2/i3对地层沉降影响不 同的权重的问题， 使得 实际应用更有指导 意义。 3.一种盾构沉降控制方法， 其特征在于， 利用权利要求1所示的盾构沉降控制模型， 从 实质上控制住了盾构施工过程中的地层损失率， 也就从本质上控制住了盾构施工所引起的 中的地面沉降。 4.如权利要求3所述的盾构沉降控制方法， 其特征在于， 基于所述模型i0/i1/i2/i3及其 安全指标数据库[ai,bi]， 将其嵌入盾构施工信 息化系统形成盾构沉降自动预警系统， 实时 计算出当前i1/i2/i3/i0值， 并实时与其安全区间的指标做比对， 一旦超出预警区间 则由盾构信息化系统自动发出预警信息给相关人员进行盾构施工干 预处置， 由现场专业人员检查模型中相关盾构施工参数并逐步调整， 直至i1/i2/i3/i0恢复 到安全区间[ai,bi]， 当i1/i2/i3/i0∈[ai,bi]， 则完成盾构安全预警处置， 由此实现盾构施工 和穿越对地面和周边构建筑沉降的安全管控。 5.一种利用权利要求4方法实现的盾构沉降自动预警系统， 其特征在于， 同时设置配置 文件； 所述预警系统、 配置文件两者 运行和存 储于信息化平台。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115544761 A 2一种盾构沉降控制方 法及其模型和应用系统 技术领域 [0001]本发明所属盾构沉降控制理论与技术领域， 具体的涉及 一种盾构沉降控制方法及 其应用模型， 以及基于其控制模型构建的应用系统(盾构沉降自动预警系统)。 背景技术 [0002]传统盾构沉降控制理论及其局限 [0003]盾构施工对地层沉降影响的机理非常复杂， 一般认为盾构施工引起的地层损失及 盾构扰动引起的周围土体地层再固结， 是地面沉降的根本原因； 对于埋深 较深的软土地层， 由盾构施工引起地层损失是导致地面沉降的主要因素。 地层损失是盾构开挖土体体积和建 成隧道体积之差， 建成 隧道体积包括隧道外 围包裹的同步注浆等填充物料 的体积， 地层损 失率为地层损失与盾构理论 排土体积的百分比。 [0004]当前行业内主流盾构 沉降控制理论， Peck理论认为在假定理想情况下盾构施工引 起的地表沉降体积应该等于地层损失的体积， 并假定地层损失在隧道长度上均匀分布， 地 面沉降槽的横向分布呈现正态分布曲线形式， 那么地层损失率 为： [0005] [0006]该经验公式中， R为地层损失率， i为地表沉降槽宽度， Smax为地表沉降最大值， V为 盾构截面 面积。 [0007]基于该地层损失率 概念的Peck理论在实际应用过程中具有三大局限： [0008]1)其无法直接测量， 其只能采用人工去测量i和Smax来反算， 而无法通过传感器等 技术手段实现自动化测量。 [0009]2)其计算无法准确， 实际工程中盾构 穿越区域地表往往为公路、 水草、 河道、 泥泞、 建筑物等， 导 致地表沉降槽无法准确识别， 甚至根本无法测量。 [0010]3)其计算严重滞后， 盾构地表沉降有滞后性， 一般盾构穿越1周至1个月之后地层 损失影响才逐步完整的传导到地表， 通过此时的地表沉降槽来反算盾构地层损失率没有超 前性， 对盾构施工及穿越没有实际风险管控意 义。 [0011]行业发展及其 安全需求 [0012]上海市域铁路以地下盾构隧道工程为主， 工况复杂安全要求高， 如机场联络线隧 桥比为96.6％， 嘉闵线全部为地下盾构隧道工程， 机场线盾构穿越城市中心区域敏感构建 筑物多达137处， 嘉闵线盾构穿越多达186处， 其中机场线盾构沿沪杭高铁平行段长达 5.8km， 控制精度高达2mm， 风险高、 难度大， 工可、 初步设计和施工方案等文件中均明确提出 盾构施工时应严控地层损失率， 如部分盾构穿越的地层损失率为小于3 ‰。 当前， 地层损失 率是衡量盾构施工水平及其能否安全穿越敏感构建筑物的一个核心理论指标， 也是设计文 件对盾构施工提出的明确的管控指标。说　明　书 1/9 页 3 CN 115544761 A 3