一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法及系统与流程

本发明涉及隧道施工，尤其是涉及一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法及系统。

背景技术：

1、泥水平衡顶管法凭借施工扰动小、地层适应性广的技术特点，已成为城市地下管线、输排水隧道等下穿工程的主流施工工法。始发阶段是顶管施工全过程的核心风险节点，洞门封堵效果直接决定始发作业的安全性与稳定性。尤其在工程紧邻既有建构筑物、对地层变形控制要求严苛的敏感工况下，黄泥注浆封堵的管控精度、响应速度与风险预判能力，直接关系到周边环境安全与工程施工的顺利推进。随着城市核心区地下空间开发强度不断提升，顶管工程普遍面临端头加固效果不均、周边环境约束强、施工工况动态多变的客观条件，对洞门注浆封堵的精细化、智能化管控提出了更高要求。

2、现有顶管始发注浆管控技术经历了多阶段发展：早期完全依赖现场技术人员的施工经验人工调整注浆压力、注浆量等参数，管控精度受人员经验水平影响较大，稳定性不足；后续逐步发展出单系统自动化注浆控制装置，可基于预设参数实现恒压或恒量注浆，一定程度上降低了人工依赖；近年来，结合环境监测数据的风险预警方案逐步得到应用，通过采集泥水压力、地表沉降等监测数据，在数值超出预设阈值时触发报警与应急处置，相关的分区管控、多参数联动思路也逐步被引入注浆施工管控领域，整体管控水平呈逐步提升趋势。

3、但现有技术仍存在多方面的明显不足，例如管控基准多采用统一标准，未充分考虑端头加固强度的空间分布差异，分区适配性不足，难以匹配加固区的非均质特性；注浆系统、泥水系统、顶管姿态系统相对独立运行，缺乏多系统协同联动机制，难以有效应对多因素耦合作用下的封堵风险；此外，风险管控多为阈值触发式的后置处置，仅跟踪物理量的量变状态，无法识别失稳破坏的质变前兆，也缺乏基于时间维度的前置干预逻辑，风险处置存在滞后性。

4、针对上述技术问题，目前亟需一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法及系统。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法及系统。

2、第一方面，本发明提供了一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，包括：

3、s1、基于既有工程基础参数，将加固区按照强度分布划分为多级管控区域，并设定对应的分级管控基准，建立多组参数联动的量化映射规则；

4、s2、基于统一的数据交互接口与时序基准，同步采集跨工程设备的多源运行数据并完成标准化清洗，形成统一时序的标准化数据集；

5、s3、基于分级管控基准与量化映射规则，结合标准化数据集中的运行数据，按预设优先级依次执行加固区适配的注浆参数自适应调整、泥水与注浆耦合协同调控以及纠偏动作与补浆协同调控，完成注浆协同管控；

6、s4、在注浆协同管控过程中，通过预先构建的封堵体多场耦合损伤演化模型对封堵体完整性进行实时评估，识别封堵体失效前兆特征并计算剩余安全时间，并分级执行量化映射规则前置修正与分级风险处置；

7、s5、整合注浆协同管控与修正处置全周期积累的运行数据与监测反馈数据，从多维度量化复盘管控效果，基于复盘结果反向校准分级管控基准与封堵体多场耦合损伤演化模型的基准参数，并将迭代优化后的校准结果沉淀至工程知识库，用于同类工程初始基准的冷启动，实现闭环管控。

8、第二方面，本发明还提供了一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控系统，该系统包括：

9、管控区域划分模块，用于基于既有工程基础参数，将加固区按照强度分布划分为多级管控区域，并设定对应的分级管控基准，建立多组参数联动的量化映射规则；

10、数据采集处理模块，用于基于统一的数据交互接口与时序基准，同步采集跨工程设备的多源运行数据并完成标准化清洗，形成统一时序的标准化数据集；

11、协同动态调整模块，用于基于分级管控基准与量化映射规则，结合标准化数据集中的运行数据，按预设优先级依次执行加固区适配的注浆参数自适应调整、泥水与注浆耦合协同调控以及纠偏动作与补浆协同调控，完成注浆协同管控；

12、多级风险响应模块，用于在注浆协同管控过程中，通过预先构建的封堵体多场耦合损伤演化模型对封堵体完整性进行实时评估，识别封堵体失效前兆特征并计算剩余安全时间，并分级执行量化映射规则前置修正与分级风险处置；

13、反馈闭环校准模块，用于整合注浆协同管控与修正处置全周期积累的运行数据与监测反馈数据，从多维度量化复盘管控效果，基于复盘结果反向校准分级管控基准与封堵体多场耦合损伤演化模型的基准参数，并将迭代优化后的校准结果沉淀至工程知识库，用于同类工程初始基准的冷启动，实现闭环管控。

14、本发明的有益效果为：

15、1、本发明突破了将封堵体视为静态结构的行业认知惯性，通过建立封堵体多场耦合损伤演化模型，将泥水渗流、纠偏挤压与浆液强度增长三类作用纳入统一评估框架，实现了封堵体剩余有效厚度与击穿概率的逐周期实时计算；同时，以分级管控基准与量化映射规则为纽带，将注浆系统、泥水系统、顶进系统的调控逻辑有机联动，使各系统由独立运行升级为协同管控，从体系层面解决了多系统管控割裂导致耦合风险不可控的根本问题。

16、2、本发明通过空间插值技术将离散取芯强度数据转换为连续的三维加固强度分布场，按强度阈值将端头加固区划分为强加固区、正常加固区与薄弱搭接区，并为各区域差异化设定注浆压力上下限、单孔基准注浆量与吸浆率基准值。在此基础上建立的三组量化映射规则：吸浆率与注浆压力的联动、泥水压力与补浆强度的联动、纠偏行程与补浆量的联动，使管控参数能够随实时工况自适应调整，实现了一区一标准、一孔一参数的精细化管控，有效兼顾了薄弱区的封堵充分性与强加固区的隆起安全性。

17、3、本发明引入健康度指标的一阶变化率与二阶变化率联合判定机制，通过捕捉封堵体从稳定劣化转为加速劣化的临界特征，实现了失效前兆的提前识别。在此基础上将风险判定维度从是否低于厚度阈值的空间判断升级为还有多久到达失效的时间判断，以剩余安全时间的紧迫程度作为分级干预依据，使风险管控从被动响应转向主动预判，为高敏感工况下的施工安全提供了充分的时间冗余。

1.一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，所述基于既有工程基础参数，将加固区按照强度分布划分为多级管控区域，并设定对应的分级管控基准，建立多组参数联动的量化映射规则包括：

3.根据权利要求2所述的一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，所述基于多级管控区域及对应的管控基准，建立多组以线性函数形式固化的量化映射规则包括：

4.根据权利要求1所述的一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，所述基于分级管控基准与量化映射规则，结合标准化数据集中的运行数据，按预设优先级依次执行加固区适配的注浆参数自适应调整、泥水与注浆耦合协同调控以及纠偏动作与补浆协同调控，完成注浆参数动态调整包括：

5.根据权利要求1所述的一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，所述通过预先构建的封堵体多场耦合损伤演化模型对封堵体完整性进行实时评估，识别封堵体失效前兆特征并计算剩余安全时间，并分级执行量化映射规则前置修正与分级风险处置包括：

6.根据权利要求5所述的一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，所述基于泥水渗流、纠偏挤压与浆液强度增长的多场耦合作用，建立封堵体多场耦合损伤演化模型包括：

7.根据权利要求5所述的一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，所述基于逐周期计算的封堵体剩余有效厚度，构建封堵体健康度指标并求解其一阶变化率与二阶变化率，当三项指标同时满足预设失稳判据时，判定封堵体出现失效前兆，风险等级自动上调一级包括：

8.根据权利要求5所述的一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，所述基于逐周期计算得到的封堵体剩余有效厚度时间序列进行趋势拟合，计算封堵体的剩余安全时间，并根据剩余安全时间的时长区间划分击穿风险等级包括：

9.根据权利要求5所述的一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，所述当预测偏差在连续预设次数内均超过预设置信区间时，判定为封堵体多场耦合损伤演化模型的参数失配，对封堵体多场耦合损伤演化模型的损伤系数与耦合放大系数进行实时校正包括：

10.一种顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控系统，用于实现权利要求1-9中任一项所述的顶管始发黄泥注浆多参数联动闭环管控方法，其特征在于，该系统包括：