具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1－4所示，本发明实施例提供了一种隧道结构沉降纠偏装置，其包括三维激光扫描仪、监测布点、测量机器人、垂直注浆管2、第一倾斜注浆管3和第二倾斜注浆管4，三维激光扫描仪用于识别隧道结构1的既有病害的位置及类型；监测布点与隧道结构1的既有病害的位置的数量相等且一一对应设置；测量机器人与隧道结构1的既有病害的位置的数量相等且一一对应设置；垂直注浆管2设为两列，两列垂直注浆管2分布于隧道结构1相对的两外侧，每列垂直注浆管2包括多根间隔设置的垂直注浆管2，垂直注浆管2垂直插设于地层的垂直注浆孔5内；第一倾斜注浆管3设为两列，两列第一倾斜注浆管3分布于隧道结构1相对的两外侧，每列第一倾斜注浆管3包括多根间隔设置的第一倾斜注浆管3，第一倾斜注浆管3倾斜插设于地层的第一倾斜注浆孔6内；第二倾斜注浆管4设为两列，两列第二倾斜注浆管4分布于隧道结构1相对的两外侧，每列第二倾斜注浆管4包括多根间隔设置的第二倾斜注浆管4，第二倾斜注浆管4倾斜插设于地层的第二倾斜注浆孔7内，第二倾斜注浆管4的底端位于第一倾斜注浆管3的底端的上方。

基于上述设置，本发明实施例的隧道结构沉降纠偏装置，通过垂直注浆管2往地层的垂直注浆孔5注浆，以形成垂直封闭隔离幕，垂直封闭隔离幕防止可压缩性土层的水向外流动；通过第一倾斜注浆管3往地层的第一倾斜注浆孔6注浆，以形成底部封闭隔离幕，底部封闭隔离幕防止浆液向可压缩性土层的底部流动，从而避免降低可压缩性土层的压缩性；由此，垂直注浆管2起到防止隧道结构1在沉降纠偏过程中发生横向偏移的作用，第一倾斜注浆管3起到防止隧道结构1在沉降纠偏过程中发生垂直偏移的作用，隧道结构1在垂直注浆管2和第一倾斜注浆管3的作用下，不会发生二次病害和受力恶化；

通过设置三维激光扫描仪，三维激光扫描仪对隧道结构1进行全方位的扫描，获取隧道结构1的点云数据，识别隧道结构1既有病害的位置及类型；通过设置监测布点和测量机器人，监测布点和测量机器人对隧道结构1进行自动化监测，获取隧道结构1的变形值；由此，在第二倾斜注浆管4往第二倾斜注浆孔7注浆时，第二倾斜注浆管4的注浆压力和注浆量根据三维激光扫描仪、检测布点和测量机器人的监测结果进行动态调整，实现注浆过程与监测过程的联动，从而准确判断第二倾斜注浆管4的注浆量，以及控制第二倾斜注浆管4的注浆压力，进而保证注浆的经济可控性以及隧道结构1在沉降纠偏过程中的稳定性。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，垂直注浆管2、第一倾斜注浆管3和第二倾斜注浆管4自远离隧道结构1的方向依次设置；设第一倾斜注浆管3与地层之间的夹角为第一夹角，第二倾斜注浆管4与地层之间的夹角为第二夹角，第一夹角和第二夹角朝向隧道结构1设置，第一夹角大于第二夹角，换言之，第二倾斜注浆管4的出浆口位于第一倾斜注浆管3的出浆口的上方，浆液从第一倾斜注浆管3流出后形成底部封闭隔离幕，由此，从第二倾斜注浆管4流出的注浆液无法往可压缩性地层的深处流动，从而不会降低可压缩性土层的压缩性。优选的，第一夹角为60°，第二夹角为45°。

在一些实施例中，可选的，如图4所示，为了便于全面检测隧道结构1的既有病害的位置及类型，测量机器人和监测布点设于隧道结构1的四周，优选的，监测布点分为顶部监测布点11、侧墙监测布点12和底部监测布点13。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，在隧道结构1边线外侧3m处，沿隧道纵向布置多个垂直注浆孔5，垂直注浆孔5的间距为1.5m，其中，垂直注浆孔5采用钻孔施工，带直径为100mm的全面破碎钻头泥浆护臂跟管钻进，垂直注浆管2为袖阀管。另外，由于垂直注浆为双液注浆，双液注浆需要安装两根镀锌注浆管，镀锌注浆管采用套丝连接，逐节孔口对接，直至垂直注浆管2下至垂直注浆孔5底，垂直注浆管2的管头高出地面30cm。垂直注浆管2的出浆口位于垂直注浆孔5底的4m范围内，且垂直注浆管2每隔50cm布置花眼，垂直注浆孔5的孔底封闭。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，在隧道结构1边线外侧5m处，第一倾斜注浆孔6倾斜45°设置，第一倾斜注浆孔6的间距为1.5m，相邻的第一倾斜注浆孔6和垂直注浆孔5在纵向方向上相互错位0.5m。另外，由于第一倾斜注浆管3的注浆为双液注浆，双液注浆需要安装两根镀锌注浆管，镀锌注浆管采用套丝连接，逐节孔口对接，直至第一倾斜注浆管3下至垂直注浆孔5底，第一倾斜注浆管3的管头高出地面30cm。第一倾斜注浆管3的出浆口位于第一倾斜注浆孔6底的4m范围内，且第一倾斜注浆管3每隔50cm布置花眼，第一倾斜注浆孔6的孔底封闭。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，在隧道结构1边线外侧7m处，第二倾斜注浆孔7倾斜60°设置，第二倾斜注浆孔7的间距为1.5m，相邻的第一倾斜注浆孔6和第二倾斜注浆孔7在纵向方向上相互错位0.5m。另外，由于第二倾斜注浆管4的注浆为双液注浆，双液注浆需要安装两根镀锌注浆管，镀锌注浆管采用套丝连接，逐节孔口对接，直至第二倾斜注浆管4下至垂直注浆孔5底，第二倾斜注浆管4的管头高出地面30cm。第二倾斜注浆管4的出浆口位于第二倾斜注浆孔7底的4m范围内，且第二倾斜注浆管4每隔50cm布置花眼，第二倾斜注浆孔7的孔底封闭。

为了达到相同的目的，如图1－3所示，本发明还提供了一种隧道结构沉降纠偏方法，其包括如下步骤：

S1、通过三维激光扫描仪对发生病害的隧道结构1进行扫描检测，获取隧道结构1的点云数据，识别隧道结构1的既有病害的位置及类型；

S2、采用监测布点和测量机器人，对隧道结构1的既有病害的位置进行监测，以获取隧道结构1的既有病害的位置的变形值，并且结合步骤S1中的扫描检测结果，预估隧道结构1的后续变形特征及变形值；

S3、通过垂直注浆管2往地层的垂直注浆孔5注浆，以形成垂直封闭隔离幕，且在垂直注浆管2的注浆过程中，通过监测布点和测量机器人监测隧道结构1的水平位移，以调整垂直注浆管2的注浆压力；

S4、通过第一倾斜注浆管3往地层的第一倾斜注浆孔6注浆，以形成底部封闭隔离幕，且在第一倾斜注浆管3的注浆过程中，通过监测布点和测量机器人监测隧道结构1的垂直位移，以调整第一倾斜注浆管3的注浆压力；

S5、通过第二倾斜注浆管4往地层的第二倾斜注浆孔7注浆，以对隧道结构1的横向沉降和垂直沉降进行纠偏，以形成纠偏注浆体10，且在第二倾斜注浆管4的注浆过程中，通过监测布点和测量机器人监测隧道结构1的水平位移和垂直位移，以调整第二倾斜注浆管4的注浆压力。

基于上述设置，本发明实施例的隧道结构沉降纠偏控制方法，步骤S3、S4和S5中，监测布点和测量机器人对隧道结构1的水平位移和垂直位移进行监控，从而为注浆压力和注浆量提供调整依据。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，垂直注浆管2的底端插入可压缩地层的深度不小于2m，第一倾斜注浆管3的底端插入可压缩地层的深度不小于2m，第二倾斜注浆管4的底端插入可压缩地层的深度不大于1m，由此，垂直封闭隔离幕的底部和底部封闭隔离幕的底部均低于第二倾斜注浆管4的底部，从而防止浆液和可压缩性土层的水外溢和流失，进而保证隧道结构1在沉降纠偏过程中的稳定性。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，步骤S3、步骤S4和步骤S5中，浆液采用双液浆，双液浆由水泥浆液和水玻璃浆液，水泥浆液和水玻璃浆液的比例为0.7：10，浆液的凝固时间为0.5－2min。由此，水泥浆液和水玻璃浆液混合后，生成凝胶，凝胶胶接于土层的空隙。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，步骤S3、步骤S4和步骤S5中，在浆液凝固前，对浆液进行多次的二次劈裂，从而对土层进一步固化，使得隧道结构1的沉降纠偏效果更好。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，浆液的注浆压力为0.3－0.6MPa。

在一些实施例中，可选的，如图1－3所示，垂直注浆管2、第一倾斜注浆管3和第二倾斜注浆管4均设为多条，其中，在步骤S3中，注浆顺序从两侧的垂直注浆管2向中间的垂直注浆管2进行，从而便于垂直隔离幕8的形成；

在步骤S4中，注浆顺序从两侧的第一倾斜注浆管3向中间的第一倾斜注浆管3进行，从而便于底部隔离幕9的形成；

在步骤S5中，注浆顺序从两侧的第二倾斜注浆管4向中间的第二倾斜注浆管4进行，从而便于隧道结构1的沉降纠偏。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。