本发明属于隧道修复，具体涉及一种用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人及其修复方法。
背景技术：
1、随着经济的快速发展和城市化进程的加快，城市地铁建设如火如荼。由于施工过程中对周边环境影响较小，盾构隧道已成为地铁建设的首选。盾构隧道结构是一种典型的拼装体系，通过高强度螺栓将预制的混凝土块互相连接，形成具有承载能力的整体结构。然而，盾构隧道处于复杂的地下环境中，受到多种地质构造和地下水位变化的影响，容易发生变形。随着运营时间的延长，这些变形逐渐导致一系列结构性病害，主要表现为局部损坏（如渗漏、裂缝、缺角）和整体变形（如接缝张开、管片错动、管片变形），甚至可能出现纵向沉降。这些病害不仅妨碍隧道的正常运营，还对行车安全构成重大威胁。因此，修复发生病害的运营隧道结构，恢复并提升其整体强度和刚度，以遏制病害的发展，保障隧道结构和运营的安全，具有重要意义。
2、现有的隧道修复技术主要包括喷射混凝土、裂缝注浆、钢板加固、内衬更新、预应力加固、防水处理和钢筋网片加固等。喷射混凝土作为一种快速且有效的表面加固方法，能提供良好的初期支护，但其施工过程中需严格控制喷射质量，以保证长久的耐久性和防水效果。裂缝注浆技术主要用于修复和密封裂缝，通过将注浆材料注入裂缝中，从而恢复结构的整体性和防水性能。然而，裂缝注浆施工工艺复杂，需专业设备和技术，且对裂缝的定位和注浆材料的选择要求较高。
3、钢板加固和钢筋网片加固通过增加结构的刚度和强度，提高隧道的承载能力。这两种方法在材料和安装方面成本较高，且对施工环境要求严格，可能会对隧道的正常运营造成一定影响。内衬更新是一种较为彻底的修复方法，通过替换或增加新的内衬层，全面提升隧道的结构性能和防水能力，但其施工周期长，费用高昂。预应力加固技术通过施加预应力，提高隧道结构的整体稳定性和抗变形能力，但需要精确的设计和施工控制。
4、此外，现有的防水处理技术主要包括外部防水和内部防水两种。外部防水技术在隧道建设初期应用较多，通过在隧道外部设置防水层，有效阻止地下水渗入隧道内部；而内部防水技术则是在隧道内部进行防水处理，适用于已经出现渗漏问题的隧道，但其效果受制于施工质量和防水材料的选择。
5、这些方法在实际应用中存在施工难度大、成本高，以及长期耐久性和防水效果需要严格控制的问题。此外，这些方法大多在隧道内部施工，不仅占用使用空间，还会影响正常运营，且施工效率低下，风险较大。
技术实现思路
1、本发明针对上述问题，提供了一种用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人及其修复方法，旨在提出一种更加高效、安全、适应性强且不影响隧道内部使用空间和正常运营的修复装置及其修复方法。
2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人，包括掘进装置、压注装置和液压注浆系统，所述掘进装置主要包括环形刀盘、盾体和辅助推进油缸，所述环形刀盘用于切削土体，所述盾体用于为所述压注装置和所述掘进装置提供结构支撑，所述辅助推进油缸用于推动所述掘进装置前进，与所述液压注浆系统连接的所述压注装置基于所述掘进装置移动进行压注纤维混凝土，形成盾构隧道环外增韧结构。
3、进一步技术方案为：所述盾体包括用于固定所述环形刀盘的前盾。
4、进一步技术方案为：所述环形刀盘嵌套在待修复运营隧道外围。
5、进一步技术方案为：所述盾体包括用于安装所述压注装置的盾尾，所述压注装置均匀分布在所述盾尾；所述环形刀盘后方还设有排渣通道，所述排渣通道通过螺旋输送机将渣土从掘进面输送至渣土池。
6、进一步技术方案为：所述盾体包括用于固定所述环形刀盘的前盾，所述前盾的后方依次设有辅助推进油缸和混凝土挡浆环，所述混凝土挡浆环用于防止压注过程中纤维混凝土影响自动化机器人的运作。
7、进一步技术方案为：所述混凝土中加入纤维和防水材料，所述防水材料包括结晶型防水材料、沥青乳液、聚合物乳液中的任意一种或多种。
8、根据本公开实施例的第二方面，提供一种利用上述自动化机器人进行盾构隧道环外修复和增韧的方法，方法包括：
9、利用环形刀盘在待修复运营期隧道外侧进行掘进开挖；
10、掘进过程中，采用压注纤维混凝土施工工艺，在土层与待修复运营隧道之间的空腔内，以一定的压力持续压注纤维混凝土，形成盾构隧道环外增韧结构。
11、进一步技术方案为：当所述环形刀盘掘进一定距离后，开始向空腔内压注纤维混凝土；
12、注入的纤维混凝土凝固达到强度后，利用所述辅助推进油缸推进所述掘进装置继续进行压注式掘进。
13、进一步技术方案为：所述方法还包括：
14、在施工过程中，首先在自动化机器人始发位置打一个竖井，所述竖井向上延伸至隧道顶部，用于创建一个安全通道；
15、所述竖井形成后，将隧道两侧挖成一个宽敞的工作空间，所述工作空间用于存放盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人、掘进过程中产生的渣土，以及作为所述自动化机器人的组装平台。
16、进一步技术方案为：所述方法还包括：
17、所述掘进装置初始进行掘进时，需借助反力架提供前进动力。
18、进一步技术方案为：所述方法还包括：
19、在整个隧道修复完成后，在终止位置再打一个竖井，用于回收所述自动化机器人。
20、本公开实施例提供的一种用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人及其修复方法，自动化机器人设计了环形刀盘，使其能够在不影响隧道内部正常运营的情况下进行外侧整体修复，提高施工效率和修复质量；修复方法采用压注纤维混凝土施工工艺，并掺入防水材料，如结晶型防水材料、沥青乳液和聚合物乳液等，以提高隧道结构的整体强度和刚度，解决大部分结构性病害并延长隧道的使用寿命。通过设计自动化修复方法和系统，自动化技术替代人工操作，实现隧道修复全过程的自动化，提高施工的安全性和效率。
21、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
1.一种用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人，其特征在于，包括掘进装置、压注装置和液压注浆系统，所述掘进装置包括环形刀盘、盾体和辅助推进油缸，所述环形刀盘用于切削土体，所述盾体用于为所述压注装置和所述掘进装置提供结构支撑，所述辅助推进油缸用于推动所述掘进装置前进，与所述液压注浆系统连接的所述压注装置基于所述掘进装置移动进行压注纤维混凝土，形成盾构隧道环外增韧结构。
2.根据权利要求1所述用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人，其特征在于，所述环形刀盘嵌套在待修复运营隧道外围。
3.根据权利要求1所述用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人，其特征在于，所述盾体包括用于安装所述压注装置的盾尾，所述压注装置均匀分布在所述盾尾；所述环形刀盘后方还设有排渣通道，所述排渣通道通过螺旋输送机将渣土从掘进面输送至渣土池。
4.根据权利要求1所述用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人，其特征在于，所述盾体包括用于固定所述环形刀盘的前盾，所述前盾的后方依次设有辅助推进油缸和混凝土挡浆环，所述混凝土挡浆环用于防止压注过程中纤维混凝土影响自动化机器人的运作。
5.根据权利要求1所述用于盾构隧道环外修复和增韧的自动化机器人，其特征在于，所述混凝土中加入纤维和防水材料，所述防水材料包括结晶型防水材料、沥青乳液、聚合物乳液中的任意一种或多种。
6.利用权利要求1至5任一项所述自动化机器人进行盾构隧道环外修复和增韧的方法，其特征在于，方法包括：
7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，当所述环形刀盘掘进一定距离后，开始向空腔内压注纤维混凝土；
8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
9.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
