[發明專利]一種巖體小斷面通道的頂管管節

有效

• 申請號: 201910099631.6
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109854272B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 馬鵬;樸春德;王檔良;于永濤;李玉泉;王磊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;中鐵十四局集團大盾構工程有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

一種巖體小斷面通道的頂管管節，適用于擾動巖體情境下的地下隧道工程技術領域。管節前承力環鐵和后承力環鐵之間設有頂管龍骨，頂管龍骨外側設有外襯層、內側設有內襯層，外襯層外側設有減摩涂層，外襯層和內襯層之間填充有輕質填充料層，外襯層上開有貫穿輕質填充料層和內襯層的注漿孔。管節施工基于地下工程的空間資源特性，進行集約設計，利用可移動機械進行快速布置、靈活遞裝。有效解決了擾動巖體下頂管施工卡管、管節破損問題，其結構簡單、易加工，管節具備讓壓性能，為地下巖體小斷面通道的高效、無人化施工提供了有力支撐。

技術領域

本發明涉及一種巖體小斷面通道的頂管管節，尤其適用于擾動巖體情境下的地下隧道工程技術領域使用的巖體小斷面通道的頂管管節。

背景技術

拓展城市地下空間及開發深部賦存資源是當前經濟社會發展的重要手段，越來越多的地下巖體工程在城市立體化建設和資源獲取中發揮著關鍵性作用。頂管推進施工方法以其獨特的非開挖特點，對環境和鄰近交通及地下構筑物影響小、施工安全性高，在市政工程及隧道開挖領域有廣泛應用。近些年來，隨著硬巖頂管機的不斷革新和發展，頂管推進技術在深部巖體工程中應用需求和實施案例也在不斷涌現。由于目前對深部巖體中頂管管節的研究較少，對巖體頂管施工中管節的支護功能以及與圍巖的接觸機制認識不清，缺乏針對性產品；已經實施的深部巖體頂管工程任然采用土層及淺埋條件下的鋼筋混凝土管節或鋼管節，存在頂進過程中因管節強度不足導致頂力傳遞不暢；施工后期在圍巖壓力作用下頂管與圍巖發生接觸而損壞的情況。對深部巖體工程來說，目前缺乏重量輕、承載能力強的針對性產品設計；部分已經施工的頂管工程將土層混凝土頂管用于深部巖體，由于不具備讓壓能力，在圍巖變形中發生破壞的情形，因此，需要結合深部巖體工程特性，設計和制作適用于巖體頂管推進施工的新型管節。另外，地下工程空間狹小，采用電動葫蘆吊裝管節反而使施工繁瑣，需要改進。

發明內容

技術問題：針對上述技術的不足之處，提供一種生產成本低、重量輕、減摩性能好，具有讓壓能力，對深部巖體環境的適應性強，且在深部巖體頂管施工中管節頂力傳遞強，不容易與圍巖接觸而發生破損的巖體小斷面通道的頂管管節。

技術方案：為解決上述問題，本發明的巖體小斷面通道的頂管管節，包括前承力環鐵、減摩涂層、外襯層、輕質填充料填充區、內襯層、注漿孔、應力應變傳感器、縱向傳力梁、應力緩沖墊圈、滑槽、后承力環鐵、環向傳力梁；

其中前承力環鐵和后承力環鐵分別設置在前后兩端，前承力環鐵和后承力環鐵之間設有頂管龍骨，頂管龍骨外側設有外襯層、內側設有內襯層，外襯層外側設有減摩涂層，外襯層和內襯層之間填充有輕質填充料層，外襯層上開有貫穿輕質填充料層和內襯層的注漿孔。

所述頂管龍骨包括3-6根橫向設有縱向傳力梁，縱向傳力梁的數量根據施工深度、圍巖應力擾動強度及預測頂力進行確定，縱向傳力梁上設有多根環向傳力梁，環向傳力梁與縱向傳力梁接觸處設有應力緩沖墊圈圈。

所述縱向傳力梁為曲面四邊形柱狀結構，縱向傳力梁兩端設有弧型四邊形柱狀凸起結構的縱向傳力梁榫頭，其中縱向傳力梁外側和內側分別為外弧面和內弧面，其余兩面為矩形側面矩形側面，縱向傳力梁的兩個矩形側面上各開設有2至5個接觸凹槽，與環向傳力梁的一個環向傳力梁端面匹配，形成管節完整的承力骨架，接觸凹槽內設有應力緩沖墊圈，應力緩沖墊圈中間設有應力緩沖墊圈中心孔。

所述應力緩沖墊圈為橡膠材料，其厚度為20mm、寬度為40mm、長度為40mm，應力緩沖墊圈中心孔半徑為15mm。

所述前承力環鐵和后承力環鐵為外低內高的臺階結構，前承力環鐵包括高位的前承力環鐵頂面和低位的前承力環鐵凹面，后承力環鐵包括高位的后承力環鐵凸起面和低位的后承力環鐵凹面，前承力環鐵和后承力環鐵與縱向傳力梁連接處設有與縱向傳力梁榫頭匹配的承力環鐵凹槽，前承力環鐵和后承力環鐵內側對稱設有四道滑槽用于鋪設線路和設備滑動運輸。