[實用新型]一種頂管施工的室內試驗模擬系統

有效

• 申請號: 201920103759.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN209311110U
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 曹廣勇;陳軍;李秉坤;廖云;黃趙美;鄧文杰;任怡東;黃建波;陳晨;馬海軍
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學;中鐵四局集團市政工程有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;劉素霞

本實用新型提供一種一種頂管施工的室內試驗模擬系統，包括模型箱、導軌限位機構、頂管機構、切土機構、注漿系統和位移監測系統。模型箱內鋪設土體；頂管機構和切土機構模擬實際頂管過程，進入模型箱內進行模擬頂管施工，注漿系統模擬實際注漿，位移監測系統位于箱體的上方，在實驗過程中，導軌限位機構通過直線導軌和限位滑輪確保頂管機構的直線頂管，避免徑向偏移造成的漿料溢出，確?？勺{的壓力穩定可控，通過設置在頂管機構和切土機構的壓力傳感器，實時測量頂管用的推力和切土阻力，通過位移監測系統實時測量頂管過程中的對周圍土體的擾動，整個試驗模擬系統工作形態接近實際場景，檢測工況比較全面，對頂管施工的發展具有重要的意義。

技術領域

本實用新型屬于地下工程試驗技術領域，具體涉及一種頂管施工的室內試驗模擬系統。

背景技術

頂管法是一種非開挖的地下管道敷設施工方法，其具有施工成本低、適用范圍廣且對周圍環境及地表沉降影響較小的特點。因此頂管法施工廣泛的應用于城市管網及公路鐵路隧道建設。采用頂管模型試驗裝置進行室內模型試驗是研究頂管施工過程中頂力、摩阻力、頂進速度及注漿壓力等控制因素對工作面周圍地層影響的重要手段。經現有技術文獻檢索發現，中國專利申請號201210137982.X，實用新型名稱：頂管注漿減阻的室內模擬試驗系統，該專利技術公開了一種建筑工程技術領域頂管注漿減阻的室內模擬實驗系統，該裝置包括試驗箱、豎向加載測試系統及注漿系統。該專利技術可用于測試頂管施工注漿后摩阻力，雖然用擴大了尺寸的“管節”模擬機頭，但是并不能模擬刀盤切削土體造成的擾動，且因頂管模型需貫穿試驗箱才能模擬頂進過程，因此需在試驗箱兩側板開孔，在模擬同步注漿過程中，漿料會從管節與孔洞的縫隙中滲出導致注漿壓力無法控制。中國專利文獻號201289705Y，專利名稱：一種模擬城市地鐵盾構隧道施工的室內模型盾構裝置，該專利技術公開了一種盾構機盾構隧道施工的模擬裝置，該裝置包括掘土機構、螺旋出土器及推進機構。該裝置能模擬土壓平衡式盾構機的動態掘進，出土、推進、拼裝、脫環等施工的全過程，但是并不能用于頂管施工過程中同步注漿及摩阻力的研究，并且在頂進過程中刀盤扭矩及機頭自重作用下頂進方向不可控，不能在實驗室條件下控制頂進軸線偏差。這些模型裝置或系統通常只能模擬頂管頂進施工中的一部分工況，均存在較大的局限性。

因此，需要提供一種針對上述現有技術不足的一種頂管施工的室內試驗模擬系統。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術存在的不足，提供了一種可用于模擬頂管施工過程的模型實驗裝置，能夠模擬頂管機機頭刀盤切土、管段頂進及同步注漿等頂管施工過程。從而研究頂管施工過程中頂力、摩阻力、頂進速度及注漿壓力等控制因素對工作面周圍地層的影響。

為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種頂管施工的室內試驗模擬系統，包括：

模型箱，所述模型箱包括箱體和鋪設在所述箱體內的土體；所述箱體為頂部開口的剛性箱體；所述模型箱的側壁設置有頂管通過口；

導軌限位機構，所述導軌限位機構位于所述模型箱的設有所述頂管通過口的側壁的一側，包括固定框架、直線導軌、頂管限位支撐和導軌滑塊，所述直線導軌位于所述固定框架上，所述導軌滑塊與所述直線導軌配合，并沿著所述直線導軌作直線運動，所述頂管限位支撐位于所述直線導軌一端的所述固定框架上，所述頂管限位支撐設置在所述頂管通過口處；所述固定框架有支撐承載作用；

頂管機構，所述頂管機構包括機頭、管節和頂進機構，所述機頭與所述管節的前端同軸連接，所述管節的末端與所述導軌滑塊連接，所述頂進機構帶動所述導軌滑塊沿所述直線導軌運動，所述管節放置在所述頂管限位支撐的上方；

切土機構，所述切土機構包括刀盤，傳動軸和刀盤驅動機構，所述刀盤位于所述機頭的前端，所述刀盤與位于所述管節內的所述傳動軸的前端連接，所述刀盤驅動機構與所述傳動軸的末端連接，所述刀盤驅動機構通過所述傳動軸帶動所述刀盤轉動；