[發(fā)明專(zhuān)利]一種低阻力擠壓擴(kuò)孔式矩形頂管機(jī)及其施工工法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110273132.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112901189A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬鵬;陳雪華;周麗紅;錢(qián)德雨;潘東江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州金土巖土工程技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21D9/06
• 分類(lèi)號(hào): E21D9/06;E21D9/00
• 代理公司: 廣州長(zhǎng)星專(zhuān)利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 44662
• 代理人: 梁桂萍

本發(fā)明涉及市政工程中頂管施工領(lǐng)域，具體指一種低阻力擠壓擴(kuò)孔式矩形頂管機(jī)及其施工工法，針對(duì)矩形頂管中由于管?土相互作用而產(chǎn)生的高摩阻力，設(shè)計(jì)了一種抑制管土接觸、重構(gòu)上覆土體自承拱結(jié)構(gòu)并緩解背土效應(yīng)的新型頂管機(jī)，利用其液壓控制的可調(diào)節(jié)頂撐板和側(cè)撐板減阻機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)周?chē)馏w早期支護(hù)，通過(guò)頂撐板和側(cè)撐板的外置支撐功能實(shí)現(xiàn)擠壓式超挖間隙設(shè)計(jì)功能，進(jìn)而從源頭上減少地層損失率,盾體包括液控?cái)U(kuò)孔控制系統(tǒng)，盾體的框架結(jié)構(gòu)外圍設(shè)有多套側(cè)壁支撐機(jī)構(gòu)及頂板擴(kuò)孔支撐機(jī)構(gòu)，可以有效緩解因管土接觸摩擦而導(dǎo)致的高頂推力，有助于降低管節(jié)設(shè)計(jì)和始發(fā)井建設(shè)的高成本和高耗能，對(duì)于大斷面長(zhǎng)距離矩形頂管的始發(fā)頂進(jìn)等有實(shí)際意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及市政工程中頂管施工領(lǐng)域，具體涉及一種低阻力擠壓擴(kuò)孔式矩形頂管機(jī)及其施工工法，尤其適用長(zhǎng)距離矩形頂管施工和構(gòu)筑。

背景技術(shù)

隨著市政工程中對(duì)非開(kāi)挖技術(shù)的廣泛應(yīng)用，矩形頂管施工方法在綜合管廊、地下通道和海綿城市等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮出良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，對(duì)長(zhǎng)距離、大斷面頂進(jìn)技術(shù)的需求十分迫切。

目前頂管機(jī)依靠超挖及注漿方法來(lái)控制摩阻力，但超挖引起的后續(xù)地層沉降將進(jìn)一步增加地表控制難度，且引起管土接觸和背土效應(yīng)，導(dǎo)致摩阻力劇烈變化并造成管節(jié)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有任何一種能主動(dòng)且迅速支撐開(kāi)挖孔洞的頂管機(jī)，而從機(jī)械結(jié)構(gòu)的角度探索實(shí)現(xiàn)摩阻力控制和地層變形約束，對(duì)長(zhǎng)距離、大斷面矩形頂管技術(shù)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在公開(kāi)市政工程中頂管施工領(lǐng)域，具體指一種低阻力擠壓擴(kuò)孔式矩形頂管機(jī)及其施工工法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種低阻力擠壓擴(kuò)孔式矩形頂管機(jī)，所述頂管機(jī)包括盾體和刀盤(pán)，盾體的框架結(jié)構(gòu)外圍設(shè)有盾首、盾中、盾尾液控?cái)U(kuò)孔支撐系統(tǒng)，每組液控?cái)U(kuò)孔支撐系統(tǒng)包括多套側(cè)壁支撐機(jī)構(gòu)及頂板擴(kuò)孔支撐機(jī)構(gòu)，其中刀盤(pán)設(shè)置在盾首液控?cái)U(kuò)孔支撐系統(tǒng)的前端；

所述側(cè)壁支撐機(jī)構(gòu)包括多組金屬撐板，金屬撐板包括盾體頂隔板、盾首頂撐板、盾中頂撐板、盾尾頂撐板、盾體側(cè)壁隔板、盾首側(cè)撐板、盾中側(cè)撐板、盾尾側(cè)撐板和側(cè)壁側(cè)撐板；

所述頂板擴(kuò)孔支撐機(jī)構(gòu)包括小伸縮液壓油缸和注漿系統(tǒng)；

所述小伸縮液壓油缸包括盾首頂撐油缸、盾中頂撐油缸、盾尾頂撐油缸、上側(cè)壁油缸、下側(cè)壁油缸、盾首側(cè)壁右上油缸、盾首側(cè)壁左上油缸、盾首側(cè)壁右下油缸、盾首側(cè)壁左下油缸、盾中側(cè)壁右上油缸、盾中側(cè)壁左上油缸、盾中側(cè)壁右下油缸、 盾中側(cè)壁左下油缸、盾尾側(cè)壁右上油缸、盾尾側(cè)壁左上油缸、盾尾側(cè)壁右下油缸和盾尾側(cè)壁左下油缸；

所述注漿系統(tǒng)包括設(shè)置在各組金屬撐板上的盾首注漿孔、盾首側(cè)壁注漿孔、盾中注漿孔A、盾中注漿孔B、盾中側(cè)壁注漿孔、盾尾擴(kuò)孔注漿孔、盾尾注漿孔A、盾尾注漿孔B和盾尾側(cè)壁注漿孔；

在所述盾首液控?cái)U(kuò)孔支撐系統(tǒng)中，盾首側(cè)撐板通過(guò)盾首側(cè)壁右上油缸、盾首側(cè)壁左下油缸與盾體側(cè)壁隔板連接，盾首側(cè)撐板上布置有盾首側(cè)壁注漿孔和土壓傳感器，盾首側(cè)撐板上端通過(guò)固接在其末端的側(cè)撐板連接彈簧和端部伸縮式密封橡膠進(jìn)行密封，側(cè)撐板連接彈簧環(huán)繞在一側(cè)壁密封活塞上，實(shí)現(xiàn)向外側(cè)撐和密封；盾首頂撐板通過(guò)盾首頂撐油缸與盾體頂隔板連接，并通過(guò)兩側(cè)的連接彈簧和密封活塞實(shí)現(xiàn)頂撐移動(dòng)、密封和定位，盾首注漿孔和盾首側(cè)壁注漿孔布置在遠(yuǎn)離刀盤(pán)的一側(cè)；

在所述盾中液控?cái)U(kuò)孔支撐系統(tǒng)中，盾中側(cè)撐板通過(guò)盾中側(cè)壁右上油缸和盾中側(cè)壁右下油缸實(shí)現(xiàn)外撐功能，與盾首側(cè)撐板相鄰、通過(guò)頂撐中部密封活塞實(shí)現(xiàn)獨(dú)立伸縮；盾中頂撐板通過(guò)盾中頂撐油缸與盾體頂隔板連接并實(shí)現(xiàn)伸縮支撐功能，并通過(guò)頂撐中部密封活塞與盾首頂撐板和盾尾頂撐板相鄰，盾中注漿孔A和盾中注漿孔B位于盾中頂撐油缸兩側(cè)；

在所述盾尾液控?cái)U(kuò)孔支撐系統(tǒng)中，盾尾側(cè)撐板通過(guò)盾尾側(cè)壁右上油缸、盾尾側(cè)壁右下油缸實(shí)現(xiàn)外撐功能，與盾中側(cè)撐板相鄰、通過(guò)盾尾密封活塞實(shí)現(xiàn)獨(dú)立伸縮；盾尾頂撐板通過(guò)盾尾頂撐油缸與盾體頂隔板連接并實(shí)現(xiàn)伸縮支撐，并通過(guò)盾尾密封活塞與盾中頂撐板相鄰，盾尾注漿孔A和盾尾注漿孔B位于盾尾頂撐油缸兩側(cè)。