[發明專利]一種適用于軟土隧道的伸縮可調式的小角度超前管棚裝置

在審

• 申請號: 202210789061.5
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115075846A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 李忠;周志東;陳家征;覃壯恩;林振奎;張浩;高靜;劉傳;黃偉洪;袁文佳;楊迎冬;周澤林;崔穎;劉志鵬;張海東;魏艷君;陳竟波;韓煬;孫博濤
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學;中國安能集團第三工程局有限公司
• 主分類號: E21D11/14
• 分類號: E21D11/14;E21D11/10;E21B7/04;E21B7/10;E21B10/32;E21B47/06
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

本發明提供了一種適用于軟土隧道的伸縮可調式的小角度超前管棚裝置，包括通過液壓控制伸縮的管棚管、鉆頭組件、推動圓柱塊；其中，各管棚管上端套設于各鉆頭組件底端，鉆頭組件能夠在管棚管中自由旋轉；管棚管底端固定于推動圓柱塊上；所述管棚管包括第一管棚管、第二管棚管、第三管棚管；所述推動圓柱塊包括第一推動圓柱塊、第二推動圓柱塊、第三推動圓柱塊；各管棚管與推動圓柱塊之間對應安裝；各推動圓柱塊之間通過液壓連接。解決了現有技術中存在的軟土隧道開挖難度大，管棚糾偏角度控制不精準等問題。

技術領域

本發明屬于隧道施工技術領域，涉一種適用于軟土隧道的伸縮可調式的小角度超前管棚裝置。

背景技術

目前在隧道施工過程中圍巖變形及地表沉降對將來的鐵路運營安全有重要影響，為了保證隧道施工不影響鐵路的正常運營，需對超淺埋隧道施工工法、沉降控制措施及施工安全進行分析研究。

在一些大斷面軟弱破碎圍巖隧道工程施工中，由于圍巖級別較差，如軟弱、沙礫地層和軟巖、巖堆、破碎帶地段，開挖后容易造成隧道拱頂塌方、圍巖變形及地表下沉，因此需要采用超前支護手段進行圍巖控制，保證開挖過程中的圍巖整體穩定性。而目前在隧道開挖過程中，為了抵抗列車動荷載及對地表沉降普遍采用超前管棚進行超前支護，超前管棚一次性打設進圍巖對圍巖土體的擾動非常小，是一種非常有效的支護措施。但是由于在大斷面軟土隧道中，由于普遍采用了間距比較小的鋼拱架進行初期支護，因此，超前管棚的施作空間面有限，往往達不到較小的傾角進行有效支護，導致大量無效的加固圍巖。目前也有采用開挖管棚工作室來保證傾角的問題，但是嚴重影響工程實施進度。

超前管棚支護往往都是在隧道洞門開始之前進行加強支護，而在施工中打入的管棚長度一般在25-30m左右，因此，預先制作的管棚較長，往往運送至施工現場較為麻煩，且較長難以精準打入圍巖軟弱位置處，同時管棚往往因為自身重力而往下走，特別是在一些具有坡度傾斜的隧道上，往往打入管棚的時候，管棚傾角精準的打入顯得十分重要，角度打偏會往往達不到預計的支護效果，造成開挖時應力集中。在打入時管棚傾角也往往達不到較小傾角，造成大量無效加固的問題頻頻發生。

對于地下隧道或下層隧道超前管棚施工過程中常由于鉆進角度過大，會造成管棚穿透上層建（構）筑物，或影響超前支護效果的問題，而目前隧道傳統超前管棚，只是簡單在洞口處采用3榀工字鋼組成的導向架，在導向架上埋設導向管，混凝土澆筑導向墻，然后直接進行管棚鉆進安裝作業，管棚施工前缺少有效的精準定位措施。

在管棚鉆進過程中，由于管棚角度的控制非常重要，因此目前也同樣需要一種管棚鉆進角度糾偏裝置，來隨時調整管棚角度的鉆進。

發明內容

為了達到上述目的，本發明提供一種適用于軟土隧道的伸縮可調式的小角度超前管棚裝置，解決了現有技術中存在的軟土隧道開挖難度大，管棚糾偏角度控制不精準等問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是，一種適用于軟土隧道的伸縮可調式的小角度超前管棚裝置，包括通過液壓控制伸縮的管棚管、鉆頭組件、推動圓柱塊；其中，各管棚管上端套設于各鉆頭組件底端，鉆頭組件能夠在管棚管中自由旋轉；管棚管底端固定于推動圓柱塊上；所述管棚管包括第一管棚管、第二管棚管、第三管棚管；所述推動圓柱塊包括第一推動圓柱塊、第二推動圓柱塊、第三推動圓柱塊；各管棚管與推動圓柱塊之間對應安裝；各推動圓柱塊之間通過液壓連接。

進一步地，所述第一推動圓柱塊位于第二推動圓柱塊上方且直徑小于第二推動圓柱塊的直徑，所述第二推動圓柱塊位于第三推動圓柱塊上方且直徑小于第三推動圓柱塊的直徑；第二管棚管之間、第三管棚管之間均以第一管棚管為中心軸對稱；第二管棚管位于第一管棚管的正前方和正后方，第二管棚管位于第一管棚管的正左方和正右方。