[发明专利]一种曲线管幕机试验装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种曲线管幕机试验装置及其测试方法，解决了现有技术中曲线管幕机顶推、出渣、姿态控制难，缺乏理论及实验依据的问题。本发明包括主机、钢管节和顶推机构，地面上设有用于支撑顶推机构的桩基，顶推机构与桩基固定连接，桩基上设有悬臂吊，主机设置在钢管节的一端，钢管节的另一端穿过顶推机构，顶推机构上设有导向机构和辅助设备，主机通过设置在钢管节内部的管线与辅助设备相连接，导向机构与钢管节相对应，悬臂吊设置在钢管节的一侧且与钢管节相连接。本发明以地面试验模拟地下暗挖工况，实现曲线钢管节顶进的同时，测试曲线管幕机各系统的运行性能，验证施工精度及设计合理性。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种曲线管幕机试验装置及其测试方法。

背景技术

曲线管幕法是通过小型管幕机实现土体开挖，后部顶进钢管节到土体中配合冷冻工法等形成超前支护，然后再开挖施工主体结构的一种新型非开挖地下空间构筑技术，对于埋深浅、断面不规则、横向跨度大、地质条件复杂的地下工程，如地铁车站、地下商场、地铁联络通道、隧道分流结合部等，相比其他施工方法有地面环境影响小、适应性强、安全性高的优点，具有广泛的应用前景。

目前，直线管幕技术已经逐步成熟，但曲线管幕机仍处于技术研究阶段。不同于直线，曲线管幕机顶进作业状态时，管幕机承受地下水土压力是一个随设计轴线动态变化的过程，计算检测困难，受力状况复杂多变，且对于小直径曲线管幕，常规的盾构导向机构已无法满足需求，同时小直径曲线管幕机面临顶推、出渣、姿态控制等难题，曲线管幕机的设计缺乏理论及实验依据。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种曲线管幕机试验装置及其测试方法，用于研究曲线管幕机各系统的性能，探索曲线顶进过程中顶推力及各参数变化规律，解决了现有技术中曲线管幕机顶推、出渣、姿态控制难，缺乏理论及实验依据的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种曲线管幕机试验装置，包括主机、钢管节和顶推机构，地面上设有用于支撑顶推机构的桩基，顶推机构与桩基固定连接，桩基上设有悬臂吊，主机设置在钢管节的一端，钢管节的另一端穿过顶推机构，顶推机构上设有导向机构和辅助设备，主机通过设置在钢管节内部的管线与辅助设备相连接，导向机构与钢管节相对应，悬臂吊设置在钢管节的一侧且与钢管节相连接。

所述顶推机构包括支撑架、抱紧机构和管节限位机构，抱紧机构位于与支撑架的下部，管节限位机构与支撑架固定连接，支撑架上设有工作平台，工作平台的底部设有顶推油缸，顶推油缸的伸缩端与抱紧机构相连接。

所述支撑架上设有至少一个管节限位机构，管节限位机构与钢管节相配合；管节限位机构包括上部抱箍和下部抱箍，上部抱箍通过调节螺栓、调节螺母与下部抱箍相连接；上部抱箍的内壁和下部抱箍的内壁上均设有内衬。

所述下部抱箍的两侧对称设有凹榫，上部抱箍的两侧对称设有凸榫，凸榫与凹榫相配合，调节螺栓依次穿过凹榫与凸榫。

所述钢管节主要由若干个分管节焊接而成，分管节为中空结构，与主机相连接的分管节中设有两个压力检测装置，两个压力检测装置分别设置在分管节的上壁和下壁上。

所述导向机构包括激光发射器、中继器和激光接收器，激光发射器设置在顶推机构上部，中继器设置在分管节内部，激光接收器设置在主机的尾部，激光发射器与中继器相对应，中继器与激光接收器相对应。

一种曲线管幕机试验装置的测试方法，包括以下步骤：a、将顶推机构安装在桩基上，将同一环的分管节焊接成待推进的钢管节；

b、将焊接好的钢管节及主机通过悬臂吊吊装在顶推机构上；

c、测量主机开始掘进时进入土体的位置坐标及角度，根据曲线形钢管节的曲率计算出主机在掘进过程中及露出地面时的位置坐标；