[发明专利]一种岩体小断面通道的顶管管节

说明书

一种岩体小断面通道的顶管管节，适用于扰动岩体情境下的地下隧道工程技术领域。管节前承力环铁和后承力环铁之间设有顶管龙骨，顶管龙骨外侧设有外衬层、内侧设有内衬层，外衬层外侧设有减摩涂层，外衬层和内衬层之间填充有轻质填充料层，外衬层上开有贯穿轻质填充料层和内衬层的注浆孔。管节施工基于地下工程的空间资源特性，进行集约设计，利用可移动机械进行快速布置、灵活递装。有效解决了扰动岩体下顶管施工卡管、管节破损问题，其结构简单、易加工，管节具备让压性能，为地下岩体小断面通道的高效、无人化施工提供了有力支撑。

技术领域

本发明涉及一种岩体小断面通道的顶管管节，尤其适用于扰动岩体情境下的地下隧道工程技术领域使用的岩体小断面通道的顶管管节。

背景技术

拓展城市地下空间及开发深部赋存资源是当前经济社会发展的重要手段，越来越多的地下岩体工程在城市立体化建设和资源获取中发挥着关键性作用。顶管推进施工方法以其独特的非开挖特点，对环境和邻近交通及地下构筑物影响小、施工安全性高，在市政工程及隧道开挖领域有广泛应用。近些年来，随着硬岩顶管机的不断革新和发展，顶管推进技术在深部岩体工程中应用需求和实施案例也在不断涌现。由于目前对深部岩体中顶管管节的研究较少，对岩体顶管施工中管节的支护功能以及与围岩的接触机制认识不清，缺乏针对性产品；已经实施的深部岩体顶管工程任然采用土层及浅埋条件下的钢筋混凝土管节或钢管节，存在顶进过程中因管节强度不足导致顶力传递不畅；施工后期在围岩压力作用下顶管与围岩发生接触而损坏的情况。对深部岩体工程来说，目前缺乏重量轻、承载能力强的针对性产品设计；部分已经施工的顶管工程将土层混凝土顶管用于深部岩体，由于不具备让压能力，在围岩变形中发生破坏的情形，因此，需要结合深部岩体工程特性，设计和制作适用于岩体顶管推进施工的新型管节。另外，地下工程空间狭小，采用电动葫芦吊装管节反而使施工繁琐，需要改进。

发明内容

技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种生产成本低、重量轻、减摩性能好，具有让压能力，对深部岩体环境的适应性强，且在深部岩体顶管施工中管节顶力传递强，不容易与围岩接触而发生破损的岩体小断面通道的顶管管节。

技术方案：为解决上述问题，本发明的岩体小断面通道的顶管管节，包括前承力环铁、减摩涂层、外衬层、轻质填充料填充区、内衬层、注浆孔、应力应变传感器、纵向传力梁、应力缓冲垫圈、滑槽、后承力环铁、环向传力梁；

其中前承力环铁和后承力环铁分别设置在前后两端，前承力环铁和后承力环铁之间设有顶管龙骨，顶管龙骨外侧设有外衬层、内侧设有内衬层，外衬层外侧设有减摩涂层，外衬层和内衬层之间填充有轻质填充料层，外衬层上开有贯穿轻质填充料层和内衬层的注浆孔。

所述顶管龙骨包括3-6根横向设有纵向传力梁，纵向传力梁的数量根据施工深度、围岩应力扰动强度及预测顶力进行确定，纵向传力梁上设有多根环向传力梁，环向传力梁与纵向传力梁接触处设有应力缓冲垫圈圈。

所述纵向传力梁为曲面四边形柱状结构，纵向传力梁两端设有弧型四边形柱状凸起结构的纵向传力梁榫头，其中纵向传力梁外侧和内侧分别为外弧面和内弧面，其余两面为矩形侧面矩形侧面，纵向传力梁的两个矩形侧面上各开设有2至5个接触凹槽，与环向传力梁的一个环向传力梁端面匹配，形成管节完整的承力骨架，接触凹槽内设有应力缓冲垫圈，应力缓冲垫圈中间设有应力缓冲垫圈中心孔。

所述应力缓冲垫圈为橡胶材料，其厚度为20mm、宽度为40mm、长度为40mm，应力缓冲垫圈中心孔半径为15mm。

所述前承力环铁和后承力环铁为外低内高的台阶结构，前承力环铁包括高位的前承力环铁顶面和低位的前承力环铁凹面，后承力环铁包括高位的后承力环铁凸起面和低位的后承力环铁凹面，前承力环铁和后承力环铁与纵向传力梁连接处设有与纵向传力梁榫头匹配的承力环铁凹槽，前承力环铁和后承力环铁内侧对称设有四道滑槽用于铺设线路和设备滑动运输。