[发明专利]TBM盾构隧道管片及其作业方法

说明书

本公开提供一种TBM盾构隧道管片，包括：盾构管片本体；升降杆系统，设置于盾构管片本体上，包括：多个微型液压升降杆，沿盾构管片本体边缘设置；钢丝网，沿多个微型液压升降杆设置，随微型液压升降杆同步升降；气囊，位于多个微型液压升降杆包围的空间内；包括：上气囊部以及侧‑底气囊部，其与上气囊部通过热熔胶粘合后组成完整的气囊；环形索，通过囊上的预留通道使气囊与多个微型液压升降杆相连，使得气囊能能够随微型液压升降杆同步升降；浆液置换与压力控制系统，用于进行气囊内外浆液与气体的置换；电加热系统，包括：电热管，位于气囊的热熔胶粘合处，用于对粘合处的热熔胶加热使得气囊从粘合处分离。

技术领域

本公开涉及隧道工程设备技术领域，尤其涉及一种TBM盾构隧道管片及其作业方法，具体为适用于山岭隧道TBM法的附带气囊的新型盾构管片。

背景技术

随着工程技术和经济的不断发展、人口的膨胀和社会现代化不断进步，促进长途交通和能源运输对山岭隧道需求越来越大，但传统矿山法与新奥法所具有的工期长、安全性低和震动噪音大等缺点限制了山岭隧道的快速发展。TBM(Tunnel Boring Machine-隧道掘进机)以其施工速度快，震动噪音小，作业人员少和作业环境好等优点，在增加能源运输效率、拓展人类活动空间、打造全国立体交通网络等方面发挥了越来越大的作用。与其他盾构施工隧道相同，盾构管片是TBM主要的装配构件，在进行管片装配时，常辅以豆砾石回填和高效灌浆技术，该技术制约成型隧洞的安全质量，由于山岭隧道大都存在大变形问题，对盾构管片质量和承载能力有较高要求；在盾尾处盾构管片直接与围岩接触会对盾构管片表面造成损坏，在山岭输水隧道中还存在污染水源等工程问题。山岭隧道TBM的快速发展与项目对成型隧洞质量要求的不断提高，使得对盾构管片进行优化具有十分重要的工程和现实意义。

传统山岭隧道TBM盾构管片存在以下问题：由于山岭隧道在开挖后大部分会发生大变形，为保证管片具有足够承载能力，要求增加和保证盾构管片质量和等级，大大增加了工程造价；豆砾石回填和高效灌浆技术操作较难，常会导致管片错台和降低隧道防水能力等工程问题；由于灌浆与豆砾石回填存在延迟效应，盾尾部分直接与围岩接触，可能会损坏管片表面，降低管片承载能力，影响工程质量安全。以上问题都会增加山岭TBM隧道的工程造价，且会带来严重的生产安全问题和极大的生命、财产安全隐患。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种TBM盾构隧道管片及其作业方法，以缓解现有技术中隧道施工过程中盾尾部分直接与围岩接触，可能会损坏管片表面，降低管片承载能力，影响工程质量安全，以及对管片质量要求过高，围岩变形程度难以控制等技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供一种TBM盾构隧道管片，包括：盾构管片本体；升降杆系统，设置于所述盾构管片本体上，包括：多个微型液压升降杆，沿所述盾构管片本体边缘设置；以及钢丝网，沿所述多个微型液压升降杆设置，随微型液压升降杆同步升降；气囊，位于所述多个微型液压升降杆包围的空间内；所述气囊包括：上气囊部，包括多片通过热熔胶粘合的橡胶气囊片；以及侧-底气囊部，与所述上气囊部通过热熔胶粘合后组成完整的气囊；环形索，通过囊上的预留通道使气囊与所述多个微型液压升降杆相连，使得气囊能能够通过环形索随微型液压升降杆同步升降；浆液置换与压力控制系统，用于进行气囊内外浆液与气体的置换，所述浆液置换与压力控制系统包括：注气孔和注浆孔，位于所述盾构管片本体内壁面；排气管，一端连接所述上气囊部的内壁，另一端经所述注气孔通至外部；压力监测器，设置于所述侧-底气囊部表面；以及电加热系统，包括：电热管，位于所述上气囊部中橡胶气囊片的粘合处以及上气囊部与侧-底气囊部的粘合处，用于对粘合处的热熔胶加热使得气囊从粘合处分离；电路单元，位于气囊内表面及微型液压升降杆外部的电路系统管道；以及刚性保护盒，位于电热管的外部。

在本公开实施例中，所述上气囊部由三部分组成，各部分之间通过热熔胶粘合。