本發(fā)明涉及頂管法修建隧道，特別涉及一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置及方法。

背景技術：

1、采用頂管法修建聯(lián)絡通道是近幾年新興的一種工法，具有安全、污染小、施工周期短等優(yōu)點。頂管法聯(lián)絡通道作為一種新興的技術，有許多學者投入到其中的研究，目前針對頂管法聯(lián)絡通道的研究更多的是現(xiàn)場聯(lián)絡通道的修建設備和方法上，如專利號為：cn115059487a的用于聯(lián)絡通道掘進施工的頂推系統(tǒng)及使用其的施工方法，具體公開頂管法修建聯(lián)絡通道。

2、但是在現(xiàn)場進行頂管法聯(lián)絡通道時，需要現(xiàn)場多次嘗試才能確定極限頂推力、預支撐力與頂推力協(xié)同關系以及不同斷面形式對主隧道結(jié)構(gòu)的影響，導致施工耗時長且效果差。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明的目的在于提供一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術需要現(xiàn)場多次嘗試才能確定極限頂推力、預支撐力與頂推力協(xié)同關系以及不同斷面形式對主隧道結(jié)構(gòu)的影響的問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，用于模擬頂管法修建聯(lián)絡通道中，包括主隧道、頂管機、模型箱、支撐座以及傳感器，所述頂管機置于主隧道內(nèi)，所述模型箱設于主隧道外周，所述頂管機用于穿過主隧道側(cè)面的通孔將聯(lián)絡通道管片頂入模型箱內(nèi)形成聯(lián)絡通道，所述支撐座固定于主隧道外，所述傳感器通過安裝件與支撐板連接，所述傳感器至少為兩個且感應端分別與所述主隧道管縫兩側(cè)連接。

3、修建隧道時，一般是先修建主隧道，然后在主隧道之間修建聯(lián)絡通道，在用頂管法修建聯(lián)絡通道時，一般是將頂管機置于主隧道內(nèi)，頂管機的上下和兩側(cè)與主隧道內(nèi)壁接觸，然后通過頂管機上的驅(qū)動將聯(lián)絡通道管片從主隧道側(cè)邊的通孔依次頂入，從而形成聯(lián)絡通道，在這個過程中要考慮驅(qū)動施加力時對主隧道結(jié)構(gòu)的影響，避免對主隧道造成不可逆的損壞；針對現(xiàn)有技術需要現(xiàn)場多次嘗試才能確定極限頂推力、預支撐力與頂推力協(xié)同關系以及不同斷面形式對主隧道結(jié)構(gòu)的影響的問題，本發(fā)明采用模擬的方式研究上述技術問題，將頂管機置于主隧道內(nèi)，用于通過安裝件安裝傳感器的支撐座固定在主隧道外，傳感器的感應端與主隧道管縫兩側(cè)連接，在頂管法修建聯(lián)絡通道時的主隧道錯臺形變可被傳感器感應到，從而本發(fā)明為開展頂管法聯(lián)絡通道施工提供了基礎，為開展后續(xù)的具體分析提供便利，幫助節(jié)約施工的時間與經(jīng)濟成本，提高工程質(zhì)量安全。

4、現(xiàn)有技術中針對頂管法聯(lián)絡通道現(xiàn)場試驗和現(xiàn)場監(jiān)測開展相關的研究比較多，但是關于支撐座固定在主隧道外的設計，這在現(xiàn)場無法做到，因為現(xiàn)場的主隧道較長，很難保證支撐座的穩(wěn)定性，而且如果將用于安裝傳感器的支撐座固定在主隧道內(nèi)，支撐座自身會隨著主隧道的形變產(chǎn)生誤差，而在本發(fā)明的模擬實驗中，則可以很好解決現(xiàn)場會遇到的該問題，準確的模擬出隧道管片的錯臺量。

5、本發(fā)明的模擬裝置依托實際工程進行縮尺模型設計，對頂管機、主隧道的管片、模型箱進行設計，提供了聯(lián)絡通道頂管法施工模型試驗過程中量測主隧道管片錯臺的裝置及方法，旨在為開展頂管法聯(lián)絡通道試驗，可研究主隧道結(jié)構(gòu)的極限頂推力、預支撐力與頂推力協(xié)同關系以及不同斷面形式對主隧道結(jié)構(gòu)的影響，實現(xiàn)對管片錯臺變形的監(jiān)測。

6、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述支撐座置于主隧道外部兩端，安裝件置于支撐座之間用于連接所述傳感器。

7、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述傳感器為拉線式位移傳感器，包括主體以及與主體連接的接頭，所述接頭與主隧道內(nèi)壁連接，主體置于連接件上。

8、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述傳感器設于所述主隧道內(nèi)壁的同一側(cè)。

9、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述頂管機包括預支撐板以及置于所述預支撐板上的頂管驅(qū)動，所述頂管驅(qū)動用于將聯(lián)絡通道管片從所述主隧道的通孔頂入模型箱內(nèi)形成聯(lián)絡通道。

10、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述預支撐板上設有用于傳感器感應端穿過的孔。

11、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述預支撐板包括弧形結(jié)構(gòu)的上預支撐板、下預支撐板、第一側(cè)預支撐板以及第二預支撐板，所述上預支撐板與所述下預支撐板對稱設置，所述第一側(cè)預支撐板與所述第二預支撐板對稱設置，所述頂管驅(qū)動置于第一側(cè)預支撐板上，所述第二預支撐板置于主隧道通孔的兩側(cè)。

12、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述主隧道一側(cè)的模型箱上設有反力支撐件。

13、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述模型箱兩側(cè)設有連接耳，模型箱底部設有滑輪。

14、本發(fā)明還提供一種測量隧道管片錯臺的模擬方法，所述方法包括以下步驟：

15、步驟一、按照所述的模擬裝置進行組裝；

16、步驟二、頂管機動作將聯(lián)絡通道管片頂入模型箱內(nèi)，傳感器監(jiān)測主隧道的管片接縫處兩側(cè)的形變數(shù)據(jù)，將形變數(shù)據(jù)傳輸至處理器得到隧道管片錯臺量。

17、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用模擬的方式研究上述技術問題，將頂管機置于主隧道內(nèi)，通過安裝件安裝傳感器的支撐座固定在主隧道外，傳感器的感應端與主隧道管縫兩側(cè)連接，在頂管法修建聯(lián)絡通道時的主隧道錯臺形變可被傳感器感應到，從而本發(fā)明為開展頂管法聯(lián)絡通道施工提供了基礎，為開展后續(xù)的具體分析提供便利，幫助節(jié)約施工的時間與經(jīng)濟成本，提高工程質(zhì)量安全。

18、現(xiàn)有技術中針對頂管法聯(lián)絡通道現(xiàn)場試驗和現(xiàn)場監(jiān)測開展相關的研究比較多，但是關于支撐座固定在主隧道外的設計，這在現(xiàn)場無法做到，因為現(xiàn)場的主隧道較長，很難保證支撐座的穩(wěn)定性，而且如果將用于安裝傳感器的支撐座固定在主隧道內(nèi)，支撐座自身會隨著主隧道的形變產(chǎn)生誤差，而在本發(fā)明的模擬實驗中，則可以很好解決現(xiàn)場會遇到的該問題，準確的模擬出隧道管片的錯臺量。

技術特征：

1.一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，用于模擬頂管法修建聯(lián)絡通道中，其特征在于：包括主隧道(1)、頂管機(2)、模型箱(3)、支撐座(4)以及傳感器(5)，所述頂管機(2)置于主隧道(1)內(nèi)，所述模型箱(3)設于主隧道(1)外周，所述頂管機(2)用于穿過主隧道(1)側(cè)面的通孔將聯(lián)絡通道管片頂入模型箱(3)內(nèi)形成聯(lián)絡通道(6)，所述支撐座(4)固定于主隧道(1)外，所述傳感器(5)通過安裝件(42)與支撐座(4)連接，所述傳感器(5)至少為兩個且感應端分別穿過頂管機(2)與所述主隧道(1)管縫兩側(cè)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，其特征在于：所述支撐座(4)置于主隧道(1)外部兩端，安裝件(42)置于支撐座(4)之間用于連接所述傳感器(5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，其特征在于，所述傳感器(5)為拉線式位移傳感器，包括主體(51)以及與主體(51)連接的接頭(52)，所述接頭(52)與主隧道(1)內(nèi)壁連接，主體(51)置于連接件(42)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，其特征在于，所述傳感器(5)設于所述主隧道(1)內(nèi)壁的同一側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，其特征在于：所述頂管機(2)包括預支撐板以及置于所述預支撐板上的頂管驅(qū)動(25)，所述頂管驅(qū)動(25)用于將聯(lián)絡通道管片從所述主隧道(1)的通孔頂入模型箱(3)內(nèi)形成聯(lián)絡通道(6)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，其特征在于：所述預支撐板上設有用于傳感器(5)感應端穿過的孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，其特征在于：所述預支撐板包括弧形結(jié)構(gòu)的上預支撐板(21)、下預支撐板(22)、第一側(cè)預支撐板(23)以及第二預支撐板(24)，所述上預支撐板(21)與所述下預支撐板(22)對稱設置，所述第一側(cè)預支撐板(23)與所述第二預支撐板(24)對稱設置，所述頂管驅(qū)動(25)置于第一側(cè)預支撐板(23)上，所述第二預支撐板(24)置于主隧道(1)通孔的兩側(cè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，其特征在于：所述主隧道(1)一側(cè)的模型箱(3)上設有反力支撐件(33)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置，其特征在于：所述模型箱(3)兩側(cè)設有連接耳(31)，模型箱(3)底部設有滑輪(32)。

10.一種測量隧道管片錯臺的模擬方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種測量隧道管片錯臺的模擬裝置及方法，用于模擬頂管法修建聯(lián)絡通道中，包括主隧道、頂管機、模型箱、支撐座以及傳感器，所述頂管機置于主隧道內(nèi)，所述模型箱設于主隧道外周，所述頂管機用于穿過主隧道側(cè)面的通孔將聯(lián)絡通道管片頂入模型箱內(nèi)形成聯(lián)絡通道，所述支撐座固定于主隧道外，所述傳感器通過安裝件與支撐板連接，所述傳感器至少為兩個且感應端分別與所述主隧道管縫兩側(cè)連接；本發(fā)明為開展頂管法聯(lián)絡通道施工提供了基礎，為開展后續(xù)的具體分析提供便利，幫助節(jié)約施工的時間與經(jīng)濟成本，提高工程質(zhì)量安全。

技術研發(fā)人員：李曉龍,陳超亞,張力,張恩典,李彬,趙婷,趙慶,鐘燕輝,張蓓,臧全勝,孫明明,劉小鋒
受保護的技術使用者：鄭州大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15