CN103388479B - 用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置和施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置和施工方法,所述装置包括母头定位套管、子头定位插杆、承拉护套、承拉圆柱、滑轨支座、滑移套环、柔性限转拉索、外伸钢板、同步液压千斤顶;所述方法的具体步骤包括:第一步,预埋滑轨支座、母头定位套管、子头定位插杆和承拉护套;第二步,在顶管机内侧焊接母头定位套管;第三步,顶管机的顶进与防止旋转;第四步,后续管节的顶进与防止旋转。本发明采取主动防偏的技术措施,有效防止顶管机和管节在顶进过程中发生旋转,无需再进行顶管机和管节发生旋转后的纠偏这一步骤,从而大幅度提高施工效率。

Description

用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置和施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种地下建筑工程技术领域中的施工装置和施工方法,具体地,涉及一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置和施工方法。
背景技术
[0002] 顶管工法有着施工效率高、经济性强的特点,是软土地层中小型地下隧道的主要施工方式。该工法需要先将顶管机顶进地下土层,然后再将后续管节接力顶进。在顶进的过程中,当顶管机和已顶进管节与土体之间的摩阻力无法平衡顶管机刀盘旋转带来的反向力矩时,顶管机和已顶进管节就会发生旋转,给顶进操作、测量、排土、止水等均带来极其不利的影响,所以,如何防止顶管机和管节在顶进过程中旋转是顶管施工中的难点之一。
[0003] 经对现有技术文献的检索发现,中国专利号为201020522343.1,专利公开号为:201818900U,专利名称为:大口径顶管机出洞防偏差装置,该专利自述为:“包括防旋转装置,在顶管机尾部左、右对称设置该防旋转装置,该防旋转装置具有U形槽开口,该U形槽开口指向顶管机轴线顶进方向并卡在管节尾部,该防旋转装置的顶部设有多个螺栓并通过该多个螺栓固定在管节尾部。所述的大口径顶管机出洞防偏差装置,其进一步的特点是,还包括在顶管机机头管节后方的两侧配置的压重块。”该专利自述,其使用方法为为了控制顶管机正常顶进阶段环向姿态,在顶管机机头或管节后方的两侧做好放压重块的架子,并均衡放置压重块。当顶管机身右转时,将右侧的压重块搬向左边;反之,当顶管机身左转时,将左侧的压重块搬至右侧。”该专利中所述防旋转装置在使用过程中需要根据顶管机及管节的旋转趋势反复搬动压重块,施工效率低;而且,由于顶管机刀盘在切割前方土体时产生的反向力矩是随时变化的,平衡该反向力矩需要的压重也在随时变化,在实际操作过程中很难确定压重块的重量是多大,故该专利采用的配重压回式的防旋转装置和方法常会出现纠偏不足或纠偏过大的现象,可靠性较低、存在隐患。所以,该专利中所述防旋转装置虽然在一定程度上解决了顶管机和管节发生旋转以后如何纠偏的问题,但是存在着施工效率低、可靠性低、存在隐患等缺点。
发明内容
[0004] 针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置和施工方法,该装置和方法改变了以往的在顶管机和管节发生旋转以后再进行纠偏的被动纠偏方式,而是采用了一种将顶管机和管节连为一体、在工作井内设置一对柔性限转拉索拉住顶管机或管节的主动防偏方式,有效防止顶管机和管节旋转。
[0005] 根据本发明的一个方面,提供一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,包括:母头定位套管、子头定位插杆、承拉护套、承拉圆柱、滑轨支座、滑移套环、柔性限转拉索、外伸钢板、同步液压千斤顶,其中:所述母头定位套管焊接于顶管机尾部的内侧及预埋于管节承口端;所述子头定位插杆预埋于管节插口端;所述承拉护套预埋于管节的管壁上;所述承拉圆柱与焊接于顶管机尾部内侧的所述母头定位套管或待顶进管节中的所述承拉护套相连;所述滑轨支座的两端分别固定在工作井前背井壁和工作井后背井壁上;所述滑移套环套在所述滑轨支座上并沿着所述滑轨支座的轴线往复滑动;所述柔性限转拉索的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线且所述柔性限转拉索的两端分别与所述滑移套环和所述承拉圆柱的一端相连接;所述外伸钢板的一端与滑移套环固定连接;在管节两侧的左右对称位置分别设置一套同步液压千斤顶,所述同步液压千斤顶的后座固定在工作井后背井壁上,所述同步液压千斤顶的螺杆顶到所述外伸钢板的侧面上,该连接使得所述滑移套环在所述同步液压千斤顶的顶力作用下与顶管机同步前进。
[0006] 优选地,所述母头定位套管为一根钢管,长度为管节长度的1/16-1/15 ;在顶管机尾部内侧的左右对称位置分别焊接一个所述母头定位套管且所述母头定位套管的轴线平行于顶管机的轴线;在每个管节承口端的左右对称位置分别预埋一个所述母头定位套管且所述母头定位套管的轴线平行于管节的轴线。
[0007] 优选地,所述子头定位插杆为一根直圆钢,其直径与所述母头定位套管的内径相同,其长度为所述母头定位套管长度的2倍;在每个管节插口端的左右对称位置分别预埋一个所述子头定位插杆,所述子头定位插杆的一半预埋在管节插口端中,其另一半插入所述母头定位套管之中将顶管机与管节、管节与管节连为一体。
[0008] 优选地,所述承拉护套为一根贯穿管节壁厚且长度等于该壁厚的钢管,其内径与所述母头定位套管的内径相同;在每个管节承口端预埋有两个所述承拉护套,且分别位于距离管节承口端的端部为1/12-1/10管节长度的管节左右对称位置。
[0009] 优选地,所述承拉圆柱为一根一端墩粗的钢轴,其粗端的直径大于所述承拉护套及所述母头定位套管的内径;其细端的直径等于所述承拉护套及所述母头定位套管的内径,该细端设置有一圆孔且该圆孔的直径为所述承拉圆柱细端的直径的1/3-1/2 ;所述承拉圆柱为两个且在顶进顶管机时分别插入焊接于顶管机尾部内侧的两个所述母头定位套管中,在顶进管节时分别插入待顶进管节的两个所述承拉护套中。
[0010] 优选地,所述滑轨支座为一根横截面为圆形且表面光滑的钢轴,数量为两根且分别对称位于管节的左下方和右下方,所述滑轨支座的轴线平行于管节的轴线且其轴线距工作井侧壁和工作井底板的距离分别为2-3倍于所述滑轨支座的直径和4-5倍于所述滑轨支座的直径。
[0011] 优选地,所述滑移套环为一根钢管,其内径与所述滑轨支座的外径相同,其长度为管节长度的1/10-1/12 ;或者为一根首尾焊接相连的钢筋,该钢筋的内侧边缘围成的圆的直径与所述滑轨支座的外径相同;所述滑移套环为两个且分别套在管节两侧的所述滑轨支座上。
[0012] 优选地,所述柔性限转拉索为一根钢链条,其一端与所述滑移套环固定连接,另一端与所述承拉圆柱的细端用卸扣活动连接;或者为一根钢丝绳,其一端与所述滑移套环固定连接,另一端与所述承拉圆柱的细端用卸扣活动连接;所述柔性限转拉索为两根且分别对称设置于管节的左右两侧。
[0013] 根据本发明的另一个方面,提供一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工方法,包括以下步骤:
[0014] 第一步、预埋滑轨支座、母头定位套管、子头定位插杆和承拉护套,具体的:
[0015] 在工作井前背井壁和工作井后背井壁的混凝土进行浇筑时,将两根套有滑移套环的所述滑轨支座的两端分别预埋在工作井前背井壁和工作井后背井壁上;在管节混凝土的浇筑过程中,将所述母头定位套管、所述子头定位插杆和所述承拉护套预埋在管节上;
[0016] 第二步、在顶管机内侧焊接母头定位套管,具体的:
[0017] 将两个所述母头定位套管焊接于顶管机内侧的左右对称位置;
[0018] 第三步、顶管机的顶进与防止旋转,具体的:
[0019] I)将顶管机吊装到工作井内基座的顶面的导轨上,启动主顶液压千斤顶,将顶管机顶至其机头与封门的表面接触时,停止顶进;
[0020] 2)在顶管机的一侧,将承拉圆柱沿顶进的反方向插入焊接于顶管机尾部内侧的所述母头定位套管中至所述承拉圆柱的粗端与所述母头定位套管的端部接触;
[0021] 3)在顶管机的一侧,在保证柔性限转拉索所在的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线的前提下,用卸扣将所述柔性限转拉索的一端与所述承拉圆柱的细端活动连接并将所述柔性限转拉索的另一端与所述滑移套环固定连接;将所述外伸钢板的一端与所述滑移套环固定连接;
[0022] 4)在顶管机的一侧,安装一套同步液压千斤顶,启动所述同步液压千斤顶,当所述同步液压千斤顶的螺杆顶至外伸钢板的侧面上时,关闭所述同步液压千斤顶;
[0023] 5)在顶管机的另一侧,依次执行第三步中的2)、3)、4)步骤;
[0024] 6)同时启动所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶,且使得所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶同步前进,将顶管机缓慢顶入前方土体,当顶管机顶至所述滑移套环的端部与工作井前背井壁之间的距离为设定距离时,停止顶进;
[0025] 7)依次解开两根所述柔性限转拉索与所述承拉圆柱之间的活动连接,然后依次将两根所述承拉圆柱从所述母头定位套管中拔出;
[0026] 第四步、后续管节的顶进与防止旋转,具体的:
[0027] I)松开所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶,将后续的管节吊装到工作井内基座的顶面的导轨上,启动所述主顶液压千斤顶,将后续管节顶至该后续管节插口端的所述子头定位插杆完全插入到位于该管节所述子头定位插杆前方的所述母头定位套管中时,停止顶进;
[0028] 2)在管节的一侧,将所述承拉圆柱沿从管节内部向管节外部的方向插入预埋在管节中的所述承拉护套中至所述承拉圆柱的粗端与所述承拉护套的端部接触;
[0029] 3)在管节的一侧,在保证所述柔性限转拉索所在的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线的前提下,用卸扣将所述柔性限转拉索的一端与所述承拉圆柱的细端活动连接;
[0030] 4)在管节的一侧,启动所述同步液压千斤顶,当所述同步液压千斤顶的螺杆顶至所述外伸钢板的侧面上时,关闭所述同步液压千斤顶;
[0031] 5)在管节的另一侧,依次执行第四步中的2) ,3),4)步骤;
[0032] 6)同时启动所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶,且使得所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶同步前进,将管节缓慢顶入前方土体,当管节顶至所述滑移套环的端部与工作井前背井壁之间的距离为设定距离时,停止顶进;
[0033] 7)依次解开两根所述柔性限转拉索与所述承拉圆柱之间的活动连接,然后依次将两根所述承拉圆柱从所述承拉护套中拔出;
[0034] 8)分别将两块直径等于所述承拉护套内径的圆形钢板焊接在该已顶进管节的两个所述承拉护套的靠管节内侧的端部进行堵漏,防止地下水渗入隧道内部;
[0035] 9)依次执行第四步中的1)、2)、3)、4)、5)、6)、7)、8)步骤,至整条隧道贯通。
[0036] 本发明的工作原理为:
[0037] 所述柔性限转拉索处于张紧状态,在顶管机和管节的顶进过程中,所述滑移套环在所述同步液压千斤顶的顶力作用下与顶管机同步前进,该同步前进的方式使得所述柔性限转拉索始终处在其轴线垂直于所述滑轨支座的轴线的状态;当顶进顶管机时,顶管机受到顶管机两侧所述柔性限转拉索的限转作用无法旋转;当顶进管节时,顶管机和管节已由所述母头定位套管和所述子头定位插杆连为一体,顶管机和管节连成的整体受到管节两侧所述柔性限转拉索的限转作用而无法旋转。
[0038] 与现有技术相比,本发明具有如下效果:
[0039] 本发明采取的主动防偏的技术措施,有效防止顶管机和管节在顶进过程中发生旋转,无需再进行顶管机和管节发生旋转后的纠偏这一步骤,从而大幅度提高施工效率。本发明采取的在顶管机和管节两侧设置柔性限转拉索来防止旋转的技术方案工作原理清晰、操作方便、可靠性高。
附图说明
[0040] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0041] 图1为本发明应用于防止顶管机旋转时的平面装配图;
[0042] 图2为本发明应用于防止顶管机旋转时的断面装配图;
[0043] 图3为本发明应用于防止顶管机和管节旋转时的平面装配图;
[0044] 图4为本发明应用于防止顶管机和管节旋转时的断面装配图;
[0045] 图中:
[0046] I为母头定位套管、2为子头定位插杆、3为承拉护套、4为承拉圆柱、5为滑轨支座、6为滑移套环、7为柔性限转拉索、8为顶管机、9为已顶进管节、10为待顶进管节、11为管节插口端、12为管节承口端、13为工作井前背井壁、14为工作井后背井壁、15为工作井侧壁、16为工作井底板、17为基座、18为导轨、19为外伸钢板、20为同步液压千斤顶、21为卸扣、22为主顶液压千斤顶。
具体实施方式
[0047] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0048] 如图1、图2、图3、图4所示,本实施例提供一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,包括:母头定位套管1、子头定位插杆2、承拉护套3、承拉圆柱4、滑轨支座5、滑移套环6、柔性限转拉索7、外伸钢板19、同步液压千斤顶20,其中:所述母头定位套管I焊接于顶管机8的内侧及预埋于管节承口端12 ;所述子头定位插杆2预埋于管节插口端11 ;所述承拉护套3预埋于管节的管壁上;所述承拉圆柱4与焊接于顶管机8尾部内侧的所述母头定位套管I或待顶进管节10中的所述承拉护套3相连;所述滑轨支座5的两端分别固定在工作井前背井壁13和工作井后背井壁14上;所述滑移套环6套在所述滑轨支座5上并沿着所述滑轨支座5的轴线往复滑动;所述柔性限转拉索7的轴线垂直于所述滑轨支座5的轴线且所述柔性限转拉索7的两端分别与所述滑移套环6和所述承拉圆柱4的细端相连接;所述外伸钢板19的一端与滑移套环6固定连接;在管节的左右对称两侧分别设置一套同步液压千斤顶20,所述同步液压千斤顶20的后座固定在工作井后背井壁14上,所述同步液压千斤顶20的螺杆顶到所述外伸钢板19的侧面上,该连接使得所述滑移套环6在所述同步液压千斤顶20的顶力作用下与顶管机8同步前进。
[0049] 本实施例中,所述母头定位套管I为一根钢管,长度为管节长度的1/16,在顶管机8尾部内侧的左右对称位置处分别焊接一个所述母头定位套管I且所述母头定位套管I的轴线平行于顶管机8的轴线;在每个管节承口端12的左右对称位置分别预埋一个所述母头定位套管I且所述母头定位套管I的轴线平行于管节的轴线;具体的:
[0050] 所述母头定位套管I米用Q235钢,内径为150mm,外径为158mm。
[0051] 本实施例中,所述子头定位插杆2为一根直圆钢,其直径与所述母头定位套管I的内径相同,其长度为所述母头定位套管I长度的2倍,在每个管节插口端11的左右对称位置分别预埋一个所述子头定位插杆2,所述子头定位插杆2的一半预埋在管节的插口端11中,另一半插入所述母头定位套管I之中将顶管机8与管节9、管节9与管节10连为一体;具体的:
[0052] 所述子头定位插杆2采用Q235钢,直径为150mm。
[0053] 本实施例中,所述承拉护套3为一根贯穿管节壁厚且长度等于该壁厚的钢管,其内径与所述母头定位套管I的内径相同;在每个管节承口端12预埋有两个所述承拉护套3,且分别位于距离管节承口端12的端部为1/10管节长度的管节左右对称位置;具体的:
[0054] 所述承拉护套3采用Q235钢,内径为150mm,外径为160mm。
[0055] 本实施例中,所述承拉圆柱4为一根一端墩粗的钢轴,其粗端的直径大于所述承拉护套3及所述母头定位套管I的内径;其细端的直径等于所述承拉护套3及所述母头定位套管I的内径,该细端设置有一圆孔且该圆孔的直径为所述承拉圆柱4的细端的直径的1/3 ;所述承拉圆柱4的数量为两个且在顶进顶管机8时分别插入焊接于顶管机8尾部内侧的两个所述母头定位套管I中,在顶进管节时分别插入待顶进管节10的两个所述承拉护套3中;具体的:
[0056] 所述承拉圆柱4采用Q235钢,其粗端的直径为158mm。
[0057] 本实施例中,所述滑轨支座5为一根横截面为圆形且表面光滑的钢轴,数量为两根且分别对称设置于管节的左下方和右下方;所述滑轨支座5的轴线平行于管节的轴线且其轴线距工作井侧壁15和工作井底板16的距离分别为2倍于所述滑轨支座5的直径和4倍于所述滑轨支座5的直径;具体的:
[0058] 所述滑轨支座5采用Q235钢,直径为200mm。
[0059] 本实施例中,所述滑移套环6为一根钢管,其内径与所述滑轨支座5的外径相同,其长度为管节长度的1/10,所述滑移套环6的数量为两个且分别套在管节两侧的所述滑轨支座5上;具体的:
[0060] 所述滑移套环6采用Q235钢,内径为200mm,外径为212mm。
[0061] 本实施例中,所述柔性限转拉索7为一根钢链条,其一端与所述滑移套环6固定连接,另一端与所述承拉圆柱4的细端通过卸扣21活动连接。
[0062] 本实施例中,所述外伸钢板19采用Q235钢,厚度为16mm,长度为400mm,宽度为200mmo
[0063] 本实施例中,工作井底板16上固定有基座17,所述基座17的顶面固定有导轨18,主顶液压千斤顶22设置在顶管机8和管节的后方,在顶进顶管机8和管节时顶管机8和管节均坐落在导轨18上。
[0064] 本实施例所述装置的安装及施工方法包括以下步骤:
[0065] 第一步、预埋滑轨支座5、母头定位套管1、子头定位插杆2和承拉护套3,具体的:
[0066] 在工作井前背井壁13和工作井后背井壁14的混凝土进行浇筑时,将两根套有所述滑移套环6的所述滑轨支座5的两端分别预埋在所述工作井前背井壁13和所述工作井后背井壁14上;在管节混凝土的浇筑过程中,将所述母头定位套管1、所述子头定位插杆2和所述承拉护套3预埋在管节上。
[0067] 第二步、在顶管机8内侧焊接所述母头定位套管1,具体的:
[0068] 将两个所述母头定位套管I焊接于顶管机8内侧的左右对称位置。
[0069] 第三步、顶管机8的顶进与防止旋转,具体的:
[0070] I)将顶管机8吊装到工作井内基座17的顶面的导轨18上,启动主顶液压千斤顶22,将顶管机8顶至其机头与封门的表面接触时,停止顶进;
[0071] 2)在顶管机8的一侧,将所述承拉圆柱4沿顶进的反方向插入焊接于顶管机8尾部内侧的所述母头定位套管I中至所述承拉圆柱4的粗端与所述母头定位套管I的端部接触;
[0072] 3)在顶管机8的一侧,在保证所述柔性限转拉索7所在的轴线垂直于所述滑轨支座5的轴线的前提下,用卸扣21将所述柔性限转拉索7的一端与所述承拉圆柱4的细端活动连接并将所述柔性限转拉索7的另一端与所述滑移套环6固定连接;将所述外伸钢板19的一端与所述滑移套环6固定连接;
[0073] 4)在顶管机8的一侧,安装一套同步液压千斤顶20,启动所述同步液压千斤顶20,当所述同步液压千斤顶20的螺杆顶至外伸钢板19的侧面上时,关闭所述同步液压千斤顶20 ;
[0074] 5)在顶管机8的另一侧,依次执行第三步中的2)、3)、4)步骤;
[0075] 6)同时启动所述主顶液压千斤顶22和所述同步液压千斤顶20,且使得所述主顶液压千斤顶22和所述同步液压千斤顶20同步前进,将顶管机8缓慢顶入前方土体,当顶管机8顶至所述滑移套环6的端部与所述工作井前背井壁13之间的距离为设定距离时,停止顶进;
[0076] 7)依次解开两根所述柔性限转拉索7与所述承拉圆柱4之间的活动连接,然后依次将两根所述承拉圆柱4从所述母头定位套管I中拔出。
[0077] 第四步、后续管节的顶进与防止旋转,具体的:
[0078] I)松开所述主顶液压千斤顶22和所述同步液压千斤顶20,将后续的管节吊装到工作井内基座17的顶面的导轨18上,启动所述主顶液压千斤顶22,将后续管节顶至该后续管节插口端11的所述子头定位插杆2完全插入到位于该管节所述子头定位插杆2前方的所述母头定位套管I中时,停止顶进;
[0079] 2)在管节的一侧,将所述承拉圆柱4沿从管节内部向管节外部的方向插入预埋在管节中的所述承拉护套3中至所述承拉圆柱4的粗端与所述承拉护套3的端部接触;
[0080] 3)在管节的一侧,在保证所述柔性限转拉索7所在的轴线垂直于所述滑轨支座5的轴线的前提下,用卸扣21将所述柔性限转拉索7的一端与所述承拉圆柱4的细端活动连接;
[0081] 4)在管节的一侧,启动所述同步液压千斤顶20,当所述同步液压千斤顶20的螺杆顶至所述外伸钢板19的侧面上时,关闭所述同步液压千斤顶20 ;
[0082] 5)在管节的另一侧,依次执行第四步中的2) ,3),4)步骤;
[0083] 6)同时启动所述主顶液压千斤顶22和所述同步液压千斤顶20,且使得所述主顶液压千斤顶22和所述同步液压千斤顶20同步前进,将管节缓慢顶入前方土体,当管节顶至所述滑移套环6的端部与所述工作井前背井壁13之间的距离为设定距离时,停止顶进;
[0084] 7)依次解开两根所述柔性限转拉索7与所述承拉圆柱4之间的活动连接,然后依次将两根所述承拉圆柱4从所述承拉护套3中拔出;
[0085] 8)分别将两块直径等于所述承拉护套3内径的圆形钢板焊接在已顶进管节10的两个所述承拉护套3的靠管节内侧的端部进行堵漏,防止地下水渗入隧道内部;
[0086] 9)依次执行第四步中的1)、2)、3)、4)、5)、6)、7)、8)步骤,至整条隧道贯通。
[0087] 本实施例的工作原理为:
[0088] 所述柔性限转拉索7处于张紧状态,在顶管机8和已顶进管节9、待顶进管节10……的顶进过程中,所述滑移套环6在所述同步液压千斤顶20的顶力作用下与顶管机8同步前进,该同步前进的方式使得所述柔性限转拉索7始终处在其轴线垂直于所述滑轨支座5的轴线的状态;当顶进顶管机8时,顶管机8受到其两侧所述柔性限转拉索7的限转作用无法旋转;当顶进已顶进管节9、待顶进管节10……时,顶管机8和已顶进管节9、待顶进管节10……已由所述母头定位套管I和所述子头定位插杆2连为一体,顶管机8和已顶进管节9、待顶进管节10……连成的整体受到管节两侧所述柔性限转拉索7的限转作用无法旋转,从而有效防止顶管机和管节在顶进过程中发生旋转。
[0089] 本实施例有效防止顶管机和管节在顶进过程中发生旋转,无需再进行顶管机和管节发生旋转后的纠偏这一步骤,能大幅度提高施工效率;本实施例工作原理清晰、操作方便、可靠性高。
[0090] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,其特征在于,包括:母头定位套管、子头定位插杆、承拉护套、承拉圆柱、滑轨支座、滑移套环、柔性限转拉索、外伸钢板、同步液压千斤顶,其中:所述母头定位套管焊接于顶管机尾部的内侧及预埋于管节承口端;所述子头定位插杆预埋于管节插口端;所述承拉护套预埋于管节的管壁上;所述承拉圆柱与焊接于顶管机尾部内侧的所述母头定位套管或待顶进管节中的所述承拉护套相连;所述滑轨支座的两端分别固定在工作井前背井壁和工作井后背井壁上;所述滑移套环套在所述滑轨支座上并沿着所述滑轨支座的轴线往复滑动;所述柔性限转拉索的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线且所述柔性限转拉索的两端分别与所述滑移套环和所述承拉圆柱的一端相连接;所述外伸钢板的一端与所述滑移套环固定连接;在管节两侧的左右对称位置分别设置一套同步液压千斤顶,所述同步液压千斤顶的后座固定在工作井后背井壁上,所述同步液压千斤顶的螺杆顶到所述外伸钢板的侧面上,使得所述滑移套环在所述同步液压千斤顶的顶力作用下与顶管机同步前进。
2.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,其特征在于,所述母头定位套管为一根钢管,长度为管节长度的1/16-1/15 ;在顶管机尾部内侧的左右对称位置分别焊接一个所述母头定位套管且所述母头定位套管的轴线平行于顶管机的轴线;在每个管节承口端的左右对称位置分别预埋一个所述母头定位套管且所述母头定位套管的轴线平行于管节的轴线。
3.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,其特征在于,所述子头定位插杆为一根直圆钢,其直径与所述母头定位套管的内径相同,其长度为所述母头定位套管长度的2倍;在每个管节插口端的左右对称位置分别预埋一个所述子头定位插杆,所述子头定位插杆的一半预埋在管节插口端中,其另一半插入所述母头定位套管之中将顶管机与管节、管节与管节连为一体。
4.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,其特征在于,所述承拉护套为一根贯穿管节壁厚且长度等于该壁厚的钢管,其内径与所述母头定位套管的内径相同;在每个管节承口端预埋有两个所述承拉护套,且分别位于距离管节承口端的端部为1/12-1/10管节长度的管节左右对称位置。
5.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,其特征在于,所述承拉圆柱为一根一端墩粗的钢轴,其粗端的直径大于所述承拉护套及所述母头定位套管的内径;其细端的直径等于所述承拉护套及所述母头定位套管的内径,该细端设置有一圆孔且该圆孔的直径为所述承拉圆柱细端的直径的1/3-1/2 ;所述承拉圆柱为两个且在顶进顶管机时分别插入焊接于顶管机尾部内侧的两个所述母头定位套管中,在顶进管节时分别插入待顶进管节的两个所述承拉护套中。
6.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,其特征在于,所述滑轨支座为一根横截面为圆形且表面光滑的钢轴,数量为两根且分别对称位于管节的左下方和右下方,所述滑轨支座的轴线平行于管节的轴线且其轴线距工作井侧壁和工作井底板的距离分别为2-3倍于所述滑轨支座的直径和4-5倍于所述滑轨支座的直径。
7.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,其特征在于,所述滑移套环为一根钢管,其内径与所述滑轨支座的外径相同,其长度为管节长度的1/10-1/12;或者所述滑移套环为一根首尾焊接相连的钢筋,该钢筋的内侧边缘围成的圆的直径与所述滑轨支座的外径相同;所述滑移套环为两个且分别套在管节两侧的所述滑轨支座上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置,其特征在于,所述柔性限转拉索为一根钢链条,其一端与所述滑移套环固定连接,另一端与所述承拉圆柱的细端用卸扣活动连接;所述柔性限转拉索或者为一根钢丝绳,其一端与所述滑移套环固定连接,另一端与所述承拉圆柱的细端用卸扣活动连接;所述柔性限转拉索为两根且分别对称设置于管节的左右两侧。
9.一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工方法,其特征在于,包括以下步骤: 第一步、预埋滑轨支座、母头定位套管、子头定位插杆和承拉护套,具体的: 在工作井前背井壁和工作井后背井壁的混凝土进行浇筑时,将两根套有滑移套环的所述滑轨支座的两端分别预埋在工作井前背井壁和工作井后背井壁上;在管节混凝土的浇筑过程中,将所述母头定位套管、所述子头定位插杆和所述承拉护套预埋在管节上; 第二步、在顶管机内侧焊接母头定位套管,具体的: 将两个所述母头定位套管焊接于顶管机内侧的左右对称位置; 第三步、顶管机的顶进与防止旋转,具体的: 1)将顶管机吊装到工作井内基座的顶面的导轨上,启动主顶液压千斤顶,将顶管机顶至其机头与封门的表面接触时,停止顶进; 2)在顶管机的一侧,将承拉圆柱沿顶进的反方向插入焊接于顶管机尾部内侧的所述母头定位套管中至所述承拉圆柱的粗端与所述母头定位套管的端部接触; 3)在顶管机的一侧,在保证柔性限转拉索所在的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线的前提下,用卸扣将所述柔性限转拉索的一端与所述承拉圆柱的细端活动连接并将所述柔性限转拉索的另一端与所述滑移套环固定连接;将外伸钢板的一端与所述滑移套环固定连接; 4)在顶管机的一侧,安装一套同步液压千斤顶,启动所述同步液压千斤顶,当所述同步液压千斤顶的螺杆顶至外伸钢板的侧面上时,关闭所述同步液压千斤顶; 5)在顶管机的另一侧,依次执行第三步中的2)、3)、4)步骤; 6)同时启动所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶,且使得所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶同步前进,将顶管机缓慢顶入前方土体,当顶管机顶至所述滑移套环的端部与工作井前背井壁之间的距离为设定距离时,停止顶进; 7)依次解开两根所述柔性限转拉索与所述承拉圆柱之间的活动连接,然后依次将两根所述承拉圆柱从所述母头定位套管中拔出; 第四步、后续管节的顶进与防止旋转,具体的: 1)松开所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶,将后续的管节吊装到工作井内基座的顶面的导轨上,启动所述主顶液压千斤顶,将后续管节顶至该后续管节插口端的所述子头定位插杆完全插入到位于该管节所述子头定位插杆前方的所述母头定位套管中时,停止顶进; 2)在管节的一侧,将所述承拉圆柱沿从管节内部向管节外部的方向插入预埋在管节中的所述承拉护套中至所述承拉圆柱的粗端与所述承拉护套的端部接触; 3)在管节的一侧,在保证所述柔性限转拉索所在的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线的前提下,用卸扣将所述柔性限转拉索的一端与所述承拉圆柱的细端活动连接; 4)在管节的一侧,启动所述同步液压千斤顶,当所述同步液压千斤顶的螺杆顶至所述外伸钢板的侧面上时,关闭所述同步液压千斤顶; 5)在管节的另一侧,依次执行第四步中的2)、3)、4)步骤; 6)同时启动所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶,且使得所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶同步前进,将管节缓慢顶入前方土体,当管节顶至所述滑移套环的端部与工作井前背井壁之间的距离为设定距离时,停止顶进; 7)依次解开两根所述柔性限转拉索与所述承拉圆柱之间的活动连接,然后依次将两根所述承拉圆柱从所述承拉护套中拔出; 8)分别将两块直径等于所述承拉护套内径的圆形钢板焊接在该已顶进管节的两个所述承拉护套的靠管节内侧的端部进行堵漏,防止地下水渗入隧道内部; 9)依次执行第四步中的1)、2)、3)、4)、5)、6)、7)、8)步骤,至整条隧道贯通。
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