CN106369224A - 顶管机工具管及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可处理不同地质条件的顶管机工具管，它包括管体，其特征是管体前端内侧设有挤密机构和挤密机构的推进机构；所述挤密机构包括由圆弧形侧板、锥板、端板、第一连接侧板和第二连接侧板组成的挤密块，挤密块之间由第一连接侧板和第二连接侧板上的榫卯机构连接成挤密环，挤密环可在工具管内轴向移动；所述推进机构包括千斤顶、支架，支架安装在管体内侧，千斤顶的缸体安装在支架上，千斤顶的活塞与挤密块上的端板接触；本发明在敞口式大口径顶管施工中，对渗水地层或软土地层，挤密机构可将前方土体挤密加固与防渗，或通过挡土板对掌子面进行快速有效的封堵；对自稳能力较强的地层或遇到障碍物时，挤密机构能够有效后撤；本发明施工方法简单，经济环保。

Description

顶管机工具管及应用
技术领域
本发明涉及一种地下工程施工领域，具体地说是一种顶管机工具管及应用，特别是涉及一种可处理不同地质条件的顶管机工具管及应用。
背景技术
顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。在市政及地下工程建设领域，顶管法施工应用范围越来越广泛。在采用人工或半机械法进行长距离大口径顶管施工时，沿途可能遇到自稳能力不同的土层，当遇到渗水地层和软土地层中时，掌子面自稳能力比较差，容易出现渗水和土方垮塌，给顶管施工带来风险；当掌子面出现突水和垮塌等紧急情况时，需要采取紧急措施，快速有效的封堵掌子面。对前者，通常采取注浆的方法对工具管前端土方预加固，这样，增加了工程直接成本和延长了施工周期，且预加固注浆的浆液容易将工具管裹住，易造成后续工具管顶力急剧增加和工具管变形严重。对后者，目前的方法是被动加固方法，通常采取加设临时支挡结构后，再采取注浆的方法对工具管前端土方加固，成本较前者更高，工期较前者更长。
发明内容
本发明的目的是提供一种可处理不同地质条件的顶管机工具管及应用。
本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种顶管机工具管，它包括管体，管体前端内侧设有挤密机构和挤密机构的推进机构；所述挤密机构包括由圆弧形侧板、锥板、端板、第一连接侧板和第二连接侧板组成的挤密块，挤密块之间由第一连接侧板和第二连接侧板上的榫卯机构连接成挤密环，挤密环可在工具管内轴向移动；所述推进机构包括千斤顶、支架，支架安装在管体内侧，千斤顶的缸体安装在支架上，千斤顶的活塞与挤密块上的端板接触。
本发明所述的榫卯机构包括设在第一连接侧板上的凹槽和设在第二连接侧板上的凸板，凹槽与凸板相互啮合。
为使挤密块之间连接可靠，本发明所述的第一连接侧板和第二连接侧板上设有相互对应的连接螺孔。
为提高挤密块的刚度，本发明所述的圆弧形侧板与锥板之间设有连接侧板。
为安装挡土板，本发明锥板上设有限位板，端板与限位板之间形成限位槽，限位槽内安装有挡土板；所述挡土板包括顶层挡土板、开孔挡土板、无孔挡土板和底层挡土板。
为方便安装挡土板，本发明挡土板上设有拉手。
为实现注浆操作，本发明开孔挡土板上设有注浆孔。
一种如上所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方遇到渗水地层或软土地层时，推进机构推动挤密机构的挤密环挤密前方土体，实现掌子面的加固和防渗。
一种如上所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方出现突水或垮塌时，推进机构推动挤密机构的挤密环挤密前方土体，同时，安装挡土板，实现对掌子面的封堵。
一种如上所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方出现障碍物或为自稳性能良好的土体时，推进机构的千斤顶卸压，可实现对障碍物的处理或对掌子面的敞口开挖。
由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，在敞口式大口径顶管施工中，对渗水地层或软土地层，本发明的工具管内的挤密机构可将前方土体挤密加固与防渗，或通过挡土板对掌子面进行快速有效的封堵；对自稳能力较强的地层或遇到漂石等障碍物时，挤密机构能够有效后撤；本发明施工方法简单，安全性好，经济环保，易于制作和重复利用，具有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明顶管装置的结构示意图；
图2是本发明挤密块的拼装示意图；
图3是本发明第一侧板的透视图；
图4是本发明第二侧板的透视图；
图5是本发明推进机构的透视图；
图6是本发明挡土板的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
由图1～图6可知，一种顶管机工具管，它包括管体1，管体1前端内侧设有挤密机构和挤密机构的推进机构；所述挤密机构包括由圆弧形侧板4、锥板5、端板6、第一连接侧板10和第二连接侧板8组成的挤密块9，挤密块9之间由第一连接侧板10和第二连接侧板8上的榫卯机构连接成挤密环，挤密环可在工具管内轴向移动；所述推进机构包括千斤顶19、支架，支架安装在管体1内侧，千斤顶19的缸体安装在支架上，千斤顶19的活塞与挤密块9上的端板6接触。
本发明所述的榫卯机构包括设在第一连接侧板10上的凹槽13和设在第二连接侧板8上的凸板14，凹槽13与凸板14相互啮合。
为使挤密块9之间连接可靠，本发明所述的第一连接侧板10和第二连接侧板8上设有相互对应的连接螺孔11。
为提高挤密块9的刚度，本发明所述的圆弧形侧板4与锥板5之间设有连接侧板7。
一种如上所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方遇到渗水地层或软土地层时，推进机构推动挤密机构的挤密环挤密前方土体，实现掌子面的加固和防渗。
本实施例首先将圆弧形侧板4、锥板5、端板6、第一连接侧板10和第二连接侧板8通过焊接成挤密块9，挤密块9内部形成空腔，为提高挤密块9的刚度，在圆弧形侧板4与锥板5之间设有连接侧板7。然后将4段挤密块9通过相互啮合的凹槽13、凸板14组合成挤密环，并由连接螺栓通过第一连接侧板10和第二连接侧板8上的连接螺孔11将相邻的挤密块9锁定，挤密环安装于管体1前端内侧，挤密环可在工具管内轴向移动。管体1前端设有加强环2并在管口处形成刃口3。
每个挤密块9对应安装一个推进机构。支架由三角板16、安装板17和支撑板18焊接而成，再焊接在管体1内侧，千斤顶19的缸体安装在安装板17上，千斤顶19的活塞与挤密块9上的端板6接触，最好位于相邻挤密块9的拼接处。
本发明工作时，当掌子面前方遇到渗水地层或软土地层时，各千斤顶19同时工作，将挤密环向管体1前端推进进入掌子面，挤密环上的锥板5将前方土体挤密加固，降低土体渗透性，实现不需预加固掌子面土体即可加固前方土体和防渗目的，既降低土方开挖难度，又可确保顶管作业连续、安全。
本发明施工方法简单，安全性好，经济环保，易于制作和重复利用，具有很好的环境效益和社会效益。
实施例2：
为安装挡土板，本发明锥板5上设有限位板12，端板6与限位板12之间形成限位槽15，限位槽15内安装有挡土板；所述挡土板包括顶层挡土板20、开孔挡土板21、无孔挡土板22和底层挡土板23。
为方便安装挡土板，本发明挡土板上设有拉手。在顶层挡土板20、开孔挡土板21、无孔挡土板22和底层挡土板23上均设有拉手。
为实现注浆操作，本发明开孔挡土板21上设有注浆孔24。
一种如上所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方出现突水或垮塌时，推进机构推动挤密机构的挤密环挤密前方土体，同时，安装挡土板，实现对掌子面的封堵。
本发明工作时，当遇到掌子面出现突水和垮塌等紧急情况时，在采取实施例1的过程中，同时，在限位槽15内依次安装底层挡土板23、无孔挡土板22、开孔挡土板21和顶层挡土板20，实现应急抢险目的，为后续处理赢得时间。根据需要，可以通过开孔挡土板21上预留的注浆孔24向掌子面进行注浆加固，为后续施工安全提供保障。
拆除挡土板时，则先依次拆除顶层挡土板20、开孔挡土板21、无孔挡土板22和底层挡土板23。
余同实施例1。
实施例3：
一种如上所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方出现障碍物或为自稳性能良好的土体时，推进机构的千斤顶19卸压，可实现对障碍物的处理或对掌子面的敞口开挖。
本发明工作时，当掌子面前方出现障碍物或遇到自稳能力较强的土体时，千斤顶19卸压，在工具管推进过程中，挤密环自动缩回管体1内，可实现对障碍物的处理或对掌子面的敞口开挖。
余同实施例1。

Claims (10)

1.一种顶管机工具管，它包括管体，其特征是管体前端内侧设有挤密机构和挤密机构的推进机构；所述挤密机构包括由圆弧形侧板、锥板、端板、第一连接侧板和第二连接侧板组成的挤密块，挤密块之间由第一连接侧板和第二连接侧板上的榫卯机构连接成挤密环，挤密环可在工具管内轴向移动；所述推进机构包括千斤顶、支架，支架安装在管体内侧，千斤顶的缸体安装在支架上，千斤顶的活塞与挤密块上的端板接触。
2.根据权利要求1所述的顶管机工具管，其特征是所述的榫卯机构包括设在第一连接侧板上的凹槽和设在第二连接侧板上的凸板，凹槽与凸板相互啮合。
3.根据权利要求2所述的顶管机工具管，其特征是所述的第一连接侧板和第二连接侧板上设有相互对应的连接螺孔。
4.根据权利要求1所述的顶管机工具管，其特征是所述的圆弧形侧板与锥板之间设有连接侧板。
5.根据权利要求1所述的顶管机工具管，其特征是锥板上设有限位板，端板与限位板之间形成限位槽，限位槽内安装有挡土板；所述挡土板包括顶层挡土板、开孔挡土板、无孔挡土板和底层挡土板。
6.根据权利要求5所述的顶管机工具管，其特征是挡土板上设有拉手。
7.根据权利要求6所述的顶管机工具管，其特征是开孔挡土板上设有注浆孔。
8.一种如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方遇到渗水地层或软土地层时，推进机构推动挤密机构的挤密环挤密前方土体，实现掌子面的加固和防渗。
9.一种如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方出现突水或垮塌时，推进机构推动挤密机构的挤密环挤密前方土体，同时，安装挡土板，实现对掌子面的封堵。
10.一种如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的顶管机工具管在顶管施工中的应用，即当掌子面前方出现障碍物或为自稳性能良好的土体时，推进机构的千斤顶卸压，可实现对障碍物的处理或对掌子面的敞口开挖。
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