CN107327305B - 一种管幕施工多轴动力头及具有该动力头的管排顶进管幕机 - Google Patents

一种管幕施工多轴动力头及具有该动力头的管排顶进管幕机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管幕施工多轴动力头及具有该动力头的管排顶进管幕机，管幕施工多轴动力头包括姿态调整单元，连接构件，控制单元，工作单元及出土单元；所述姿态调整单元包括旋转壳体及壳体驱动装置，壳体驱动装置一端连接在壳体上；所述连接构件设置在姿态调整单元上，所述出土单元设置在旋转壳体的前端；所述工作单元至少包括两个，其平行设置在旋转壳体的内部；所述控制单元与工作单元连接，控制管幕施工多轴动力头的动作。本发明提供的管幕施工多轴动力头，其能够实现管排顶进和钻进，有效提升管幕施工效率，另外，还可通过姿态调整单元实现管排各钢管的定位精度，进而提高管排管幕施工方法的适用性。

Description

一种管幕施工多轴动力头及具有该动力头的管排顶进管幕机
技术领域
本发明涉及地下空间施工技术领域，尤其涉及一种管幕施工多轴动力头及具有该动力头的管排顶进管幕机。
背景技术
管幕施工技术在城市建筑密集、地面交通繁忙路段，超浅埋及超大断面的隧道工程中有着极为明显的优越性。其以单管顶进为基础，管间通过锁扣咬合，多根钢管平行咬合，密布在隧道周围形成稳定的帷幕结构，从而在该帷幕结构的基础上构筑大跨度大断面地下开挖工程。
随着对施工工效和钢管顶进精度的要求日趋严格，对管幕施工方法提出了更为严苛的要求。
目前的管幕施工设备均用于单管顶进，无法适用于管排顶进。而且，现有管幕钢管的入孔定位主要通过机架的平移，而对于非直线型管幕结构，相邻钢管具有一定高度差异且差异亦会发生变化，因此单纯利用机架平移无法实现管排各钢管的姿态定位，进而无法完成圆形、半圆形、马蹄形等管幕结构的施工，大大限制了管排管幕施工方法的适用性。
发明内容
本发明是针对上述技术问题，提供了一种管幕施工多轴动力头及具有该动力头的管排顶进管幕机，其能够实现管排顶进和钻进，有效提升管幕施工效率，另外，还可通过姿态调整单元实现管排各钢管的定位精度，进而提高管排管幕施工方法的适用性。
本发明的技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供的一种管幕施工多轴动力头，其包括姿态调整单元，连接构件，控制单元，工作单元及出土单元；所述姿态调整单元包括旋转壳体及壳体驱动装置，壳体驱动装置一端连接在壳体上；所述连接构件设置在姿态调整单元上，所述出土单元设置在旋转壳体的前端；所述工作单元至少包括两个，其平行设置在旋转壳体的内部；所述控制单元与工作单元连接，控制管幕施工多轴动力头的动作。
进一步地，所述工作单元的数量与管排内的钢管数量相等。
进一步地，所述工作单元包括驱动电机、减速机、旋转输出轴及调整油缸，所述减速机与驱动电机相连，其驱动旋转输出轴旋转；所述调整油缸的一端连接在减速机上，其另一端固定在旋转壳体的内侧。
进一步地，所述连接构件为圆柱形，其外置于旋转壳体的端头处。
本申请还提供了一种螺旋出土管排顶进管幕机，包括机架，管排管幕钻机及监测系统；所述管排管幕钻机安装在机架上，其端部与螺旋钻杆连接；所述管排管幕钻机包括上面所述的管幕施工多轴动力头，一对顶推盘及顶推油缸；一对顶推盘设置在旋转壳体的两端，顶推油缸设置在一对顶推盘之间并位于旋转壳体的两侧；顶推油缸的后侧设置有沿机架上的导轨滑移的顶推油缸支架。
进一步地，所述监测系统为钻进即时监测装置，其包括纠偏钻杆，钻进方位显示光源及监测设备；所述纠偏钻杆贯穿于管排的中心位置，所述钻进方位显示光源置于所述纠偏钻杆的前端，所述监测设备位于管排的外端。
进一步地，所述顶推盘与传动马达连接，传动马达与传动链条连接，顶推盘由传动马达及传动链条驱动滑移，动马达及传动链条的设置，实现了管排管幕钻机的快速回拖，以及螺旋钻杆回退及拆卸的统筹施工，保证了施工快速高效进行。
本发明本发明有益效果：
本发明提供的提供了一种管幕施工多轴动力头及具有该动力头的管排顶进管幕机，其结构合理，其具体有益效果如下：
（1）实现管排顶进和钻进，有效提升管幕施工效率；
（2）管幕施工多轴动力头设置姿态调整单元，实现管排旋转进而实现管排各钢管的姿态精确定位，提高了管排管幕施工方法的适用性，使其适用于不同断面形状的管幕结构施工；
（3）本发明结构合理，操作灵活，具有可操控性强的优点。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明本发明，其中：
图1是管幕施工多轴动力头的结构示意图；
图2是管幕施工多轴动力头的左视图；
图3是螺旋出土管排顶进管幕机的结构示意图；
图4是螺旋出土管排顶进管幕机的俯视图；
图5是本发明之监测系统的布局图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
1.姿态调整单元；1-1.旋转壳体；1-2.壳体驱动装置；2.连接构件；3.控制单元；4.工作单元；4-1.驱动电机；4-2.减速机；4-3.旋转输出轴；4-4.调整油缸；5.出土装置；6.机架；7.管排管幕钻机；7-1.管幕施工多轴动力头；7-2.顶推盘；7-3.顶推油缸；7-4.顶推油缸支架；7-5.传动马达；7-6.传动链条；8.纠偏钻杆；9.钻进方位显示光源；10.监测设备。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，对本发明的一种管幕施工多轴动力头及具有该动力头的管排顶进管幕机进行详细说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，相同的参考标记用于表示相同的部分。
一种管幕施工多轴动力头的结构示意图，如图1所示。其包括姿态调整单元1，连接构件2，控制单元3，工作单元4及出土单元5。
所述姿态调整单元1包括旋转壳体1-1及壳体驱动装置1-2，如图2所示，壳体驱动装置1-2一端连接在壳体上；所述连接构件2设置在姿态调整单元1上，所述出土单元5设置在旋转壳体1-1的前端；所述工作单元4至少包括两个，其平行设置在旋转壳体1-1的内部；所述控制单元3与工作单元4连接，控制管幕施工多轴动力头的动作。
本申请中，所述工作单元4的数量与管排内的钢管数量相等。如果管排内钢管的数量为五件，则管幕施工多轴动力头上设置的工作单元4的数量也为五件。
如图1所示，所述工作单元4包括驱动电机4-1、减速机4-2、旋转输出轴4-3及调整油缸4-4，所述减速机4-2与驱动电机4-1相连，其驱动旋转输出轴4-3旋转；所述调整油缸4-4的一端连接在减速机4-2上，其另一端固定在旋转壳体1-1的内侧。
所述连接构件2为圆柱形，其外置于旋转壳体1-1的端头处。连接构件2的设置主要是用于管幕施工多轴动力头的整体固定。
在上面所述的技术方案中，可以根据管排钢管数目，确定所述管幕施工多轴动力头的工作单元4数量，并将各个工作单元4水平平行置于姿态调整单元1中，形成统一整体，并应用于螺旋出土管排顶进管幕机上，用于管排各钢管的姿态调整和管排钻进。
本申请还提供了一种螺旋出土管排顶进管幕机，其结构示意图，如图3所示，其包括机架6，管排管幕钻机7及监测系统；所述管排管幕钻机7安装在机架6上，其端部与螺旋钻杆连接。
所述管排管幕钻机7包括上面所述的管幕施工多轴动力头7-1，一对顶推盘7-2及顶推油缸7-3；一对顶推盘7-2设置在旋转壳体1-1的两端，顶推油缸7-3设置在一对顶推盘7-2之间并位于旋转壳体1-1的两侧；顶推油缸7-3的后侧设置有沿机架6上的导轨滑移的顶推油缸支架7-4，如图4所示。
所述监测系统为钻进即时监测装置，如图5所示，其包括纠偏钻杆8，钻进方位显示光源9及监测设备10；所述纠偏钻杆8贯穿于管排的中心位置，所述钻进方位显示光源9置于所述纠偏钻杆8的前端，所述监测设备10位于管排的外端。
所述顶推盘7-2与传动马达7-5连接，传动马达7-5与传动链条7-6连接，顶推盘7-2由传动马达7-5及传动链条7-6驱动滑移。动马达7-5及传动链条7-6的设置实现管排管幕钻机的快速回拖，以及螺旋钻杆回退及拆卸的统筹施工，保证了施工快速高效进行。
本申请中，管排管幕钻机7通过顶推盘7-2与管幕多轴动力头的连接构件2进行扣合，并置于螺旋出土管排顶进管幕机的机架6上。
管排定位时，通过机架6的上下左右移动进行管排钢管的粗定位，然后通过管幕施工多轴动力头7-1内位置传感器反馈的管排测量角度和设计角度，确定动力头的旋转方向；并通过姿态调整单元1进行旋转。当旋转至与设计角度相符时，控制单元3给予语音信号，此时管排定位完成。
管排顶进时，当发现顶进轨迹偏移需要纠偏时，可配合纠偏方法，充分利用管排各钢管内螺旋钻具的独立性，结合调整油缸4-4形成不同的管排顶进方式，并最终达到纠偏的效果。
与现有技术相比，本发明实现了管排的顶进及管排的姿态定位和姿态调整，增加了管排管幕施工方法的适用性，可广泛应用于圆形、马蹄形、门字形等管幕结构的施工。另外，该设备使用灵活，可以根据施工需求，进行管排各钢管顶进方式的切换，达到纠偏目的，且本发明施工设备简单，施工精度高；而且减少工序，节省时间，提高工效，具有良好的工程应用价值。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种管幕施工多轴动力头，其特征在于，包括姿态调整单元（1），连接构件（2），控制单元（3），工作单元（4）及出土单元（5）；所述姿态调整单元（1）包括旋转壳体（1-1）及壳体驱动装置（1-2），壳体驱动装置（1-2）一端连接在旋转壳体（1-1）上；所述连接构件（2）设置在姿态调整单元（1）上，所述出土单元（5）设置在旋转壳体（1-1）的前端；所述工作单元（4）至少包括两个，其平行设置在旋转壳体（1-1）的内部；控制单元（3）与工作单元（4）连接，以控制管幕施工多轴动力头的动作。
2.根据权利要求1所述管幕施工多轴动力头，其特征在于，所述工作单元（4）的数量与管排内的钢管数量相等。
3.根据权利要求1所述管幕施工多轴动力头，其特征在于，所述工作单元（4）包括驱动电机（4-1）、减速机（4-2）、旋转输出轴（4-3）及调整油缸（4-4），所述减速机（4-2）与驱动电机（4-1）相连，其驱动旋转输出轴（4-3）旋转；所述调整油缸（4-4）的一端连接在减速机（4-2）上，其另一端固定在旋转壳体（1-1）的内侧。
4.根据权利要求1所述管幕施工多轴动力头，其特征在于，所述连接构件（2）为圆柱形，其外置于旋转壳体（1-1）的端头处。
5.一种螺旋出土管排顶进管幕机，包括机架（6），管排管幕钻机（7）及监测系统；所述管排管幕钻机（7）安装在机架（6）上，其端部与螺旋钻杆连接；其特征在于，所述管排管幕钻机（7）包括权利要求1-4任一项所述的管幕施工多轴动力头（7-1），一对顶推盘（7-2）及顶推油缸（7-3）；一对顶推盘（7-2）设置在旋转壳体（1-1）的两端，顶推油缸（7-3）设置在一对顶推盘（7-2）之间并位于旋转壳体（1-1）的两侧；顶推油缸（7-3）的后侧设置有沿机架（6）上的导轨滑移的顶推油缸支架（7-4）。
6.根据权利要求5所述螺旋出土管排顶进管幕机，其特征在于，所述监测系统为钻进即时监测装置，其包括纠偏钻杆（8），钻进方位显示光源（9）及监测设备（10）；所述纠偏钻杆（8）贯穿于管排的中心位置，所述钻进方位显示光源（9）置于所述纠偏钻杆（8）的前端，所述监测设备（10）位于管排的外端。
7.根据权利要求5所述螺旋出土管排顶进管幕机，其特征在于，所述顶推盘（7-2）与传动马达（7-5）连接，传动马达（7-5）与传动链条（7-6）连接，顶推盘（7-2）由传动马达（7-5）及传动链条（7-6）驱动滑移。
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