CN108468860A - 一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢顶管在顶进过程中的下偏问题，具体涉及一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置。一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，包括混凝土基座和弧形钢板三角架，下部的混凝土底座和上部的弧形钢板三角架均具有可拆卸功能，方便安装，并且可循环利用；弧形钢板三角架通过在弧形钢板下底面与底部钢板上底面间对应位置的卡槽之间卡合连接支撑钢板，通过不同位置卡合支撑钢板调整弧形钢板与底部钢板之间的角度，进而解决工程上不同程度的钢顶管栽头问题，及钢顶管不同角度的纠偏，灵活方便；弧面钢板上表面配置有类似于算盘形态的钢珠，在不影响刚度的同时，更便于钢顶管前端在弧面钢板上的移动。本发明能够很好地解决及钢顶管在顶进过程中的下偏问题。

Description

一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置

技术领域

本发明属于隧道及地下工程建设技术领域，涉及钢顶管在顶进过程中的下偏问题，具体涉及一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置。

背景技术

顶管施工是一种地下管道施工技术，采用顶管法施工，不需要开挖面层就能穿越公路、铁道以及建筑物和各种地下管线。随着我国城市化建设的不断发展，采用非开挖的施工技术越来越受到人们的青睐。加之顶管技术具有无需隔断交通、拆迁工作量小、对周边环境影响小等特点，在城市建设中得到广泛的应用。经过多年的发展，我国的顶管技术已有了较大的提高，一些方面甚至达到了世界先进水平。

顶管施工中面临的最关键问题是控制顶进过程中顶管的方向和出现偏差之后如何纠偏。如果操作不当，可能造成顶力迅速上升、管接口破损，严重时管道无法顶进，进而会引发严重的质量安全事故，造成重大经济损失。因此，对于顶进过程的纠偏必须格外重视，尤其是钢顶管在顶进过程中出现栽头问题，一直是困扰顶管施工的一大难题，本发明提出一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，将有效的解决钢顶管的下偏问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明设计了一种具有可拆卸功能、方便安装、使用方便，并且可循环利用的多角度钢顶管纠偏装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，包括混凝土基座和弧形钢板三角架，其中：

混凝土基座上表面为阶梯状，阶梯状高面与低面之间存在高度差，以便利用高低差来固定弧形钢板三角架；

弧形钢板三角架安装在混凝土基座的上表面，且置于混凝土基座阶梯状上表面的低面一侧；弧形钢板三角架包括弧形钢板、底部钢板和支撑钢板，其中底部钢板平铺于混凝土基座阶梯状上表面的低面一侧，且卡在混凝土基座阶梯状上表面的高面面边缘；弧形钢板的一端与底部钢板通过铰接连接在一起，弧形钢板与底部钢板之间安装支撑钢板，使弧形钢板的另一端翘起且高于混凝土基座上表面高面一侧，通过支撑钢板调整弧形钢板与底部钢板之间的角度，进而满足钢顶管不同角度的纠偏；弧形钢板上表面设置有凹槽，凹槽内放置有若干钢珠，钢珠能够在凹槽内滚动，便于钢顶管顶进过程中在弧形钢板上进行移动。

进一步地，所述的混凝土基座由混凝土板组成，包括平面状的第一混凝土板和阶梯状的第二混凝土板，第一混凝土板和第二混凝土板上均设置有预留孔，第二混凝土板放置与第一混凝土板上部，通过刚性插栓插入预留孔中将第一混凝土板和第二混凝土板连接成一个整体构成混凝土基座。

进一步地，所述的混凝土基座的第一混凝土板和第二混凝土板为方形，四角处对应位置设置预留孔。

进一步地，所述的弧形钢板与底部钢板的之间安装支撑钢板，弧形钢板下底面与底部钢板上底面上间隔且对应位置设置卡槽，弧形钢板下底面与底部钢板上底面间对应位置的卡槽之间卡合连接支撑钢板。

进一步地，所述的弧形钢板三角架的支撑钢板的后表面正中央的铰接辅助钢筋，辅助钢筋另一端支撑在底部钢板上，用于辅助支撑钢板，使其更稳定。

进一步地，所述的的弧形钢板三角架的弧形钢板上，钢珠以类似算盘的方式布置于凹槽中。

进一步地，所述的弧形钢板三角架的宽度小于比混凝土基座的宽度。

进一步地，所述的弧形钢板三角架的弧形钢板的宽度小于底部钢板的宽度。

上述可拆卸多角度钢顶管纠偏装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：

(1)在钢顶管开挖安装槽

根据钢顶管需要纠偏角度，在其端部开挖一个或者沿钢顶管轴线方向间隔开挖多个安装槽，清理安装槽位置下方的土体，然后在每个安装槽位置下方安装一个纠偏装置；

(2)安装混凝土基座

将预制好的混凝土基座安装于钢顶管安装槽下方被清空的土体处，将混凝土基座阶梯状上表面高面侧靠近掌子面安装，且高面应位于钢顶管下侧，以免阻碍钢管的后期顶进；

(3)安装弧形钢板三角架

弧形钢板三角架安装在混凝土基座的上部，且置于阶梯状上表面低的一侧，利用上表面高低差来固定弧形钢板三角架，通过弧形钢板三角架的支撑钢板调整弧形钢板与底部钢板之间的角度，使钢顶管安装槽口与弧形钢板上表面相切，进而满足钢顶管不同角度的纠偏；

(4)顶进纠偏

最终钢顶管在顶进过程中，钢顶管通过弧形钢板上表面的凹槽中以类似算盘的方式布置的滑移到弧形钢板上，接着沿着弧形钢板向上移动，进而达到向上纠偏的目的。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、下部的混凝土底座和上部的弧形钢板三角架均具有可拆卸功能，方便安装，并且可循环利用；

2、弧形钢板三角架通过在弧形钢板下底面与底部钢板上底面间对应位置的卡槽之间卡合连接支撑钢板，通过不同位置卡合支撑钢板调整弧形钢板与底部钢板之间的角度，进而解决工程上不同程度的钢顶管栽头问题，及钢顶管不同角度的纠偏，灵活方便；

3、弧形钢板三角架的弧面钢板上表面配置有类似于算盘形态的钢珠，在不影响刚度的同时，更便于钢顶管前端在弧面钢板上的移动。

基于上述理由，本发明适于在地下工程建设技术领域推广，能够很好地解决及钢顶管在顶进过程中的下偏问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中可拆卸多角度钢顶管纠偏装置的结构示意图，(a) 为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；

图2为本发明实施例1中混凝土基座的结构示意图；

图3为图2中混凝土基座的第一混凝土板和第二混凝土板的俯视图，(a) 为第一混凝土板的俯视图，(b)为第二混凝土板的俯视图；

图4为本发明实施例1中弧形钢板三角架的结构示意图，(a)为主视图， (b)为侧视图，(c)为俯视图；

图5为本发明实施例1中钢顶管C的结构示意图；

图中：A、混凝土基座，A1、第一混凝土板，A2、第二混凝土板，A3、预留孔，B、弧形钢板三角架，B1、弧形钢板，B2、底部钢板，B3、支撑钢板， B4、凹槽，B5、钢珠，B6、卡槽，B7、辅助钢筋，C、钢顶管。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例1

如图1所示，一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，安装于钢顶管C沿轴线方向开槽的下方，包括混凝土基座A和弧形钢板三角架B，其中：混凝土基座上表面为阶梯状，弧形钢板三角架B安装在混凝土基座A的上表面，且置于混凝土基座A阶梯状上表面的低面一侧，利用混凝土基座A上表面高低差来固定弧形钢板三角架。

如图2所示，所述的混凝土基座A由混凝土板组成，包括平面第一混凝土板A1和阶梯状的第二混凝土板A2；如图3所示，第一混凝土板A1和阶梯状的第二混凝土板A2上均设置有预留孔A3，第二混凝土板A2放置与第一混凝土板 A3上部，通过刚性插栓插入预留孔A3将第一混凝土板A1和第二混凝土板A2 连接成一个整体构成混凝土基座A；本实施例中混凝土基座A的第一混凝土板 A1和第二混凝土板A2为方形，四角处对应位置设置预留孔A3，通过刚性插栓插入预留孔A3中将第一混凝土板A1和第二混凝土板A2连接成一个整体构成混凝土基座A；

如图4至图5所示，弧形钢板三角架B包括弧形钢板B1、底部钢板B2和支撑钢板B3，其中底部钢板B2平铺于混凝土基座A阶梯状上表面的低面一侧，且卡在混凝土基座A阶梯状上表面的高面面边缘；弧形钢板B1的一端与底部钢板B2通过铰接连接在一起，弧形钢板B1下底面与底部钢板B2上底面上间隔且对应位置设置卡槽B6，弧形钢板B1下底面与底部钢板B2上底面间对应位置的卡槽B6之间卡合连接支撑钢板B3，使弧形钢板B1的另一端翘起且高于混凝土基座A上表面高面一侧，通过支撑钢板B3调整弧形钢板B1与底部钢板B2 之间的角度，进而满足钢顶管C不同角度的纠偏；所述的支撑钢板B3的后表面正中央的铰接辅助钢筋B7，辅助钢筋B7另一端支撑在底部钢板B2上，用于辅助支撑钢板B3，使其更稳定；弧形钢板B1上表面设置有凹槽B4，凹槽内放置有若干钢珠B5，钢珠B5能够在凹槽B4内滚动，便于钢顶管C顶进过程中在弧形钢板B1上进行移动。

上述可拆卸多角度钢顶管纠偏装置的工作方法，步骤如下：

(1)在钢顶管端部开挖矩形槽

如图5所示，本实施中在钢顶管C的直径为0.9m～1.5m，当需要纠偏角度不是很大时，只需在其端部开挖一个矩形安装槽，然后清理矩形安装槽位置下面的土体，以安装纠偏装置；如果遇到纠偏角度比较大，开一个安装槽不能满足要求时，在钢顶管C沿轴线方向间隔开挖多个矩形安装槽，每个矩形安装槽清理其位置下面的土体后，均放置一个纠偏装置，进行较大角度纠偏；

(2)安装混凝土基座

将预制好的混凝土基座A安装于被清空的钢顶管C的土体处，混凝土基座A由平面状的第一混凝土板A1和阶梯状的第二混凝土板A2，第一混凝土板A1 和第二混凝土板A2的长0.5m～0.8m、宽0.3m～0.6m、厚度根据实际工况而定，即根据钢顶管下方土体土质情况选择第一混凝土板A1的厚度和数量，本实施例中第一混凝土板A1和第二混凝土板A2板厚度均为100mm，若土质良好，大概需4～5块第一混凝土板A1，若土质不好，需更多；第二混凝土板A2放置与第一混凝土板A1上部，其表面作为凝土基座A上表面，第二混凝土板A2阶梯状的表面的高度差为30mm～50mm，即第二混凝土板A2板整体厚度100mm，阶梯状低面侧板厚度50～70mm，阶梯状高面侧板厚度为100mm；以便通过阶梯状高度差来安装弧形钢板三角架B；通过刚性插栓插入第一混凝土板A1和第二混凝土板A2的四角处对应设置的预留孔A3中，将第一混凝土板A1和第二混凝土板 A2连接成一个整体构成混凝土基座A；

混凝土基座上表面阶梯状高面一侧安装于靠近钢顶管C施工的地下隧道的掌子面，但高面一侧应位于钢顶管C下侧，以免阻碍钢顶管C的后期顶进；

(3)安装弧形钢板三角架

弧形钢板三角架B起主要纠偏作用，弧形钢板三角架B包括弧形钢板B1、底部钢板B2和支撑钢板B3，其中弧形钢板B1与底部钢板B2通过铰接连接在一起，弧形钢板B1上表面设置有凹槽B4，凹槽内放置有若干钢珠B5，钢珠B5 能够在凹槽B4内滚动，便于钢顶管C顶进过程中在弧形钢板B1上进行移动；弧形钢板B1下底面与底部钢板B2上底面上间隔且对应位置设置卡槽B6，弧形钢板B1下底面与底部钢板B2上底面间对应位置的卡槽B6之间卡合连接支撑钢板B3，通过支撑钢板B3调整弧形钢板B1与底部钢板B2之间的角度，进而满足钢顶管C不同角度的纠偏；所述的支撑钢板B3的后表面正中央的铰接辅助钢筋B7，辅助钢筋B7另一端支撑在底部钢板B2上，用于辅助支撑钢板B3，使其更稳定。

弧形钢板B1宽0.3m～0.4m，厚16mm～20mm，底部钢板B2长0.4m～0.5m、宽0.4～0.5m、厚16～20mm，弧形钢板B1的顶端与底部钢板B2在距离底部钢板B2顶端50mm的地方铰接，底部钢板B2上表面与弧形钢板B1下表面上间隔且对应位置设置4组卡槽B6，卡槽B6长0.3m～0.4m、宽16mm～20mm、深10mm，在距离底部钢板B2一端0.2m～0.3m的位置依次向另一端方向布置，间距20mm；

支撑钢板B3长0.1m～0.2m、宽0.3m～0.4m、厚16mm～20mm，插入底部钢板B2上表面与弧形钢板B1下表面上对应设置的不同位置的卡槽B6中来改变弧形钢板B1与底部钢板B2之间的夹角，同时支撑钢板B3的后表面正中央的铰接直径为16mm～20mm的辅助钢筋B7，辅助钢筋B7长60mm～80mm，另一端支撑在底部钢板B2上，用于辅助支撑钢板B3，使其更稳定。

弧形钢板B1上表面在距离铰接处30mm～50mm的位置开始切割一个长 0.16m～0.2m、宽为80mm～100mm的长方形凹槽B4，凹槽B4的宽的两个边距离弧形钢板的边70mm～100mm，在该开槽的横列布置10个直径为12mm～15mm的钢珠B5，纵列布置3个12mm～15mm的钢珠B5，钢珠B5以类似算盘的方式布置于凹槽B4中，便于钢管顶C顶进过程中在弧形钢板B1上进行移动。

如图1所示，钢板三角架B的底部钢板B2的长度和混凝土基座A的阶梯状表面的低面一侧长度是相等的，但钢板三角架B的弧面钢板B1的宽度与混凝土基座A的宽度不同，主要因为钢顶管C纠偏过程中力主要沿纵向分布，横向力不考虑，所以为了节省成本考虑，底部钢板B2宽度小于混凝土基座A的宽度；且底部钢板B2不与混凝土基座A阶梯状上表面高面接触的前端不需固定，因为纠偏过程中，钢顶管C沿着弧面钢板B1向上滑移，钢顶管C给弧面钢板B1一个向隧道开挖方向的力，所以底部钢板B2前端不需固定，因为没有朝向底部钢板B2前端方向的力，底部钢板B2不会向其前端方向滑动。

(4)顶进纠偏

最终钢顶管C在顶进过程中，钢顶管C端头通过钢珠B5滑移到弧形钢板B1 上，接着沿着弧形钢板B1向上移动，进而达到向上纠偏的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，其特征在于，包括混凝土基座和弧形钢板三角架，其中：

混凝土基座上表面为阶梯状，阶梯状高面与低面之间存在高度差，以便利用高低差来固定弧形钢板三角架；

弧形钢板三角架安装在混凝土基座的上表面，且置于混凝土基座阶梯状上表面的低面一侧；弧形钢板三角架包括弧形钢板、底部钢板和支撑钢板，其中底部钢板平铺于混凝土基座阶梯状上表面的低面一侧，且卡在混凝土基座阶梯状上表面的高面面边缘；弧形钢板的一端与底部钢板通过铰接连接在一起，弧形钢板与底部钢板之间安装支撑钢板，使弧形钢板的另一端翘起且高于混凝土基座上表面高面一侧，通过支撑钢板调整弧形钢板与底部钢板之间的角度，进而满足钢顶管不同角度的纠偏；弧形钢板上表面设置有凹槽，凹槽内放置有若干钢珠，钢珠能够在凹槽内滚动，便于钢顶管顶进过程中在弧形钢板上进行移动。

2.根据权利要求1所述的一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，其特征在于，所述的混凝土基座由混凝土板组成，包括平面状的第一混凝土板和阶梯状的第二混凝土板，第一混凝土板和第二混凝土板上均设置有预留孔，第二混凝土板放置与第一混凝土板上部，通过刚性插栓插入预留孔中将第一混凝土板和第二混凝土板连接成一个整体构成混凝土基座。

3.根据权利要求2所述的一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，其特征在于，所述的混凝土基座的第一混凝土板和第二混凝土板为方形，四角处对应位置设置预留孔。

4.根据权利要求1所述的一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，其特征在于，所述的弧形钢板与底部钢板的之间安装支撑钢板，弧形钢板下底面与底部钢板上底面上间隔且对应位置设置卡槽，弧形钢板下底面与底部钢板上底面间对应位置的卡槽之间卡合连接支撑钢板。

5.根据权利要求1或4所述的一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，其特征在于，所述的弧形钢板三角架的支撑钢板的后表面正中央的铰接辅助钢筋，辅助钢筋另一端支撑在底部钢板上，用于辅助支撑钢板，使其更稳定。

6.根据权利要求1所述的一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，其特征在于，所述的的弧形钢板三角架的弧形钢板上，钢珠以类似算盘的方式布置于凹槽中。

7.根据权利要求1所述的一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，其特征在于，所述的弧形钢板三角架的宽度小于比混凝土基座的宽度。

8.根据权利要求1所述的一种可拆卸多角度钢顶管纠偏装置，其特征在于，所述的弧形钢板三角架的弧形钢板的宽度小于底部钢板的宽度。

9.可拆卸多角度钢顶管纠偏装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：

(1)在钢顶管开挖安装槽

根据钢顶管需要纠偏角度，在其端部开挖一个或者沿钢顶管轴线方向间隔开挖多个安装槽，清理安装槽位置下方的土体，然后在每个安装槽位置下方安装一个纠偏装置；

(2)安装混凝土基座

将预制好的混凝土基座安装于钢顶管安装槽下方被清空的土体处，将混凝土基座阶梯状上表面高面侧靠近钢顶管施工隧道的掌子面安装，且高面应位于钢顶管下侧，以免阻碍钢管的后期顶进；

(3)安装弧形钢板三角架

弧形钢板三角架安装在混凝土基座的上部，且置于阶梯状上表面低的一侧，利用上表面高低差来固定弧形钢板三角架，通过弧形钢板三角架的支撑钢板调整弧形钢板与底部钢板之间的角度，使钢顶管安装槽口与弧形钢板上表面相切，进而满足钢顶管不同角度的纠偏；

(4)顶进纠偏

最终钢顶管在顶进过程中，钢顶管通过弧形钢板上表面的凹槽中以类似算盘的方式布置的滑移到弧形钢板上，接着沿着弧形钢板向上移动，进而达到向上纠偏的目的。