CN108590692A - 无基坑无导洞自平衡管道开挖方法及装置 - Google Patents

无基坑无导洞自平衡管道开挖方法及装置 Download PDF

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Abstract

无基坑无导洞自平衡管道开挖方法步骤：成对设置且反向旋转的前刀头和后刀头切削提供推力；推进过程中平衡感应器感应装置的状态，并由控制器分别控制前刀头、后刀头开关的启停，将开挖的泥土由水流冲击并通过软管道将泥水输出；铺设管道,完成施工。装置本体动力部包括成对设置的前刀头、后刀头以及成对设置的螺旋式摩擦驱动块，前刀头的前部设置有导向仪；装置本体还包括设置在支架上并感应装置平衡状态的平衡感应器以及控制动力部开关启停的控制器，支架后部设置有软管，软管最外侧设置有沉淀池和清水池，清水池内设置有深入到软管内部的水管，水管进水端设置有水泵。无基坑、无导洞、无需回拉扩孔过程，施工方便快捷。

Description

无基坑无导洞自平衡管道开挖方法及装置
技术领域
本发明属于浅层地面管道施工技术领域，涉及一种无基坑无导洞自平衡管道开挖方法及装置。
背景技术
目前，城市现存的许多设施不能满足发展的需要，如污水、自来水、煤气、电力和通讯管道的铺设和维修都是在需要的时候再对街道路面“开膛剖肚”，从而导致交通堵塞、破坏已有基础设施、环境污染等一系列问题。非开挖施工技术就是在不开挖（或者少开挖）地表的情况下进行铺设、探测、维修和更新各种地下管线，解决城市管线施工中的难题。
尽管非开挖施工技术在国外已有百余年历史,但是大规模应用始于20世纪80年代, 先从几个发达国家开始, 继而推向世界各国。在欧洲, 由于城市建设历史悠久, 城市地下管网腐蚀和破损严重, 因此非开挖管道更换和修复技术使用得最早、也最广。在日本,为了满足污水管道施工的需要, 首先开发了小口径顶管施工(微型隧道)技术。在美国, 在油气管道和通讯电缆施工的驱动下, 水平定向(导向)钻进技术得以快速发展。据不完全统计, 目前在发达国家中, 非开挖设备制造商和材料供应商达400多家, 工程承包商达4000余家, 各种非开挖施工方法达百余种。
我国最早使用的非开挖方法是顶管法，1953年在北京首次使用，以后逐渐推广，并仍在使用。从80年代开始，水平钻机和螺旋钻机开始出现，这类设备方向不可控，钻机能力小，铺设管道直径一般在300mm以内，铺管长度在50m内。1985年开始现代非开挖技术进人中国，首先发展了顶管技术，引人了中继间顶管技术、触变泥浆技术、自动测斜纠偏技术以及土压平衡和水压平衡技术，顶管直径可达3m，一次顶进长度达上千米，并且成功运用于水下施工。微型隧道方面，引进了日本ISEKI公司的Unclemole , TTC600等掘进机械。用水平钻机RB-5穿越黄河，1995年从美国Augers公司引进DD -60/R2钻机，成功穿越汉江、海河。1994年引进了美国Vermeer公司的D-10型导向钻机，完成了导向钻进铺管。气动冲击矛方面，我国吉林大学自行研制了KCM-130等可控冲击矛。很明显，我国在非开挖技术方面存在比较明显的差距，一方面是国内技术力量比较薄弱，另一方面就是市政管理部门的监管力度，可以预见，非开挖铺管技术必然在未来的市政工程中得到更加广泛利用，并大力发展。
发明内容
本发明针对传统非开挖技术存在的不足提出一种新型的无基坑无导洞自平衡管道开挖装置及方法。
为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：
一种无基坑无导洞自平衡管道开挖方法,包括如下步骤：（1）成对设置且反向旋转的前刀头和后刀头进行切削由驱动模块提供推力；（2）推进过程中平衡感应器感应装置的状态，并由控制器分别控制前刀头、后刀头开关的启停,以保持装置自平衡状态；（3）将开挖的泥土由水流冲击并通过软管道将泥水输出；（4）钻头和驱动模块牵引软管前进至目标位置；（5）卸下钻头和驱动模块，然后清洗管道,完成施工。
作为优选，前刀头和后刀头的后部还配合有螺旋式摩擦驱动块,螺螺旋式摩擦驱动块数量多个且相邻之间反向旋转。
作为优选，步骤（3）中通过软管输出的泥水先进入沉淀池沉淀，沉淀后的上层清水输入清水池，然后水泵送入软管，实现用水循环。
无基坑无导洞自平衡管道开挖方法的装置,包括装置本体，装置本体包括支架和切削部和驱动部，切削部包括成对设置的前刀头、后刀头，驱动部包括成对设置的螺旋式摩擦驱动块，前刀头前部设置有导向仪；所述装置本体还包括设置在支架上并感应装置平衡状态的平衡感应器以及控制切削部、驱动部开关启停的控制器，支架后部设置有软管，软管连接管道外侧设置有沉淀池和清水池，清水池内设置有深入到软管内部的水管，螺旋摩擦块或支架与软管之间设置有连接装置,水管进水端设置有水泵,装置本体最前端设置有清水出水口。
作为优选，所述前刀头和后刀头前后一对一或者一对多设置。
作为优选，相邻螺旋摩擦块之间设置有转向装置。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1.本发明提供的管道开挖方法无基坑、无需回拉扩孔过程，施工方便快捷；装置自带驱动模块，无需固定点顶推，因此可以无导洞。
2.一次性完成管道挖掘和软管铺设过程，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，施工处不易发生塌方等事故。
3.软管铺设过程中无需转动，因此不会导致后方的管线缠绕。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
各附图标记为：1前刀头，2后刀头，3螺旋式摩擦驱动块，4平衡感应器，5软管，6水泵，7清水池，8沉淀池，9连接装置，10清水管，11导向仪，12清水管出口。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供无基坑无导洞自平衡管道开挖方法,包括如下步骤：（1）成对设置且反向旋转的前刀头1和后刀头2进行切削由驱动模块提供推力；（2）推进过程中平衡感应器4感应装置的状态，并由控制器分别控制前刀头1、后刀头2开关的启停,以保持装置自平衡状态；（3）将开挖的泥土由水流冲击并通过软管5的管道将泥水输出；（4）钻头和驱动模块牵引软管前进至目标位置；（5）卸下钻头和驱动模块，然后清洗管道即可完成整个施工过程。其中，前刀头1和后刀头2的后部还配合有螺旋式摩擦驱动块3,螺旋式摩擦驱动块3有多个,且相邻的螺旋式摩擦驱动块3反向旋转，螺旋式摩擦驱动块的形状类似于螺栓，可旋转提供前进或后退的驱动力。清水出水口在装置本体的最前端,可以设置专门的泥水管，用于将清水冲刷泥土后形成的泥水导出，也可不设置泥水管，则泥水直接沿着软管排出。步骤（3）中通过软管5输出的泥水先进入沉淀池8沉淀，沉淀后的上层清水输入清水池7，然后水泵6送入软管5，实现用水循环。
实施例2，本实施例提供无基坑无导洞自平衡管道开挖方法的装置,包括装置本体，装置本体包括支架和切削部和驱动部，切削部包括成对设置的前刀头1、后刀头2，驱动部包括螺旋式摩擦驱动块3，所述装置本体还包括设置在支架上并感应装置平衡状态的平衡感应器4以及控制切削部和驱动部开关启停的控制器。另在前刀头1的前部设置导向仪11，通过导向仪11将钻头的位置和方向信号传输至地面的录影检测仪,实现人工调节控制。支架后部设置有软管5，软管5最外侧设置有沉淀池8和清水池7，清水池7内设置有深入到软管5内部的清水管10，螺旋摩擦块或支架与软管之间设置有连接装置9,水管进水端设置有水泵6。清水管出水口12在装置本体的最前端,清水冲刷泥土后形成的泥水可以直接沿着软管排出,也可以设置专门的泥水管,并将泥水排出至泥水池。前刀头1和后刀头2前后一对一或者一对多设置。相邻螺旋式摩擦驱动块3之间设置有转向装置。进一步的,在前刀头1和后刀头2之间也可以设置转向装置,实现刀头和螺旋式摩擦驱动块多方位掘进，前刀头1、后刀头2的旋转动力主要由电力提供，螺旋式摩擦驱动块3的驱动力可由电力或者气缸、液压缸等提供。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种无基坑无导洞自平衡管道开挖方法,其特征在于,包括如下步骤：（1）成对设置且反向旋转的前刀头和后刀头进行切削由驱动模块提供推力；（2）推进过程中平衡感应器感应装置的状态，并由控制器分别控制前刀头、后刀头开关的启停,以保持装置自平衡状态；（3）将开挖的泥土由水流冲击并通过软管道将泥水输出；（4）钻头和驱动模块牵引软管前进至管道出口；（5）卸下钻头和驱动模块，然后清洗管道，完成施工。
2.根据权利要求1所述无基坑无导洞自平衡管道开挖方法,其特征在于, 前刀头和后刀头的后部还配合有螺旋式摩擦驱动块,螺旋式摩擦驱动块数量多个且相邻之间反向旋转。
3.根据权利要求1所述无基坑无导洞自平衡管道开挖方法,其特征在于,步骤（3）中通过软管输出的泥水先进入沉淀池沉淀，沉淀后的上层清水输入清水池，然后水泵送入软管，实现用水循环。
4.根据权利要求1-3任意一项所述无基坑无导洞自平衡管道开挖方法的装置,其特征在于,包括装置本体，装置本体包括支架和切削部和驱动部，切削部包括成对设置的前刀头、后刀头，驱动部包括成对设置的螺旋式摩擦驱动块，前刀头前部设置有导向仪；所述装置本体还包括设置在支架上并感应装置平衡状态的平衡感应器以及控制切削部、驱动部开关启停的控制器，支架后部设置有软管，软管连接管道外侧设置有沉淀池和清水池，清水池内设置有深入到软管内部的水管，螺旋摩擦块或支架与软管之间设置有连接装置,水管进水端设置有水泵,装置本体最前端设置有清水出水口。
5.根据权利要求4所述无基坑无导洞自平衡管道开挖方法的装置，其特征在于，所述前刀头和后刀头前后一对一或者一对多设置。
6.根据权利要求4或5所述无基坑无导洞自平衡管道开挖方法的装置，其特征在于，相邻螺旋摩擦块之间设置有转向装置。
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