CN109253337B - 一种快装管接头装置及超前小导管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快装管接头装置及超前小导管施工方法，该快装管接头装置包括管接头本体、夹紧机构和快速接头，管接头本体由前端管、止浆阀门和后端管依次连接组成；该施工方法包括：一、安装多个超前小导管；二、将本快装管接头装置安装在一个超前小导管的端部；三、将注浆管连接在本快装管接头装置的快速接头上；四、开始注浆；五、停止注浆，断开注浆管与快速接头之间的连接；六、拆除快装管接头装置；七、多次重复步骤二至步骤六。本发明的快装管接头装置与超前小导管之间以及快装管接头装置与注浆管之间连接牢固可靠，且拆装方便、操作简单，且快装管接头装置能够循环利用，降低了操作人员的劳动强度，加快了施工进度，降低了施工成本。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，涉及一种应用于隧道超前小导管施工中的接头装置，具体涉及一种快装管接头装置及超前小导管施工方法。
背景技术
由中国中铁一局集团第四工程有限公司承建的四川甘孜317国道雀儿山隧道是目前---世界第一高海拔超特长公路隧道。隧址地处海拔4300米川西高原，施工区域海拔高、气候恶劣、环保要求高，氧气含量及气压值仅为正常值得60％。雀儿山隧道正洞长度7079米，平导长度7108米，中铁一局承建出口正洞3530米，平导3576米，最大通风长度3576米，目前国内外无同条件施工经验。受到低气压、低含氧量环境影响，施工设备功效人员工效严重下降。传统方式的隧道超前小导管施工中注浆管与超前小导管的连接方式有三种，第一种是在超前小导管端部焊接管头，并采用铅丝绑扎或卡具固定连接的方式，这种连接方式存在漏浆的弊病，并且绑扎或卡具固定操作繁杂，浪费材料的同时不能确保连接牢固稳定；第二种是在超前小导管端部内部或外部加工螺纹，使注浆管与超前小导管端部螺纹连接，这种连接方式注浆效果好，解决了第一种方式中漏浆的问题，而且连接稳定牢固，但是需要在每一根超前小导管端部内部或外部加工螺纹，增加了大量的工作量，成本投入大；第三种是注浆管与超前小导管之间插接一节橡胶密封管，再采用铅丝绑扎或卡具固定的方式将橡胶密封管的两端分别与注浆管与超前小导管固定连接，这种连接方式现场操作工作量大且操作繁杂，并且存在浪费材料的弊病；因此，应该提出一种简单便捷且密封性能好的快装管接头装置及超前小导管施工方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种快装管接头装置，其结构简单、设计合理，本快装管接头装置与超前小导管之间以及本快装管接头装置与注浆管之间连接牢固可靠，且拆装方便、操作简单，且快装管接头装置能够循环利用，降低了操作人员的劳动强度，加快了施工进度，降低了施工成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种快装管接头装置，其特征在于：包括管接头本体、设置在所述管接头本体上的夹紧机构和与所述管接头本体连接的快速接头，所述管接头本体由前端管、止浆阀门和后端管依次连接组成，所述夹紧机构包括至少两个相扣合的卡爪、套装在所述后端管上用于带动至少两个所述卡爪开合的顶推管和设置在所述顶推管与每一个所述卡爪之间的连杆传动组件，所述顶推管与所述后端管螺纹配合，所述前端管上套装有橡胶密封管，所述连杆传动组件包括套装在所述后端管上的第一滑动管、套装在所述前端管上的第二滑动管、安装在所述第一滑动管上的直线连杆和与所述直线连杆连接的三角连杆，所述三角连杆的第一端与直线连杆连接，所述三角连杆的第二端与所述第二滑动管连接，所述三角连杆的第三端与卡爪连接。
上述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述后端管由外螺纹段、光轴段和内螺纹段组成，所述快速接头安装在所述外螺纹段的端部，所述顶推管与所述外螺纹段螺纹配合，所述第一滑动管与所述光轴段滑动配合，所述止浆阀门的阀体的一端与所述内螺纹段螺纹连接。
上述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述卡爪的数量为两个，所述卡爪为半环型卡爪，所述半环型卡爪的内壁上设置有防滑纹。
上述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述第一滑动管上设置有两个对称布设的第一铰接座，所述第二滑动管上设置有两个对称布设的第二铰接座，所述卡爪上设置有第三铰接座。
上述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述直线连杆的一端通过第一铰接轴转动安装在所述第一铰接座上，所述直线连杆的另一端通过第二铰接轴转动安装在所述三角连杆的第一端，所述三角连杆的第二端通过第三铰接轴转动安装在所述第二铰接座上，所述三角连杆的第三端通过第四铰接轴转动安装在所述第三铰接座上。
上述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述顶推管周向方向上设置有转动手柄。
本发明还提供一种超前小导管施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、安装多个超前小导管：
在隧道掌子面的周向方向钻设多个超前小导管安装孔，并在每一个所述超前小导管安装孔内插装超前小导管；
步骤二、将本快装管接头装置安装在一个超前小导管的端部，具体的安装过程包括：
将前端管插入所述超前小导管的端部，手动逆时针旋拧所述顶推管，通过连杆传动组件传动，所述顶推管带动至少两个所述卡爪闭合，将所述超前小导管的端部压紧在所述前端管上；
步骤三、将注浆管连接在本快装管接头装置的快速接头上；
步骤四、打开所述止浆阀门，开始向所述超前小导管内注入水泥浆；
步骤五、停止注浆，并关闭所述止浆阀门，之后，断开所述注浆管与所述快速接头之间的连接；
步骤六、拆除本快装管接头装置：
待所述超前小导管内的水泥浆初凝后，将本快装管接头装置从所述超前小导管的端部拆除，具体的拆除过程包括：
手动顺时针旋拧所述顶推管，通过连杆传动组件传动，所述顶推管带动至少两个所述卡爪打开，之后，将所述前端管从所述超前小导管的端部内拔出；
步骤七、多次重复步骤二至步骤六，利用本快装管接头装置依次对多个所述超前小导管进行注浆。
上述的超前小导管施工方法，其特征在于：在步骤六中，将本快装管接头装置拆除之后，需要采用高压水枪对本快装管接头装置进行清洗。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的快装管接头装置，包括管接头本体、夹紧机构和快速接头，管接头本体由前端管、止浆阀门和后端管依次连接组成，前端管与超前小导管之间采用内插外夹的方式连接，内插指的是前端管插入超前小导管内，外夹指的是所述夹紧机构采用丝杠顶推的原理，当转动顶推管，使顶推管沿着后端管的长度方向移动时，通过连杆传动组件传动，顶推管能够带动至少两个所述卡爪开合，从而实现超前小导管与前端管之间的断开和夹紧；将注浆管与快速接头连接，即可进行注浆作业，本快装管接头装置与超前小导管之间以及本快装管接头装置与注浆管之间连接牢固可靠，且拆装方便、操作简单，且快装管接头装置能够循环利用、投入成本小、工艺操作安全可靠。
2、本发明的快装管接头装置，通过在前端管与后端管之间安装止浆阀门，当向超前小导管内注浆时，打开止浆阀门，当注浆完毕后，关闭止浆阀门，能够避免水泥浆外流，节约资源，避免资源浪费。
3、本发明的快装管接头装置，通过在前端管上套装橡胶密封管，实际使用时，由于前端管插入在超前小导管内，因此，橡胶密封管位于前端管与超前小导管之间，当利用夹紧机构将超前小导管与前端管夹紧之后，通过注浆管向超前小导管内注浆时，橡胶密封管能够起到防止漏浆的作用，使用效果好。
4、本发明的超前小导管施工方法，简单易操作，大大节省了作业时间，取消了现场焊接作业或现场绑扎作业，节省了焊接或绑扎材料，降低了操作人员的劳动强度，加快了施工进度，降低了施工成本。
综上所述，本发明结构简单、设计合理，本快装管接头装置与超前小导管之间以及本快装管接头装置与注浆管之间连接牢固可靠，且拆装方便、操作简单，且快装管接头装置能够循环利用，降低了操作人员的劳动强度，加快了施工进度，降低了施工成本。
下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明快装管接头装置的结构示意图。
图2为本发明快装管接头装置的爆炸图。
图3为本发明后端管的结构示意图。
图4为本发明快装管接头装置的使用状态示意图。
图5为本发明快装管接头装置的两个卡爪打开时的使用状态示意图。
图6为本发明超前小导管施工方法的流程图。
附图标记说明:
1—前端管； 2—止浆阀门； 3—后端管；
3-1—外螺纹段； 3-2—光轴段； 3-3—内螺纹段；
4—顶推管； 4-1—手柄； 5—第一滑动管；
5-1—第一铰接座； 6—第二滑动管； 6-1—第二铰接座；
7—直线连杆； 8—三角连杆； 9—卡爪；
9-1—第三铰接座； 10—快速接头； 10-1—推板；
11—橡胶密封管； 12—超前小导管； 13—注浆管；
14—第一铰接轴； 15—第二铰接轴； 16—第三铰接轴；
17—第四铰接轴。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括管接头本体、设置在所述管接头本体上的夹紧机构和与所述管接头本体连接的快速接头10，所述管接头本体由前端管1、止浆阀门2和后端管3依次连接组成，所述夹紧机构包括至少两个相扣合的卡爪9、套装在所述后端管3上用于带动至少两个所述卡爪9开合的顶推管4和设置在所述顶推管4与每一个所述卡爪9之间的连杆传动组件，所述顶推管4与所述后端管3螺纹配合，所述前端管1上套装有橡胶密封管11，所述连杆传动组件包括套装在所述后端管3上的第一滑动管5、套装在所述前端管1上的第二滑动管6、安装在所述第一滑动管5上的直线连杆7和与所述直线连杆7连接的三角连杆8，所述三角连杆8的第一端与直线连杆7连接，所述三角连杆8的第二端与所述第二滑动管6连接，所述三角连杆8的第三端与卡爪9连接。
如图4和图5所示，本实施例中，本快装管接头装置包括管接头本体、夹紧机构和快速接头10，管接头本体由前端管1、止浆阀门2和后端管3依次连接组成，所述夹紧机构包括至少两个相扣合的卡爪9、套装在所述后端管3上的顶推管4，所述顶推管4与所述后端管3螺纹配合，且所述顶推管4与每一个所述卡爪9之间均设置有连杆传动组件，实际使用时，前端管1与超前小导管12之间采用内插外夹的方式连接，内插指的是前端管1插入超前小导管12内，外夹指的是所述夹紧机构采用丝杠顶推的原理，当转动顶推管4，使顶推管4沿着后端管3的长度方向移动时，通过连杆传动组件传动，顶推管4能够带动至少两个所述卡爪9开合，从而实现超前小导管12与前端管1之间的断开和夹紧；将注浆管13与快速接头10连接，即可进行注浆作业，本快装管接头装置与超前小导管12之间以及本快装管接头装置与注浆管13之间连接牢固可靠，且拆装方便、操作简单，且快装管接头装置能够循环利用、投入成本小、工艺操作安全可靠。
本实施例中，通过在前端管1与后端管3之间安装止浆阀门2，当向超前小导管12内注浆时，打开止浆阀门2，当注浆完毕后，关闭止浆阀门2，能够避免水泥浆外流，节约资源，避免资源浪费。
如图1和图2所示，本实施例中，通过在前端管1上套装橡胶密封管11，实际使用时，由于前端管1插入在超前小导管12内，因此，橡胶密封管11位于前端管1与超前小导管12之间，当利用夹紧机构将超前小导管12与前端管1夹紧之后，通过注浆管13向超前小导管12内注浆时，橡胶密封管11能够起到防止漏浆的作用，使用效果好。
如图4和图5所示，本实施例中，所述连杆传动组件包括套装在所述后端管3上的第一滑动管5、套装在所述前端管1上的第二滑动管6、安装在所述第一滑动管5上的直线连杆7和与所述直线连杆7连接的三角连杆8，实际使用时，在顶推管4的推动作用下，第一滑动管5能够沿着后端管3的长度方向滑动，并同时带动直线连杆7和三角连杆8实现联动，由于三角连杆8的第三端与卡爪9连接，即能够带动卡爪9靠近或远离超前小导管12；
本实施例中，所述三角连杆8的第一端与直线连杆7连接，所述三角连杆8的第二端与所述第二滑动管6连接，所述三角连杆8的第三端与卡爪9连接，而且第二滑动管6套装在前端管1上，通过第二滑动管6限定三角连杆8的运动轨迹，从而实现限定卡爪9的运动轨迹，传动平稳，卡爪9的运动轨迹准确，保证了超前小导管12与前端管1之间连接的稳定性。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述后端管3由外螺纹段3-1、光轴段3-2和内螺纹段3-3组成，所述快速接头10安装在所述外螺纹段3-1的端部，所述顶推管4与所述外螺纹段3-1螺纹配合，所述第一滑动管5与所述光轴段3-2滑动配合，所述止浆阀门2的阀体的一端与所述内螺纹段3-3螺纹连接。
本实施例中，所述光轴段3-2的外径小于所述内螺纹段3-3的外径，所述光轴段3-2的长度能够限定第一滑动管5沿着光轴段3-2滑动的行程，从而保证卡爪9精确的运动轨迹。
如图2、图4和图5所示，本实施例中，所述卡爪9的数量为两个，所述卡爪9为半环型卡爪，所述半环型卡爪的内壁上设置有防滑纹。
本实施例中，通过在所述半环型卡爪的内壁上设置防滑纹，能够增强卡爪9与超前小导管12外圆面之间的摩擦力，提高了卡爪9与超前小导管12夹持的稳定性。
如图1和图2所示，本实施例中，所述第一滑动管5上设置有两个对称布设的第一铰接座5-1，所述第二滑动管6上设置有两个对称布设的第二铰接座6-1，所述卡爪9上设置有第三铰接座9-1。
本实施例中，所述直线连杆7的一端通过第一铰接轴14转动安装在所述第一铰接座5-1上，所述直线连杆7的另一端通过第二铰接轴15转动安装在所述三角连杆8的第一端，所述三角连杆8的第二端通过第三铰接轴16转动安装在所述第二铰接座6-1上，所述三角连杆8的第三端通过第四铰接轴17转动安装在所述第三铰接座9-1上。
本实施例中，每一个所述连杆传动组件中的直线连杆7的数量为两个，两个直线连杆7平行布设，两个直线连杆7的一端均通过第一铰接轴14转动安装在所述第一铰接座5-1上，两个直线连杆7的另一端均通过第二铰接轴15转动安装在所述三角连杆8的第一端，能够增强整个传动的稳定性。
本实施例中，所述顶推管4周向方向上设置有转动手柄4-1。
本实施例中，所述转动手柄4-1的数量为四个，四个转动手柄4-1沿着顶推管4的周向方向均匀布设。
如图6所示的一种超前小导管施工方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、安装多个超前小导管：
在隧道掌子面的周向方向钻设多个超前小导管安装孔，并在每一个所述超前小导管安装孔内插装超前小导管12；
本实施例中，安装在超前支护横断面上的超前小导管12的数量为20～40个，超前小导管12的内径为34mm，超前小导管12的外径为42mm,超前小导管12的壁厚为4mm。
步骤二、将本快装管接头装置安装在一个超前小导管的端部，具体的安装过程包括：
将前端管1插入所述超前小导管12的端部，手动逆时针旋拧所述顶推管4，通过连杆传动组件传动，所述顶推管4带动至少两个所述卡爪9闭合，将所述超前小导管12的端部压紧在所述前端管1上；
本实施例中，前端管1采用无缝钢管制作，前端管1的外径为30mm，前端管1的内径为24mm～26mm，前端管1的壁厚2mm～3mm，实际安装时，前端管1插入超前小导管12内的深度为5cm～10cm，能够确保连接的稳定性。
与现有技术相比较，在超前小导管12的端部安装本快装管接头装置，操作简单、快捷，只需要6秒～8秒的时间，即可完成本快装管接头装置与超前小导管12的端部之间的连接，大大节省了作业时间，取消了现场焊接作业或现场绑扎作业，节省了焊接或绑扎材料，降低了操作人员的劳动强度，加快了施工进度，降低了施工成本。
步骤三、将注浆管13连接在本快装管接头装置的快速接头10上；
本实施例中，将注浆管13连接在快速接头10上，操作简单，同样不需要现场焊接或现场绑扎，能够实现快速安装，且连接牢固可靠，能够防止漏浆现象的发生，使用效果好。
步骤四、打开所述止浆阀门2，开始向所述超前小导管12内注入水泥浆；
步骤五、停止注浆，并关闭所述止浆阀门2，之后，断开所述注浆管13与所述快速接头10之间的连接；
本实施例中，步骤四中，在开始向所述超前小导管12内注入水泥浆之前，务必确保止浆阀门2处于打开状态；而步骤五中，在停止注浆之后，应该立即关闭止浆阀门2，避免注入超前小导管12内的水泥浆发生回流，操作简单，使用效果好。
步骤六、拆除本快装管接头装置：
待所述超前小导管12内的水泥浆初凝后，将本快装管接头装置从所述超前小导管12的端部拆除，具体的拆除过程包括：
手动顺时针旋拧所述顶推管4，通过连杆传动组件传动，所述顶推管4带动至少两个所述卡爪9打开，之后，将所述前端管1从所述超前小导管12的端部内拔出；
步骤七、多次重复步骤二至步骤六，利用本快装管接头装置依次对多个所述超前小导管12进行注浆。
实际使用时，可以在施工现场配置多个本快装管接头装置，多个本快装管接头装置进行交替轮换使用，通过充分利用人力物力财力，能够提高施工效率，同时，本快装管接头装置还能够应用于其他注浆施工作业中，能够应用于不同管径大小的管的端部连接，适用于不同材质的管材，便于推广应用。
本实施例中，在步骤六中，将本快装管接头装置拆除之后，需要采用高压水枪对本快装管接头装置进行清洗。
本实施例中，本快装管接头装置在施工使用过程中，应在每一次注浆完毕后，应该及时刷洗干净，特别是止浆阀门2，以及后端管3与推动管5之间螺纹配合的部位，需要定期检查本快装管接头装置损坏变形情况，并及时进行修理和保养。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种快装管接头装置，其特征在于：包括管接头本体、设置在所述管接头本体上的夹紧机构和与所述管接头本体连接的快速接头(10)，所述管接头本体由前端管(1)、止浆阀门(2)和后端管(3)依次连接组成，所述夹紧机构包括至少两个相扣合的卡爪(9)、套装在所述后端管(3)上用于带动至少两个所述卡爪(9)开合的顶推管(4)和设置在所述顶推管(4)与每一个所述卡爪(9)之间的连杆传动组件，所述顶推管(4)与所述后端管(3)螺纹配合，所述前端管(1)上套装有橡胶密封管(11)，所述连杆传动组件包括套装在所述后端管(3)上的第一滑动管(5)、套装在所述前端管(1)上的第二滑动管(6)、安装在所述第一滑动管(5)上的直线连杆(7)和与所述直线连杆(7)连接的三角连杆(8)，所述三角连杆(8)的第一端与直线连杆(7)连接，所述三角连杆(8)的第二端与所述第二滑动管(6)连接，所述三角连杆(8)的第三端与卡爪(9)连接，所述后端管(3)由外螺纹段(3-1)、光轴段(3-2)和内螺纹段(3-3)组成，所述快速接头(10)安装在所述外螺纹段(3-1)的端部，所述顶推管(4)与所述外螺纹段(3-1)螺纹配合，所述第一滑动管(5)与所述光轴段(3-2)滑动配合，所述止浆阀门(2)的阀体的一端与所述内螺纹段(3-3)螺纹连接，所述光轴段(3-2)的外径小于所述内螺纹段(3-3)的外径，所述光轴段(3-2)的长度能够限定第一滑动管(5)沿着光轴段(3-2)滑动的行程，从而保证卡爪(9)精确的运动轨迹。
2.按照权利要求1所述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述卡爪(9)的数量为两个，所述卡爪(9)为半环型卡爪，所述半环型卡爪的内壁上设置有防滑纹。
3.按照权利要求2所述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述第一滑动管(5)上设置有两个对称布设的第一铰接座(5-1)，所述第二滑动管(6)上设置有两个对称布设的第二铰接座(6-1)，所述卡爪(9)上设置有第三铰接座(9-1)。
4.按照权利要求3所述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述直线连杆(7)的一端通过第一铰接轴(14)转动安装在所述第一铰接座(5-1)上，所述直线连杆(7)的另一端通过第二铰接轴(15)转动安装在所述三角连杆(8)的第一端，所述三角连杆(8)的第二端通过第三铰接轴(16)转动安装在所述第二铰接座(6-1)上，所述三角连杆(8)的第三端通过第四铰接轴(17)转动安装在所述第三铰接座(9-1)上。
5.按照权利要求1所述的一种快装管接头装置，其特征在于：所述顶推管(4)周向方向上设置有转动手柄(4-1)。
6.一种利用如权利要求1所述的快装管接头装置的超前小导管施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、安装多个超前小导管：
在隧道掌子面的周向方向钻设多个超前小导管安装孔，并在每一个所述超前小导管安装孔内插装超前小导管(12)；
步骤二、将本快装管接头装置安装在一个超前小导管(12)的端部，具体的安装过程包括：
将前端管(1)插入所述超前小导管(12)的端部，手动逆时针旋拧所述顶推管(4)，通过连杆传动组件传动，所述顶推管(4)带动至少两个所述卡爪(9)闭合，将所述超前小导管(12)的端部压紧在所述前端管(1)上；
步骤三、将注浆管(13)连接在本快装管接头装置的快速接头(10)上；
步骤四、打开所述止浆阀门(2)，开始向所述超前小导管(12)内注入水泥浆；
步骤五、停止注浆，并关闭所述止浆阀门(2)，之后，断开所述注浆管(13)与所述快速接头(10)之间的连接；
步骤六、拆除本快装管接头装置：
待所述超前小导管(12)内的水泥浆初凝后，将本快装管接头装置从所述超前小导管(12)的端部拆除，具体的拆除过程包括：
手动顺时针旋拧所述顶推管(4)，通过连杆传动组件传动，所述顶推管(4)带动至少两个所述卡爪(9)打开，之后，将所述前端管(1)从所述超前小导管(12)的端部内拔出；
步骤七、多次重复步骤二至步骤六，利用本快装管接头装置依次对多个所述超前小导管(12)进行注浆。
7.按照权利要求6所述的施工方法，其特征在于：在步骤六中，将本快装管接头装置拆除之后，需要采用高压水枪对本快装管接头装置进行清洗。
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