CN111156016A - 减少管线连接次数的顶管管节结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减少管线连接次数的顶管管节结构及施工方法，包括：管线，所述管线与所述管线的控制室连接；为顶管机的顶进掘削提供顶力的主顶装置，所述主顶装置包括：顶环、U形铁、顶进油缸、油缸支座、钢后靠及底座；设于所述顶进油缸前侧的第一管节，所述第一管节的外侧壁内凹形成第一凹槽，所述第一凹槽内部开设有供所述管线贯穿的穿孔；设于所述第一管节与所述顶环之间的多节管节，所述多节管节的外侧壁分别内凹形成供所述管线铺设的第一容置槽，相邻所述管节之间的第一容置槽连通，所述第一容置槽与所述第一凹槽连通；盖设于所述第一凹槽与所述第一容置槽上的密封钢板。

Description

减少管线连接次数的顶管管节结构及施工方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体来说涉及一种减少管线连接次数的顶管管节结构及施工方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，紧张有限的城市空间与城市发展的用地需求之间的矛盾日益突出，合理开发和利用地下空间资源已成为城市可持续发展的必然选择。目前地下空间施工方法有：明挖法、矿山法、盾构法、顶管法等。顶管法施工是在盾构法施工基础上发展起来的新型地下暗挖施工方法，以不需开挖面、埋深浅，并且能够穿越公路、铁路、建(构)筑物、管线等优势得到迅速发展。但由于顶管施工时，其顶管机的动力装置位于工作井内，使得顶管机在每节管节安装过程需重复切断连接电源和管线，操作复杂，耗时较长。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种减少管线连接次数的顶管管节结构及施工方法，使得顶管机在管节安装过程无需重复切断连接管线，提高施工效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种减少管线连接次数的顶管管节结构，包括：

管线，所述管线与所述管线的控制室连接；

为顶管机的顶进掘削提供顶力的主顶装置，包括：顶环、U形铁、顶进油缸、油缸支座、钢后靠及底座，所述油缸支座固定于所述底座上，所述油缸支座包括并列的两个钢板及交叉连接于所述两个钢板之间的槽钢，所述两个钢板上分别设有供所述顶进油缸穿过的支撑孔位，所述顶进油缸朝向所述油缸支座的前侧顶进，所述顶环设于所述顶进油缸的前侧，所述顶进油缸与所述顶环之间还设置有供所述顶进油缸推顶的U形铁，所述顶进油缸的后侧固定有钢后靠，所述顶环的外侧壁内凹形成供所述管线铺设的第二容置槽；

设于所述顶进油缸前侧的第一管节，所述第一管节的外侧壁内凹形成有供所述管线铺设的第一凹槽，所述第一凹槽内部开设有供所述管线贯穿的穿孔；

设于所述第一管节与所述顶环之间的多节管节，所述多节管节的外侧壁分别内凹形成供所述管线铺设的第一容置槽，相邻所述管节之间的第一容置槽连通，所述第一容置槽与所述第一凹槽连通，所述第一容置槽与所述第二容置槽连通；

密封钢板，所述密封钢板盖设于所述第一凹槽与所述第一容置槽上。

本发明实施例中，所述顶环包括与所述管节相同的环形本体及形成于所述环形本体后侧的顶板。

本发明实施例中，各管节的相对两侧分别形成有密封圈及匹配套设于所述密封圈外部的套环，相邻所述管节中后一管节的密封圈插置于前一管节的所述套环内，所述第一管节的密封圈插置于所述顶管主机的套环内。

本发明实施例中，所述密封钢板与各管节之间的缝隙处采用水密焊焊接。

本发明实施例中，还包括钢轨，所述钢轨上安装有顶管主机和刀盘，所述刀盘安装于所述顶管主机的前侧，所述顶管主机位于所述第一管节的前侧。

本发明另提供一种减少管线连接次数的顶管施工方法，包括以下步骤：

S1、在始发井内安装所述主顶装置；

S2、在始发井底部安装所述导轨；

S3、在所述导轨上安装顶管主机和刀盘；

S4、提供起吊装置，吊放第一管节至顶管主机的后侧，将第一管节向前顶进；

S5、连接顶管主机和第一管节，将管线从第一管节外侧壁的穿孔穿出并与顶管主机外部的控制室连接，采用密封钢板封闭第一管节的第一凹槽，顶进第一管节；

S6、第一管节顶进到位后，顶进油缸回缩，将顶环和U形铁吊至顶进油缸前；

S7、吊放第二管节至第一管节的后侧，将第二管节向前顶进；

S8、连接第二管节与第一管节，将从第一管节外侧壁的穿孔中穿出的管线置于第二管节的第一容置槽内，采用密封钢板封闭第二管节的第一容置槽，顶进第二管节；

S9、第二管节顶进到位后，顶进油缸回缩，采用起吊装置将顶环和U形铁吊至后方顶进油缸前；

S10、重复步骤S7至S9，直至所有管节顶进完成。本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

(1)本发明通过将管线容置于各管节及顶环侧壁对应的槽内，能够减少顶管施工过程切断连接管线的次数，提高其施工效率。

(2)本发明顶环和U形铁是传递所述顶进油缸的顶力的过渡结构，为了使顶进油缸提供的集中力转换成面应力分散作用在管节环面上，在顶进油缸和管节之间安装U形铁，同时为解决U形铁平面与管节尾部结构不匹配的问题，在U形铁与管节之间再增加一个过渡的传力结构顶环，顶进油缸直接作用在U形铁上，再通过U形铁和顶环两者结合，使作用在管节的顶力分布均匀，避免局部应力过大，从而确保顶进平稳。

(3)本发明钢后靠位于主顶装置的最后侧，背靠始发井槽壁，顶进油缸的顶进反力通过钢后靠分散后再传递给始发井槽壁，避免始发井槽壁发生挤压破坏。

附图说明

图1是本发明包含密封钢板的减少管线连接次数的顶管施工系统的结构示意图。

图2是本发明不包含密封钢板的减少管线连接次数的顶管施工系统的结构示意图。

图3是本发明第一管节的结构示意图。

图4是本发明第二管节的结构示意图。

图5是本发明顶环的结构示意图。

附图标记与部件的对应关系如下：

1刀盘；2顶管主机；3第一管节；4第二管节；5密封钢板；6顶环；7U形铁；8油缸支座；9顶进油缸；10钢后靠；11导轨；12底座；13管线；14控制室。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

请参阅图1至图3所示，为了解决顶管施工过程进行管节安装时需重复切断连接管线的问题，本发明提出了一种减少管线连接次数的顶管管节结构，包括：

管线13，所述管线13的一端与所述管线13的控制室14连接；所述管线13包括动力电缆、控制电缆、照明电缆等各类管线；

为顶管机的顶进掘削提供顶力的主顶装置，包括：顶环6、U形铁7、顶进油缸9、油缸支座8、钢后靠10及底座12，所述油缸支座8固定于所述底座12上，所述油缸支座8包括并列的两个钢板及交叉连接于所述两个钢板之间的槽钢，所述两个钢板上分别设有供所述顶进油缸9穿过的支撑孔位，所述顶进油缸9朝向所述油缸支座8的前侧顶进，优选地，顶进油缸9的位置根据管节形状排布，确保顶力作用在管节的中心线上，从而保证管节受力均匀。通过将顶进油缸9穿过油缸支座8前后钢板对应的支撑孔位，使油缸支座8发挥托起定位顶进油缸9的作用，所述顶进油缸9的前侧设有供所述顶进油缸9推顶的U形铁7，所述U形铁7的前侧设有与所述U形铁7对贴的顶环6，所述顶进油缸9的后侧固定有所述钢后靠10；

设于所述顶环6前侧的第一管节3，如图3所示，所述第一管节3的外侧壁内凹形成有供所述管线13铺设的第一凹槽，所述第一凹槽内部开设有供所述管线13贯穿的穿孔；

设于所述第一管节3与所述顶环6之间的多节管节，如图4所示，所述多节管节的外侧壁分别内凹形成供所述管线13铺设的第一容置槽，相邻所述管节之间的第一容置槽连通，所述第一容置槽与所述第一凹槽连通；

密封钢板5，所述密封钢板5盖设于所述第一凹槽与所述第一容置槽上。

本发明实施例中，所述顶环6和所述U形铁7是传递所述顶进油缸9的顶力的过渡结构，为了使顶进油缸9提供的集中力转换成面应力分散作用在管节环面上，在顶进油缸9和管节之间安装U形铁7，同时为解决U形铁7平面与管节尾部结构不匹配的问题，在U形铁7与管节之间再增加一个过渡的传力结构顶环6，顶进油缸9直接作用在U形铁7上，再通过U形铁7和顶环6两者结合，使作用在管节的顶力分布均匀，避免局部应力过大，从而确保顶进平稳；

钢后靠10位于主顶装置的最后侧，背靠始发井槽壁，顶进油缸9的顶进反力通过钢后靠10分散后再传递给始发井槽壁，避免始发井槽壁发生挤压破坏；

本发明管节结构还包括在始发井底部安装钢制导轨11，然后在钢制导轨11上方安装刀盘1和顶管主机2，钢制导轨11可为顶管机始发提供准确方向。

以上具体说明了本发明减少管线连接次数的顶管管节结构，以下说明减少管线连接次数的顶管施工方法，包括以下步骤：

S1、在始发井内安装所述主顶装置；

S2、在始发井底部安装所述导轨11；

S3、在所述导轨11上方安装所述刀盘1和所述顶管主机2；

S4、提供起吊装置，吊放第一管节3至顶管主机2的后侧；

S5、连接第一管节3与所述顶管主机2，将管线13从第一管节3外侧壁的穿孔穿出并与顶管主机2外部的控制室14连接，采用密封钢板5封闭第一管节3的第一凹槽，顶进第一管节3；具体地，采用顶进油缸9将第一管节3向前推进，待所述第一管节3前端的密封圈推进至顶管主机2后端的套环内，将第一管节3与顶管主机2固定连接，同时封闭所述密封钢板5与所述第一管节3之间的连接缝，采用水密焊焊实，防止连接缝处渗水；

S6、第一管节3顶进到位后，顶进油缸9回缩，将顶环6和U形铁7吊至顶进油缸9前；为确保顶进油缸9顶进第一凹槽已封闭的第一管节3时，其从第一管节3外侧壁的穿孔中穿出的各类管线13依然与控制室14连接，如图5所示，在顶环6的环形本体对应位置设第二容置槽，管节顶进时，管线13置于顶环6的第二容置槽内；

S7、吊放第二管节4至第一管节3的后侧；

S8、连接第二管节4与第一管节3，将从第一管节3外侧壁的穿孔中穿出的管线13置于第二管节4的第一容置槽内，采用密封钢板5封闭第二管节4的第一容置槽，顶进第二管节4；具体地，待第二管节4前端的密封圈推进第一管节3后端的套环内，将第二管节4与第一管节3固定连接，将从第一管节3的穿孔内穿出的各类管线13置于第二管节4的第一容置槽内，然后用密封钢板5封闭第二管节4的第一容置槽，其连接缝隙用水密焊焊实，防止缝隙处渗水；

S9、第二管节4顶进到位后，顶进油缸9回缩，采用起吊装置将顶环6和U形铁7吊至后方顶进油缸9前；

S10、重复步骤S7至S9，直至所有管节顶进完成。

以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种减少管线连接次数的顶管管节结构，其特征在于，包括：

管线，所述管线与所述管线的控制室连接；

为顶管机的顶进掘削提供顶力的主顶装置，包括：顶环、U形铁、顶进油缸、油缸支座、钢后靠及底座，所述油缸支座固定于所述底座上，所述油缸支座包括并列的两个钢板及交叉连接于所述两个钢板之间的槽钢，所述两个钢板上分别设有供所述顶进油缸穿过的支撑孔位，所述顶进油缸朝向所述油缸支座的前侧顶进，所述顶环设于所述顶进油缸的前侧，所述顶进油缸与所述顶环之间还设置有供所述顶进油缸推顶的U形铁，所述顶进油缸的后侧固定有钢后靠，所述顶环的外侧壁内凹形成供所述管线铺设的第二容置槽；

设于所述顶进油缸前侧的第一管节，所述第一管节的外侧壁内凹形成有供所述管线铺设的第一凹槽，所述第一凹槽内部开设有供所述管线贯穿的穿孔；

设于所述第一管节与所述顶环之间的多节管节，所述多节管节的外侧壁分别内凹形成供所述管线铺设的第一容置槽，相邻所述管节之间的第一容置槽连通，所述第一容置槽与所述第一凹槽连通，所述第一容置槽与所述第二容置槽连通；

密封钢板，所述密封钢板盖设于所述第一凹槽与所述第一容置槽上。

2.根据权利要求1所述的减少管线连接次数的顶管管节结构，其特征在于，所述顶环包括与所述管节相同的环形本体及形成于所述环形本体后侧的顶板。

3.根据权利要求1所述的减少管线连接次数的顶管管节结构，其特征在于，各管节的相对两侧分别形成有密封圈及匹配套设于所述密封圈外部的套环，相邻所述管节中后一管节的密封圈插置于前一管节的所述套环内，所述第一管节的密封圈插置于所述顶管主机的套环内。

4.根据权利要求1所述的减少管线连接次数的顶管管节结构，其特征在于，所述密封钢板与各管节之间的缝隙处采用水密焊焊接。

5.根据权利要求1所述的减少管线连接次数的顶管管节结构，其特征在于，还包括钢轨，所述钢轨上安装有顶管主机和刀盘，所述刀盘安装于所述顶管主机的前侧，所述顶管主机位于所述第一管节的前侧。

6.一种如权利要求1至5中任一权利要求所述的减少管线连接次数的顶管施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在始发井内安装所述主顶装置；

S2、在始发井底部安装所述导轨；

S3、在所述导轨上安装顶管主机和刀盘；

S4、提供起吊装置，吊放第一管节至顶管主机的后侧，将第一管节向前顶进；

S5、连接顶管主机和第一管节，将管线从第一管节外侧壁的穿孔穿出并与顶管主机外部的控制室连接，采用密封钢板封闭第一管节的第一凹槽，顶进第一管节；

S6、第一管节顶进到位后，顶进油缸回缩，将顶环和U形铁吊至顶进油缸前；

S7、吊放第二管节至第一管节的后侧，将第二管节向前顶进；

S8、连接第二管节与第一管节，将从第一管节外侧壁的穿孔中穿出的管线置于第二管节的第一容置槽内，采用密封钢板封闭第二管节的第一容置槽，顶进第二管节；

S9、第二管节顶进到位后，顶进油缸回缩，采用起吊装置将顶环和U形铁吊至后方顶进油缸前；

S10、重复步骤S7至S9，直至所有管节顶进完成。

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