CN111927481A - 一种集成式推进装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种集成式推进装置及其施工方法，包括洞门密封总成、底架总成和后靠墙，所述底架总成上活动设置有洞口密封总成和管节运输总成，底架总成上滑动设置有推进台架总成，推进台架总成与后靠墙相连接。本发明整体为实现了管片连续顶进、管片运输于一体的集成式推进装置，可以减小始发井开挖面积，同时将洞门密封装置集成在推进台架上，达到了降本增效的目的。

Description

一种集成式推进装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及管节推进的技术领域，尤其涉及一种集成式推进装置及其施工方法。

背景技术

社会发展进程加快，城市地下管网修建工作相应展开。为了尽可能减少城市已建房屋、河流、交通等基础设施的破坏，往往采用暗挖工法实现管网的修建。目前，顶管施工工法广泛应用于此领域。考虑到管节长度和管节顶进装置的布置，始发井往往需要占用大量面积，这将较大程度上影响了人们出行方便，同时还增加了施工成本。

考虑到施工效率方面，目前对传统的施工方式已有所改观，如申请号为“201510723341.6”、专利名为“连续顶管装置及施工方法”，该方案布置紧凑，但对长管节顶进，未能较大缩小始发段占用面积；申请号为“201910657012.4”、专利名为“一种钢管的连续顶进装置及其工作方法”，该方案实现了连续顶进工序，节约了空间，但液压结构相对复杂，附件较多；申请号为“201420858735.3”、专利名称为“顶管机管片推进装置”方案仅仅提供了一种利用导轨引导始发台和推进座移动的装置，减少了推进管片过程中产生的位移偏差；因此亟需研发一种集成式管节推进装置，来解决狭小空间内管节连续顶进问题。

发明内容

针对目前连续顶管装置占用面积大、设备结构相对复杂的技术问题，本发明提出一种集成式推进装置及其施工方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种集成式推进装置，包括洞门密封总成、底架总成和后靠墙，所述底架总成上活动设置有洞口密封总成和管节运输总成，底架总成上滑动设置有推进台架总成，推进台架总成与后靠墙相连接。

优选地，所述底架总成包括底架，底架上设置有滑轨，管节运输总成和推进台架总成均活动设置在对应的滑轨上，洞门密封总成活动设置在底架前端，底架下部设置有升降机构，底架两端均设置有顶紧机构。

优选地，所述推进台架总成包括推进台架和行走机构，推进台架通过动力机构与行走机构相连接且动力机构与后靠墙相连接，推进台架和行走机构均活动设置在底架总成的滑轨上。

优选地，所述动力机构包括管节顶推油缸，管节顶推油缸的一端与行走机构相连接，管节顶推油缸的另一端穿过推进台架与后靠墙相连接；所述管节顶推油缸上设置有限位凸块，推进台架内设置有反力机构，反力机构与限位凸块相配合。

优选地，所述反力机构包括旋转挡板、盖板、导向杆和驱动杆，旋转挡板活动设置在推进台架内且旋转挡板后部设置有盖板，盖板安装在推进台架上，旋转挡板与导向杆相连接，驱动杆通过导向杆和旋转挡板与推进台架相配合；所述管节顶推油缸穿过旋转挡板与后靠墙相连接，旋转挡板与限位凸块相配合。

优选地，所述旋转挡板的设置数量为至少两组，两组旋转挡板对称设置在推进台架内且两组旋转挡板与对应的导向杆和驱动杆连接整体组成四杆机构。

优选地，所述旋转挡板的设置数量为至少四组，四组旋转挡板对称设置在推进台架内，每侧的两组旋转挡板组成一组旋转轮组且每侧的两组旋转挡板与驱动杆连接整体组成四杆机构。

优选地，所述旋转挡板的设置数量为至少四组，四组旋转挡板对称设置在推进台架内且旋转挡板上均设置有轮齿，每侧的两组旋转挡板相啮合组成一组旋转轮组且两组旋转轮组中的一组旋转挡板与导向杆和驱动杆连接整体组成四杆机构。

优选地，所述旋转挡板的形状为圆形且在旋转挡板内开设有限位槽，限位槽与限位凸块相配合。

优选地，所述管节运输总成包括两组管节运输小车，两组管节运输小车通过连杆相连接且两组管节运输小车活动设置在底架总成中的滑轨上；所述洞门密封总成包括洞门密封台架和洞门顶推油缸，洞门密封台架设置在底架总成中底架的前端，洞门顶推油缸固定安装在底架上且洞门顶推油缸与洞门密封台架相连接。

一种集成式推进装置的施工方法，包括以下步骤：

S1、首先将集成式推进装置吊入始发井中，通过调节承重丝杠调整底架高度使管节轴线与隧道轴线同心，随后利用洞门顶推油缸推动洞门密封台架与洞门紧固；

S2、将管节吊入管节运输小车上，通过左右移动管节，调节管节之间或管节与推进台架之间的间距，通过管节顶推油缸作用使管节顶推油缸上的限位凸块与旋转挡板接触，随后利用管节顶推油缸伸出，利用旋转挡板的反力带动推进台架和管节向前顶进；

S3、如图8和图9所示，在管节顶推油缸完全伸出后，利用驱动杆驱动旋转挡板旋转90°使旋转挡板内的限位槽对准限位凸块，此时管节顶推油缸进行回收动作，待管节顶推油缸完全回收后，旋转挡板处于管节顶推油缸上相邻限位凸块之间，最后利用驱动杆带动旋转挡板复位； S4、如图10所示，管节顶推油缸复位后，再次启动伸出，重复步骤S2，完成二次管节向前顶进工序；

S5、如图11所示，待管节顶进到位后，缩回管节顶推油缸，利用管节顶推油缸上的限位凸块带动推进台架复位，当管节顶推油缸完全回收后，利用驱动杆驱动旋转挡板旋转90°，管节顶推油缸上限位凸块穿过旋转挡板，待管节顶推油缸完全伸出后，旋转挡板处于管节顶推油缸上相邻限位凸块之间，此时利用驱动杆驱动旋转挡板复位；

S6、重复步骤S5，通过管节顶推油缸带动推进台架继续回收，完成一个完整顶进过程；

S7、重复步骤S2~S6，将管节依次顶入隧道内，完成管节在狭小空间内长距离顶进。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明将推进台架总成、洞口密封总成、管节运输小车总成集成在底架总成上，整体为集成式装置，大大减少了装置的占用空间，适用于狭小空间的管节连续顶推作业，管节顶推油缸可以通过旋转挡板旋转实现换步，增加推进台架行程，实现短油缸行程下的大位移，从而减少始发井尺寸；

2、本发明中通过将四组旋转挡板分成两组旋转轮组，旋转轮组与导向杆和驱动杆整体组成四杆机构，利用两组驱动杆分别驱动两组旋转轮组，实现了四组旋转挡板转动，大大提高了管节换步推进速度；

3、本发明中将四组旋转挡板分成两组旋转轮组，旋转挡板上设置有轮齿，其中每组旋转轮组中上方的一组旋转挡板通过驱动杆和导向杆连接整体组成四杆机构，通过驱动杆驱动旋转挡板，旋转挡板通过轮齿啮合带动旋转轮组中的另一组旋转挡板转动即实现了四组旋转挡板同步转动，整体结构设计巧妙，减少了多余驱动设备的安装，使得装置整体轻量化；

4、本发明的集成式顶管始发推进台架，管节吊入运输小车后，由于始发井空间有限，管节可随小车自由前后移动一小段距离，增加管节单边与设备的距离，方便人员安装管线操作，同时运输小车可随推进台架一起向前运动，将管节运输到隧道内，减少推进阻力；

5、本发明的集成式顶管始发推进台架，通过洞门顶推油缸伸出将洞门密封台架与洞门紧固，利用顶紧机构进行加固顶紧，提高洞门密封台架的稳定性，通过旋转升降机构可以调节底架高度来保证即将顶进的管节与隧道轴线同心。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明初始状态三维结构轴侧示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为图1中旋转挡板的安装位置示意图。

图4为图3中旋转挡板的结构示意图。

图5为实施例3中旋转挡板的安装位置示意图。

图6为步骤S1中本发明的状态示意图。

图7为步骤S2中本发明的状态示意图。

图8和图9为步骤S3中本发明的状态示意图。

图10为步骤S4中本发明的状态示意图。

图11为步骤S5中本发明的状态示意图。

图12为步骤S6中本发明的状态示意图。

图中，1为洞门密封台架，2为洞门顶推油缸，3为行走机构，4为管节顶推油缸，5为推进台架，6为旋转挡板，7为盖板，8为后靠墙，9为底架，10为管节运输小车，11为连杆，12为升降机构，13为顶紧机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1所示，一种集成式推进装置，包括洞门密封总成、管节运输总成和后靠墙，所述洞口密封总成和管节运输总成均活动设置在底架总成上，底架总成上滑动设置有推进台架总成，推进台架总成与后靠墙8相连接，将推进台架总成、洞口密封总成、管节运输小车总成集成在底架总成上，整体为集成式装置，大大减少了装置的占用空间，适用于狭小空间的管节连续顶推作业，集成式顶管始发推进台架，管节顶推油缸可以通过旋转挡板旋转实现换步，增加推进台架行程，实现短油缸行程下的大位移，从而减少始发井尺寸。

如图2所示，所述底架总成包括底架9，底架9上设置有滑轨，管节运输总成和推进台架总成均活动设置在对应的滑轨上，洞门密封总成活动设置在底架9前端，底架9下部设置有升降机构12，升降机构为承重丝杆或升降油缸，旋转承重丝杆可以调节底架高度，从而实现即将顶进的管节与隧道轴线同心，底架9两端均设置有顶紧机构13，顶紧机构为顶紧丝杆或顶紧油缸，利用顶紧丝杠可以将底架前后方向位置固定。

所述推进台架总成包括推进台架5和行走机构3，推进台架5通过动力机构与行走机构3相连接且动力机构与后靠墙8相连接，推进台架5和行走机构3均设置在底架总成的滑轨上，行走机构下部设置有轨道轮，利用行走机构对整体推进台架起到导向作用。

所述动力机构包括管节顶推油缸4，管节顶推油缸4的一端与行走机构3相连接，管节顶推油缸4的另一端穿过推进台架5与后靠墙8相连接；所述管节顶推油缸4上设置有限位凸块，推进台架5内设置有反力机构，反力机构与限位凸块相配合，反力机构与限位凸块相互配合用于控制管节顶推油缸的回缩和推进台架的整体移动。

所述反力机构包括旋转挡板6、盖板7、导向杆和驱动杆，旋转挡板6活动设置在推进台架5内且旋转挡板6后部设置有盖板7，盖板7安装在推进台架5上，盖板通过螺栓与推进台架相连接限制旋转挡板沿油缸中心线移动，旋转挡板6与导向杆相连接，驱动杆通过导向杆和旋转挡板与推进台架5相配合；所述管节顶推油缸4穿过旋转挡板6与后靠墙8相连接，旋转挡板6与限位凸块相配合，当旋转挡板旋转一定角度后，限位凸块可以通过旋转挡板，此时管节顶推油缸可自由伸缩。

所述旋转挡板6的设置数量为至少两组，两组旋转挡板6对称设置在推进台架5内且两组旋转挡板6与对应的驱动杆和导向杆连接整体组成四杆机构，旋转挡板与管节顶推油缸一一对应设置，利用驱动杆带动旋转挡板转动，旋转挡板旋转一定角度后，管节顶推油缸缸体上凸出的卡块带动顶推台架随油缸前后换步移动，从而增加顶推台架移动行程。

所述旋转挡板6的形状为圆形且在旋转挡板6内开设有限位槽，限位槽与限位凸块相配合，当旋转挡板处于正常状态是，限位槽与限位凸块处于交错状态，阻止管节顶推油缸穿过旋转挡板。

所述管节运输总成包括两组管节运输小车10，两组管节运输小车10通过连杆11相连接，利用连杆将两组管节运输小车连接，增强其稳定性，且两组管节运输小车10滚动设置在底架总成中的滑轨上，管节吊入运输小车后，由于始发井空间有限，管节可随小车自由前后移动一小段距离，增加管节单边与设备的距离，方便人员安装管线操作，同时运输小车可随推进台架将管节运输到隧道内，减少推进阻力。

所述洞门密封总成包括洞门密封台架1和洞门顶推油缸2，洞门密封台架1设置在底架总成中底架9的前端，洞门顶推油缸2固定安装在底架9上且洞门顶推油缸2与洞门密封台架1相连接，洞门密封台架包括洞门密封钢结构，洞门密封钢结构上设置有橡胶帘布用于对洞门密封处理，利用洞门顶推油缸伸出将洞门密封台架与洞门紧固，并且同时调节顶进丝杆，对洞门加固顶紧，通过洞门顶推油缸伸出将洞门密封台架与洞门紧固，并且利用顶紧机构进行加固顶紧，提高洞门密封台架的稳定性，通过旋转升降机构可以调节底架高度来保证即将顶进的管节与隧道轴线同心。

实施例2：如图2~4所示，一种集成式推进装置，所述旋转挡板6的设置数量为至少四组，四组旋转挡板6对称设置在推进台架5内，每侧的两组旋转挡板组成一组旋转轮组即位于同一竖直直线上每侧的两组旋转挡板6形成旋转轮组，通过将四组旋转挡板分成竖直方向上的两组旋转轮组，且对应的两组旋转挡板6与驱动杆和导向杆连接整体组成四杆机构，整体共形成两组四杆机构，利用两组驱动杆分别驱动两组旋转轮组，实现了四组旋转挡板绕油缸中心线转动，旋转挡板旋转一定角度后，管节顶推油缸缸体上凸出的限位凸块带动顶推台架随油缸前后换步移动，从而增加顶推台架移动行程，大大提高了管节换步推进速度。

其余结构与实施例1相同。

实施例3：如图5所示，一种集成式推进装置，所述旋转挡板6的设置数量为至少四组，四组旋转挡板6对称设置在推进台架5内且旋转挡板6上均设置有轮齿，每侧的两组旋转挡板相啮合组成一组旋转轮且两组旋转轮组中的一组旋转挡板通过驱动杆和导向杆连接整体组成四杆机构，通过驱动杆驱动四杆机构中的两组旋转挡板，进而带动各自相啮合的旋转挡板，实现四组旋转挡板同步转动，整体结构设计巧妙，减少了多余驱动设备的安装，使得装置整体轻量化。

其余结构与实施例1相同。

实施例4：一种集成式推进装置的施工方法，包括以下步骤：

S1、如图6所示，首先将集成式推进装置吊入始发井中，通过调节承重丝杠12调整底架高度使管节轴线与隧道轴线同心，随后利用洞门顶推油缸2推动洞门密封台架1与洞门紧固；

S2、如图7所示，将管节吊入管节运输小车10上，通过左右移动管节，调节管节之间或管节与推进台架5之间的间距，通过管节顶推油缸4作用使管节顶推油缸4上的限位凸块与旋转挡板6接触，随后利用管节顶推油缸4伸出，利用旋转挡板4提供的反力带动推进台架5和管节向前顶进；

S3、如图8和图9所示，在管节顶推油缸4完全伸出后，利用驱动杆驱动旋转挡板6旋转90°使旋转挡板6内的限位槽对准限位凸块，此时管节顶推油缸4进行回收动作，待管节顶推油缸4完全回收后，旋转挡板6处于管节顶推油缸4上相邻限位凸块之间，最后利用驱动杆带动旋转挡板6复位；

S4、如图10所示，管节顶推油缸4复位后，再次启动伸出，重复步骤S2，完成二次管节向前顶进工序；

S5、如图11所示，待管节顶进到位后，缩回管节顶推油缸4，利用管节顶推油缸4上的限位凸块带动推进台架5复位，当管节顶推油缸4完全回收后，利用驱动杆驱动旋转挡板旋转90°，管节顶推油缸4上限位凸块穿过旋转挡板6，待管节顶推油缸4完全伸出后，旋转挡板6处于管节顶推油缸4上相邻限位凸块之间，此时利用驱动杆驱动旋转挡板6复位；

S6、如图12所示，重复步骤S5，通过管节顶推油缸4带动推进台架继续回收，完成一个完整顶进过程；

S7、重复步骤S2~S6，将管节依次顶入隧道内，完成管节在狭小空间内长距离顶进。

其余结构与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种集成式推进装置，包括洞门密封总成、底架总成和后靠墙，其特征在于，所述底架总成上活动设置有洞口密封总成和管节运输总成且底架总成上滑动设置有推进台架总成，推进台架总成与后靠墙（8）相连接。

2.根据权利要求1所述的集成式推进装置，其特征在于，所述底架总成包括底架（9），底架（9）上设置有滑轨，管节运输总成和推进台架总成均活动设置在对应的滑轨上，洞门密封总成活动设置在底架（9）前端，底架（9）下部设置有升降机构（12），底架（9）两端均设置有顶紧机构（13）。

3.根据权利要求2所述的集成式推进装置，其特征在于，所述推进台架总成包括推进台架（5）和行走机构（3），推进台架（5）通过动力机构与行走机构（3）相连接且动力机构与后靠墙（8）相连接，推进台架（5）和行走机构（3）均活动设置在底架总成的滑轨上。

4.根据权利要求3所述的集成式推进装置，其特征在于，所述动力机构包括管节顶推油缸（4），管节顶推油缸（4）的一端与行走机构（3）相连接，管节顶推油缸（4）的另一端穿过推进台架（5）与后靠墙（8）相连接；所述管节顶推油缸（4）上设置有限位凸块，推进台架（5）内设置有反力机构，反力机构与限位凸块相配合。

5.根据权利要求4所述的集成式推进装置，其特征在于，所述反力机构包括旋转挡板（6）、盖板（7）、导向杆和驱动杆，旋转挡板（6）活动设置在推进台架（5）内且旋转挡板（6）后部设置有盖板（7），盖板（7）安装在推进台架（5）上，旋转挡板（6）与导向杆相连接，驱动杆通过导向杆和旋转挡板（6）与推进台架（5）相配合；所述管节顶推油缸（4）穿过旋转挡板（6）与后靠墙（8）相连接，旋转挡板（6）与限位凸块相配合。

6.根据权利要求5所述的集成式推进装置，其特征在于，所述旋转挡板（6）的设置数量为至少两组，两组旋转挡板（6）对称设置在推进台架（5）内且两组旋转挡板（6）与对应的导向杆和驱动杆连接整体组成四杆机构。

7.根据权利要求5所述的集成式推进装置，其特征在于，所述旋转挡板（6）的设置数量为至少四组，四组旋转挡板（6）对称设置在推进台架（5）内，每侧的两组旋转挡板组成一组旋转轮组且每侧的两组旋转挡板（6）与导向杆和驱动杆连接整体组成四杆机构。

8.根据权利要求5所述的集成式推进装置，其特征在于，所述旋转挡板（6）的设置数量为至少四组，四组旋转挡板（6）对称设置在推进台架（5）内且旋转挡板（6）上均设置有轮齿，每侧的两组旋转挡板相啮合（6）组成一组旋转轮组且两组旋转轮组中的一组旋转挡板与导向杆和驱动杆连接整体组成四杆机构。

9.根据权利要求5~8中任意一项所述的集成式推进装置，其特征在于，所述旋转挡板（6）的形状为圆形且在旋转挡板（6）内开设有限位槽，限位槽与限位凸块相配合。

10.根据权利要求1或2所述的集成式推进装置，其特征在于，所述管节运输总成包括两组管节运输小车（10），两组管节运输小车（10）通过连杆（11）相连接且两组管节运输小车（10）活动设置在底架总成中的滑轨上；所述洞门密封总成包括洞门密封台架（1）和洞门顶推油缸（2），洞门密封台架（1）设置在底架总成中底架（9）的前端，洞门顶推油缸（2）固定安装在底架（9）上且洞门顶推油缸（2）与洞门密封台架（1）相连接。

11.根据权利要求1~8中任意一项所述的集成式推进装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、首先将集成式推进装置吊入始发井中，通过调节承重丝杠（12）调整底架高度使管节轴线与隧道轴线同心，随后利用洞门顶推油缸（2）推动洞门密封台架（1）与洞门紧固；

S2、将管节吊入管节运输小车（10）上，通过左右移动管节，调节管节之间或管节与推进台架（5）之间的间距，通过管节顶推油缸（4）作用使管节顶推油缸（4）上的限位凸块与旋转挡板（6）接触，随后利用管节顶推油缸（4）伸出，利用旋转挡板（4）提供的反力带动推进台架（5）和管节向前顶进；

S3、在管节顶推油缸（4）完全伸出后，利用驱动杆驱动旋转挡板（6）旋转90°使旋转挡板（6）内的限位槽对准限位凸块，此时管节顶推油缸（4）进行回收动作，待管节顶推油缸（4）完全回收后，旋转挡板（6）处于管节顶推油缸（4）上相邻限位凸块之间，最后利用驱动杆带动旋转挡板（6）复位；

S4、管节顶推油缸（4）复位后，再次启动伸出，重复步骤S2，完成二次管节向前顶进工序；

S5、待管节顶进到位后，缩回管节顶推油缸（4），利用管节顶推油缸（4）上的限位凸块带动推进台架（5）复位，当管节顶推油缸（4）完全回收后，利用驱动杆驱动旋转挡板旋转90°，管节顶推油缸（4）上限位凸块穿过旋转挡板（6），待管节顶推油缸（4）完全伸出后，旋转挡板（6）处于管节顶推油缸（4）上相邻限位凸块之间，此时利用驱动杆驱动旋转挡板（6）复位；

S6、重复步骤S5，通过管节顶推油缸（4）带动推进台架继续回收，完成一个完整顶进过程；

S7、重复步骤S2~S6，将管节依次顶入隧道内，完成管节在狭小空间内长距离顶进。

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