CN112983451B - 一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，有效的解决了现有技术在顶进顶管主机出洞过程中混凝土预制管节作为负环造价成本高、生产周期长、后期处理难度较大、处理吊装风险较高、周转性低的问题；其解决的技术方案是包括多组前后互相可拆卸连接的单环钢结构，每组单环钢结构均滑动连接在固定连接在地面的两个滑轨内，每组单环钢结构包括分别滑动连接在两个滑轨内的立撑，两个立撑下端均可拆卸连接有弧形的底撑，两个底撑之间通过连接梁相连，两个立撑上均可拆卸连接有钢支撑；本发明结构简洁，便于操作，可有效的实现顶管负环的周转循环使用，从而极大的降低了负环的造价和使用成本，后期周转吊装容易，实用性强。

Description

一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置

技术领域

本发明涉及顶管设备技术领域，具体是一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置。

背景技术

近年来随着城市化程度的提高，城市人口日益增多，为缓解交通拥挤状况，许多城市都需修建高架或隧道作为快速通道。为了避免破坏环境和影响现状交通，在城市主干道规划设计的隧道就不适合采用明挖法施工，而只能采用暗挖法施工。矩形顶管隧道施工具有地下空间利用率高，可实现浅覆土顶进施工。目前超大断面顶管机多为类矩形顶管，其顶管主机出洞时需要始发井负环顶进，现多为混凝土预制管节作为负环，在顶管主机出洞时需要将多个混凝土预制管节以此吊装进入始发井内并顶进，施工过程复杂，且受始发井内部空间限制，在顶进过程中只能在一个预制管节顶进结束后才能将另一端预制管节吊装进入始发井内。同时受施工安全规范的要求，预制管节不能悬停在高空等待顶进，这就导致每次预制管节的顶进都需要花费较长的时间。而每次顶管主机出洞往往需要八到九节负环，施工时间过长。

同时，因前期已经顶进几十节预制管节和顶管主机，故最后的负环预制管节受力较大，混凝土预制管节损耗较大，难以保证周转使用的强度，同时其周转使用转运、处理、吊装难度均较大。

而每次都重新制造混凝土预制管节则造价成本过高、生产周期长。

因此，亟需一种具有生产周期短、造价成本低、周转性强、重复利用价值高、易处理等特点的负环来替代预制管节作为负环使用。

综上，本发明提供一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置来解决上述问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，有效的解决了现有技术在顶进顶管主机出洞过程中混凝土预制管节作为负环造价成本高、生产周期长、后期处理难度较大、处理吊装风险较高、周转性低的问题。

本发明包括预制管节、顶铁，所述的顶铁一端和固定连接在始发井内的顶进油缸相连，其特征在于，包括多组前后互相可拆卸连接的单环钢结构，每组单环钢结构均滑动连接在固定连接在地面的两个滑轨内，每组所述的单环钢结构包括分别滑动连接在两个滑轨内的立撑，两个所述的立撑下端均可拆卸连接有弧形的底撑，两个所述的底撑之间通过连接梁相连，两个所述的立撑上均可拆卸连接有钢支撑；

多组单环钢前后互相连接形成支撑架，所述的支撑架中的端节和预制管节相连，多组单环钢结构中的末节和顶铁相连。

优选的，每个所述的单环钢结构内的两个立撑上端通过弧形梁相连，每个所述的单环钢结构内的两个底撑上均可拆卸连接有辅助梁，两个所述的辅助梁另一端均可拆卸连接在弧形梁上。

优选的，两个所述的滑轨上均滑动连接有定位小车，两个所述的定位小车上均可拆卸连接有定位连梁，两个所述的定位连梁另一端固定连接有同一个定位基座，所述的定位基座上转动连接有圆柱状的定位仓，所述的定位仓侧壁均匀的固定连通有四个定位油缸，四个所述的定位油缸另一端转动连接有管节导轮，所述的定位仓朝向单环钢结构的一端面上固定连接有导向锥壳，所述的定位仓和导向锥壳相对的一面固定连通有定位油泵；

每个所述的单环钢结构内的连接梁上可拆卸连接有竖梁，所述的竖梁另一端和相应的弧形梁可拆卸连接，所述的竖梁上可拆卸连接有导向锥。

优选的，所述的定位仓一端固定连接有导向筒，所述的导向筒另一端固定连通有所述的导向锥壳；

所述的导向锥一端固定连接有导向柱，所述的导向柱外径和所述导向筒内径相同，所述的导向柱一端开设有圆角。

优选的，所述的定位小车两侧均固定连接有刹停油缸，所述的刹停油缸置于定位小车外的一端固定连接有刹停橡胶垫；

所述的定位小车两侧均转动连接有可滑轨内侧壁接触的侧导轮。

优选的，每个所述的立撑下端均固定连接有滑动连接在滑轨内的定位块；

所述的滑轨两侧均滑动连接有微调油缸，所述的微调油缸一端和所述的定位块接触连接，所述的微调油缸另一端和固定连接在滑轨内部的油箱相连通，每个所述的滑轨一侧均固定连接有微调油泵，所述的微调油泵和相邻的微调油缸、油箱均连通。

优选的，两个所述的滑轨之间通过中空的连通道相连，所述的连通道同时和两个所述的油箱相连通，所述的连通道内滑动连接有两个调节密封块，两个调节密封块之间设置有转动连接在连通道内的电动双头螺杆，所述的电动双头螺杆同时和两个所述的调节密封块螺纹配合；

所述的连通道侧壁开设有调节孔，所述的调节孔靠近滑轨设置。

优选的，所述的导向柱置于导向筒内一端的侧壁均匀的固定连接有若干压力传感器，若干所述的压力传感器均和所述的微调油缸电连接，所述的微调油缸内集成有控制模块。

优选的，所述的立撑一端滑动连接有滑动基板，所述的滑动基板和所述的顶铁接触连接。

优选的，多组所述的单环钢结构可前后相连并分别拼合成1500mm、3000mm、6000mm的支撑架，在顶进过程中需以下步骤：

S1：先将第一个1500mm的支撑架置于预制管节和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进1500mm；

S2：将第二个1500mm的支撑架置于第一个1500mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进3000mm；

S3：拆除两个1500mm的支撑架并替换为第一个3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于第一个3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进4500mm；

S4：重复S2，此时预制管节顶进6000mm；

S5：拆除两个1500mm的支撑架并替换为第二个3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于第二个3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进7500mm；

S6：重复S2，此时预制管节顶进9000mm；

S7：拆除两个1500mm的支撑架和两个3000mm的支撑架，并替换为6000mm的支撑架和3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进10500mm；

顶进的支撑架规则为每两个1500mm的支撑架替换为一个3000mm的支撑架，两个3000mm的支撑架替换为一个6000mm的支撑架，直至接收井内顶管机完全出洞。

本发明针对现有技术在顶进顶管主机出洞过程中混凝土预制管节作为负环造价成本高、生产周期长、后期处理难度较大、处理吊装风险较高、周转性低的问题做出改进，具备以下有益效果：

1、通过可拆卸的立撑、底撑、连接梁、钢支撑和弧形梁拼装形成类矩形的单环钢结构，并将每组单环钢结构中的钢支撑相连从而形成钢结构的负环，有效的使得所有钢结构组件均可先行吊装进入始发井，并在始发井内同时实现顶进作业和钢结构组装，有效提高了施工效率，同时钢结构具备更高的强度和相对更轻的重量，便于吊装，同时可拆卸组装的钢结构负环便于周转使用，损坏或强度下降的零部件也便于及时更换，有效的在降低成本的同时提高了施工效率；

2、设置由定位仓、定位油缸、管节导轮、导向锥壳、导向柱组成的对中结构，使得每个单环钢结构和前一段管节在顶进接触前均能利用导向柱的圆角实现对中，从而保证顶进的准确和受力的均匀；

3、在定位柱端面设置若干压力传感器，并配合的设置微调油缸、油箱和微调油泵，从而辅助钢结构负环实现对中，有效的实现钢结构负环的精确定位；

4、设置双头螺杆和调节密封块，使得油箱容量可调节，从而实现微调油缸的初始位置调节，以适应不同定位块的宽度；

本发明结构简洁，便于操作，可有效的实现顶管负环的周转循环使用，从而极大的降低了负环的造价和使用成本，后期周转吊装容易，实用性强。

附图说明

图1为本发明立体示意图一。

图2为本发明主视示意图。

图3为本发明立体示意图二。

图4为本发明剖视示意图。

图5为本发明局部剖视示意图。

图6为本发明定位小车局部立体示意图。

图7为本发明定位仓及其相关结构剖视示意图。

图8为本发明定位仓及其相关结构立体示意图。

图9为本发明导向锥及其相关结构局部立体示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图9对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，本发明为一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，包括预制管节、顶铁，所述的顶铁一端和固定连接在始发井内的顶进油缸相连，该预制管节为需要顶进入地层内的混凝土管节，顶铁置于顶进油缸和预制管节之间，顶进油缸另一端固定连接在始发井内壁，此为现有技术中顶管法的常见技术设置，其特征在于，包括多组前后互相可拆卸连接的单环钢结构，多组单环钢结构置于顶铁和预制管节之间，预制管节为需要顶进入土层内的管节，而非负环管节，此时在外需顶进土层的预制管节多为七到八节，每节预制管节长度为1500mm，顶进油缸通过推动单环钢结构推动预制管节向土层内运动，每组单环钢结构均滑动连接在固定连接在地面的两个滑轨1内，滑轨1固定连接在地面，单环钢结构可沿着滑轨1滑动，参考图1、图2，每组所述的单环钢结构包括分别滑动连接在两个滑轨1内的立撑2，两个立撑2为竖向钢结构，为单环钢结构左右两侧的侧向支撑，两个所述的立撑2下端均可拆卸连接有弧形的底撑3，两个所述的底撑3之间通过连接梁4相连，连接梁4和两侧的底撑3共同构成单环钢结构的底部支撑，两个所述的立撑2上均可拆卸连接有钢支撑5，立撑2朝向单环钢结构内的一侧固定连接有若干托架，所述的钢支撑5放置在托架上并通过螺栓固定，钢支撑5为常见的中空圆柱状钢支撑5，钢支撑5的轴线和立撑2垂直，相邻的单环钢结构的钢支撑5相互之间通过螺栓相连，从而使得多个单环钢结构形成一个支撑架；

参考图1、图2、图3，每个所述的单环钢结构内的两个立撑2上端通过弧形梁6相连，弧形梁6作为单环钢结构的顶部支撑，使得每个单环钢结构均为一个类矩形的完整钢结构，便于均匀受力，每个所述的单环钢结构内的两个底撑3上均可拆卸连接有辅助梁7，两个所述的辅助梁7另一端均可拆卸连接在弧形梁6上，辅助梁7的设置用于稳定弧形梁6的端节，在单环钢结构内结合立撑2、底撑3和辅助梁7形成三角稳定支撑结构；

多组单环钢结构前后互相连接形成支撑架，每个钢支撑5长度为500mm，三组单环钢结构组成1500mm的支撑架备用，该尺寸和一节预制管节长度相同，六组单环钢结构组成3000mm的支撑架备用，十二组单环钢结构组成6000mm的支撑架备用，所述的支撑架中的端节和预制管节相连，多组单环钢结构中的末节和顶铁相连，在顶进过程中，支撑架中的一端的单环钢结构和预制管节接触，支撑架中的另一端单环钢结构和顶铁接触；

本装置在顶进过程中需以下步骤：

S1：先将第一个1500mm的支撑架置于预制管节和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进1500mm；

S2：将第二个1500mm的支撑架置于第一个1500mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进3000mm；

S3：拆除两个1500mm的支撑架并替换为第一个3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于第一个3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进4500mm；

S4：重复S2，此时预制管节顶进6000mm；

S5：拆除两个1500mm的支撑架并替换为第二个3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于第二个3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进7500mm；

S6：重复S2，此时预制管节顶进9000mm；

S7：拆除两个1500mm的支撑架和两个3000mm的支撑架，并替换为6000mm的支撑架和3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进10500mm；

顶进的支撑架规则为每两个1500mm的支撑架替换为一个3000mm的支撑架，两个3000mm的支撑架替换为一个6000mm的支撑架，直至接收井内顶管机完全出洞，即当存在两个1500mm的支撑架时，在顶进结束后将两个1500mm的支撑架替换为一个3000mm的支撑架，同时在添加一个1500mm的支撑架，当存在两个3000mm的支撑架时，在顶进结束后将两个3000mm的支撑架更换为一个6000mm的支撑架，之后再添加一个1500mm的支撑架；

上述工序中，因受始发井内部空间的限制和留在始发井内最后的几节预制管节的长度限制，同时还受到顶进油缸的进程限制，每次只能添加一个1500mm的支撑架，在上述工序中满足条件就更换更长的支撑架用于保证受力的均匀，一体的支撑架更容易受力和顶进，从而能降低相邻支撑架间微小的交错可能导致的顶进力传递不均匀的情况；

在S1之前，需先将所有所需的支撑架的立撑2、底撑3、连接梁4等组件吊装进入始发井内；

需注意的是，在S1之前可先将各个尺寸的支撑架先行组装，以便于后续使用，为缩短施工时间，也可先行拼装一个1500mm的支撑架，之后在顶进作业中同时拼装。

实施例二，在实施例一的基础上，参考图1、图3，两个所述的滑轨1上均滑动连接有定位小车8，两个所述的定位小车8上均可拆卸连接有定位连梁9，两个所述的定位连梁9另一端固定连接有同一个定位基座10，所述的定位基座10上转动连接有圆柱状的定位仓11，定位小车8可沿着滑轨1运动，通过定位连梁9和定位基座10带动定位仓11同步运动，定位仓11为中空的圆柱状仓体，定位基座10为半环状基座，定位仓11和定位基座10转动连接处设置有大型轴承，所述的定位仓11侧壁均匀的固定连通有四个定位油缸12，四个所述的定位油缸12另一端转动连接有管节导轮13，四个定位油缸12和定位仓11内均充满液压油，所述的定位仓11朝向单环钢结构的一端面上固定连接有导向锥壳14，导向锥壳14为圆锥状中空无顶外壳，导向锥壳14开口一端朝向单环钢结构，所述的定位仓11和导向锥壳14相对的一面固定连通有定位油泵15，所述的定位油泵15和外接电源相连并受无线遥控器控制，定位油泵15另一端和固定连接在定位仓11上的储油仓相连通；

每个所述的单环钢结构内的连接梁4上可拆卸连接有竖梁16，所述的竖梁16另一端和相应的弧形梁6可拆卸连接，所述的竖梁16上可拆卸连接有导向锥17，竖梁16上下两端分别通过螺栓固定连接在弧形梁6和连接梁4的正中，导向锥17固定连接在竖梁16的正中，从而使得导向锥17位于单环钢结构的中心处，导向锥17为实心圆锥体且尖端朝向导向锥壳14；

本实施例在具体使用时，先推动定位小车8将定位仓11和定位油缸12推入预制管节内，之后通过遥控器控制定位油泵15向定位仓11内充油，从而带动四个定位油缸12伸出，在定位油缸12和管节导轮13的作用下，定位仓11最终会固定在预制管节的中心位置；

之后当顶进油缸推动支撑架向预制管节运动时，导向锥17会先和导向锥壳14接触，并在顶进油缸推动支撑架运动的过程中，在导向锥17尖端和导向锥壳14的导向作用下，当支撑架和预制管节接触时，保证支撑架的中轴线和预制管节的中轴线同轴重合。

实施例三，在实施例二的基础上，所述的定位仓11一端固定连接有导向筒18，导向筒18为中空筒状结构，一端和定位仓11连接，另一端和导向锥壳14窄口处连通，所述的导向筒18另一端固定连通有所述的导向锥壳14；

所述的导向锥17一端固定连接有导向柱19，所述的导向柱19外径和所述导向筒18内径相同，所述的导向柱19一端开设有圆角，当导向锥17进入导向锥壳14内时，导向柱19先可导向锥壳14内侧壁接触，在圆角的导向作用下，导向柱19逐渐和导向筒18同轴，从而使得支撑架的中轴线和预制管节的中轴线同轴重合，当支撑架和预制管节接触时，导向柱19进入导向筒18内，导向锥17外侧壁和导向锥壳14内侧壁接触；

需注意的是，导向筒18是通过螺栓固定连接在导向锥壳14上的，导向筒18和导向锥壳14为一体连接，每个支撑架一端安装有导向锥17，另一端则安装有导向筒18和导向锥壳14，具体的，支撑架另一端同样固定连接有定位连梁9，且定位连梁9两端分别固定连接在弧形梁6和连接梁4的正中，导向筒18也固定连接在定位连梁9的正中，从而保证后续添加的支撑架均能保持同轴；

还需注意的是，参考图2、图6、图7，为保证稳定，设置了两组定位连梁9和定位基座10，但因定位仓11和定位油缸12需要进入预制管节内，故两组定位连梁9位于定位油缸12和定位仓11之间的一组定位连梁9和定位小车8、定位基座10之间为可拆卸连接，并在定位仓11进入预制管节内时将该组定位连梁9拆卸。

实施例四，在实施例二的基础上，参考图6，所述的定位小车8两侧均固定连接有刹停油缸20，所述的刹停油缸20置于定位小车8外的一端固定连接有刹停橡胶垫21，刹停橡胶垫21上开设有摩擦纹，从而增大摩擦力，保证定位，刹停油缸20的设置用于使得定位小车8能够稳定的固定在滑轨1内，当刹停油缸20上固定连接有刹停油泵，刹停油泵和刹停油缸20相连通，刹停油泵同时和外接电源连通并受无线遥控器控制，刹停油缸20在收起时，刹停橡胶垫21和滑轨1侧壁并不接触；

所述的定位小车8两侧均转动连接有和滑轨1内侧壁接触的侧导轮22，侧导轮22的设置用于保证定位小车8和滑轨1侧壁之间的顺滑行走。

实施例五，在实施例四的基础上，每个所述的立撑2下端均固定连接有滑动连接在滑轨1内的定位块23，定位块23的设置用于保证立撑2能够更好的放置在滑轨1内，同时也便于立撑2更好的在滑轨1内滑动；

参考图5，所述的滑轨1两侧均滑动连接有微调油缸24，所述的微调油缸24一端和所述的定位块23接触连接，微调油缸24的设置用于配合导向锥17和导向锥壳14实现支撑架的横向微调，从而保证支撑架的中轴线和预制管节的中轴线同轴重合，所述的微调油缸24另一端和固定连接在滑轨1内部的油箱25相连通，两侧的微调油缸24和油箱25内均充满液压油，每个所述的滑轨1一侧均固定连接有微调油泵26，所述的微调油泵26和相邻的微调油缸24、油箱25均连通，微调油泵26和外接电源相连并受无线遥控器控制，微调油泵26控制箱一侧的微调油缸24内充油时会将油箱25内的油抽出，从而实现一侧的微调油缸24伸出的同时另一侧的微调油缸24同步收回；

两个所述的滑轨1之间通过中空的连通道27相连，连通道27将两侧的滑轨1相连，所述的连通道27同时和两个所述的油箱25相连通，所述的连通道27内滑动连接有两个调节密封块28，两个调节密封块28可连通道27内侧壁密封相连，两个调节密封块28之间设置有转动连接在连通道27内的电动双头螺杆29，电动双头螺杆29和外接电源相连并受无线遥控器控制，所述的电动双头螺杆29同时和两个所述的调节密封块28螺纹配合，调节密封块28朝向电动双头螺杆29的一端开设有螺纹孔，电动双头螺杆29两端分别置于两个螺纹孔内，使得电动双头螺杆29转动可带动两个调节密封块28相互靠近或相机远离，所述的连通道27侧壁开设有调节孔30，所述的调节孔30靠近滑轨1设置，活动设置的调节密封块28用于调节油箱25的容量，调节孔30的设置便于工作人员向油箱25内充油，该设置用于调节两侧的微调油缸24之间的宽度，从而适应不同规格的定位块23。

实施例六，在实施例五的基础上，所述的导向柱19置于导向筒18内一端的侧壁均匀的固定连接有若干压力传感器，压力传感器设置在导向柱19的圆角侧，压力传感器朝向外部的一侧的接触板为弧形板，从而保证压力传感器和圆角的表面光滑，若干所述的压力传感器均和所述的微调油缸24电连接，所述的微调油缸24内集成有控制模块，压力传感器将实时监测的各处压力值发送至控制模块，控制模块根据各处压力值的差控制微调油泵26的工作状态，当各处压力值一致时，则证明支撑架的中轴线和预制管节的中轴线同轴重合。

实施例七，在实施例一的基础上，所述的立撑2一端滑动连接有滑动基板31，所述的滑动基板31和所述的顶铁接触连接，参考图1、图2，立撑2下端开设有滑动窗，滑动窗内部上下两端面均转动连接有被动轮，所述的滑动基板31滑动连接在滑动窗内，滑动基板31上下两端均和被动轮接触，滑动基板31的宽度小于滑动窗的宽度，该设置可使得支撑架在左右微调时，可保证顶进油缸始终能够为支撑架提供顶进的力，同时不会对支撑架微调对中造成影响。

本发明在具体使用时，可先将滑轨1放置在预制管节前，并将定位仓11和定位油缸12置于预制管节内，之后，控制定位油泵15启动向四个定位油缸12内充油，当管节导轮13和预制管节内侧壁接触且定位油缸12无法继续伸出时，则证明定位仓11已经卡紧，定位仓11居中，在定位仓11位置出现微小变化的同时，滑轨1也会在定位基座10、定位连梁9和定位小车8的作用下微调并实现对正，之后将滑轨1固定在地面即可；

之后一次将各个支撑架放入并将预制管节逐渐顶进；

当顶进油缸推动支撑架向预制管节运动时，导向锥17会先和导向锥壳14接触，并在顶进油缸推动支撑架运动的过程中，在导向柱19圆角和导向锥壳14接触，压力传感器将实时压力监测值发送至控制模块，控制模块从而根据压力值的差控制微调油泵26工作，从而通过微调油缸24带动支撑架左右微调，同时导向锥壳14和导向柱19也能起到辅助导向微调的作用，在双重微调作用下，当支撑架和预制管节接触时，保证支撑架的中轴线和预制管节的中轴线同轴重合。

本发明针对现有技术在顶进顶管主机出洞过程中混凝土预制管节作为负环造价成本高、生产周期长、后期处理难度较大、处理吊装风险较高、周转性低的问题做出改进，具备以下有益效果：

1、通过可拆卸的立撑、底撑、连接梁、钢支撑和弧形梁拼装形成类矩形的单环钢结构，并将每组单环钢结构中的钢支撑相连从而形成钢结构的负环，有效的使得所有钢结构组件均可先行吊装进入始发井，并在始发井内同时实现顶进作业和钢结构组装，有效提高了施工效率，同时钢结构具备更高的强度和相对更轻的重量，便于吊装，同时可拆卸组装的钢结构负环便于周转使用，损坏或强度下降的零部件也便于及时更换，有效的在降低成本的同时提高了施工效率；

2、设置由定位仓、定位油缸、管节导轮、导向锥壳、导向柱组成的对中结构，使得每个单环钢结构和前一段管节在顶进接触前均能利用导向柱的圆角实现对中，从而保证顶进的准确和受力的均匀；

3、在定位柱端面设置若干压力传感器，并配合的设置微调油缸、油箱和微调油泵，从而辅助钢结构负环实现对中，有效的实现钢结构负环的精确定位；

4、设置双头螺杆和调节密封块，使得油箱容量可调节，从而实现微调油缸的初始位置调节，以适应不同定位块的宽度；

本发明结构简洁，便于操作，可有效的实现顶管负环的周转循环使用，从而极大的降低了负环的造价和使用成本，后期周转吊装容易，实用性强。

Claims (10)

1.一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，包括预制管节、顶铁，所述的顶铁一端和固定连接在始发井内的顶进油缸相连，其特征在于，包括多组前后互相可拆卸连接的单环钢结构，每组单环钢结构均滑动连接在固定连接在地面的两个滑轨(1)内，每组所述的单环钢结构包括分别滑动连接在两个滑轨(1)内的立撑(2)，两个所述的立撑(2)下端均可拆卸连接有弧形的底撑(3)，两个所述的底撑(3)之间通过连接梁(4)相连，两个所述的立撑(2)上均可拆卸连接有钢支撑(5)；

多组单环钢结构前后互相连接形成支撑架，所述的支撑架中的前端和预制管节相连，支撑架中的末节和顶铁相连。

2.根据权利要求1所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，每个所述的单环钢结构内的两个立撑(2)上端通过弧形梁(6)相连，每个所述的单环钢结构内的两个底撑(3)上均可拆卸连接有辅助梁(7)，两个所述的辅助梁(7)另一端均可拆卸连接在弧形梁(6)上。

3.根据权利要求2所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，两个所述的滑轨(1)上均滑动连接有定位小车(8)，两个所述的定位小车(8)上均可拆卸连接有定位连梁(9)，两个所述的定位连梁(9)另一端固定连接有同一个定位基座(10)，所述的定位基座(10)上转动连接有圆柱状的定位仓(11)，所述的定位仓(11)侧壁均匀的固定连通有四个定位油缸(12)，四个所述的定位油缸(12)另一端转动连接有管节导轮(13)，所述的定位仓(11)朝向单环钢结构的一端面上固定连接有导向锥壳(14)，所述的定位仓(11)和导向锥壳(14)相对的一面固定连通有定位油泵(15)；

每个所述的单环钢结构内的连接梁(4)上可拆卸连接有竖梁(16)，所述的竖梁(16)另一端和相应的弧形梁(6)可拆卸连接，所述的竖梁(16)上可拆卸连接有导向锥(17)。

4.根据权利要求3所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，所述的定位仓(11)一端固定连接有导向筒(18)，所述的导向筒(18)另一端固定连通有所述的导向锥壳(14)；

所述的导向锥(17)一端固定连接有导向柱(19)，所述的导向柱(19)外径和所述导向筒(18)内径相同，所述的导向柱(19)一端开设有圆角。

5.根据权利要求3所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，所述的定位小车(8)两侧均固定连接有刹停油缸(20)，所述的刹停油缸(20)置于定位小车(8)外的一端固定连接有刹停橡胶垫(21)；

所述的定位小车(8)两侧均转动连接有可与滑轨(1)内侧壁接触的侧导轮(22)。

6.根据权利要求4所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，每个所述的立撑(2)下端均固定连接有滑动连接在滑轨(1)内的定位块(23)；

所述的滑轨(1)两侧均滑动连接有微调油缸(24)，所述的微调油缸(24)一端和所述的定位块(23)接触连接，所述的微调油缸(24)另一端和固定连接在滑轨(1)内部的油箱(25)相连通，每个所述的滑轨(1)一侧均固定连接有微调油泵(26)，所述的微调油泵(26)和相邻的微调油缸(24)、油箱(25)均连通。

7.根据权利要求6所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，两个所述的滑轨(1)之间通过中空的连通道(27)相连，所述的连通道(27)同时和两个所述的油箱(25)相连通，所述的连通道(27)内滑动连接有两个调节密封块(28)，两个调节密封块(28)之间设置有转动连接在连通道(27)内的电动双头螺杆(29)，所述的电动双头螺杆(29)同时和两个所述的调节密封块(28)螺纹配合；

所述的连通道(27)侧壁开设有调节孔(30)，所述的调节孔(30)靠近滑轨(1)设置。

8.根据权利要求7所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，所述的导向柱(19)置于导向筒(18)内一端的侧壁均匀的固定连接有若干压力传感器，若干所述的压力传感器均和所述的微调油缸(24)电连接，所述的微调油缸(24)内集成有控制模块。

9.根据权利要求3-8中任一所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，所述的立撑(2)一端滑动连接有滑动基板(31)，所述的滑动基板(31)和所述的顶铁接触连接。

10.根据权利要求1所述的一种超大断面类矩形顶管施工钢结构负环引用的装置，其特征在于，多组所述的单环钢结构可前后相连并分别拼合成1500mm、3000mm、6000mm的支撑架，在顶进过程中需以下步骤：

S1：先将第一个1500mm的支撑架置于预制管节和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进1500mm；

S2：将第二个1500mm的支撑架置于第一个1500mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进3000mm；

S3：拆除两个1500mm的支撑架并替换为第一个3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于第一个3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进4500mm；

S4：重复S2，此时预制管节顶进6000mm；

S5：拆除两个1500mm的支撑架并替换为第二个3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于第二个3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进7500mm；

S6：重复S2，此时预制管节顶进9000mm；

S7：拆除两个1500mm的支撑架和两个3000mm的支撑架，并替换为6000mm的支撑架和3000mm的支撑架，之后将拆下的第一个1500mm的支撑架置于3000mm的支撑架和顶铁之间，之后启动顶进油缸顶进至极限后收回，此时预制管节顶进10500mm；

顶进的支撑架规则为每两个1500mm的支撑架替换为一个3000mm的支撑架，两个3000mm的支撑架替换为一个6000mm的支撑架，直至接收井内顶管机完全出洞。

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