CN113027465A - 一种螺旋顶钻系统及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种螺旋顶钻系统及施工方法，该螺旋顶钻系统包括顶进装置、旋转装置、螺纹管帽和多节可拼接的螺纹管节，所述螺纹管节的外壁设有螺纹，多个所述螺纹管节头尾拼接后形成螺纹管体，所述螺纹管帽连接于所述螺纹管体的前端，所述旋转装置设于所述螺纹管体的后端用于带动所述螺纹管体和所述螺纹管帽转动，所述顶进装置设于所述旋转装置后端用于推动所述旋转装置、所述螺纹管体和所述螺纹管帽向前顶进；施工时，无需先进行钻引导孔、扩孔排土等工作，由此可以简化施工工序，增加顶进效率，缩短施工工期，降低施工安全和质量风险，降低管道破损和顶进设备过热损坏的风险，经济和社会效益明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及顶管领域，尤其是涉及一种螺旋顶钻系统及施工方法。
背景技术
目前的顶管法施工主要有出土顶管和挤土顶管，出土顶管施工又分人工出土顶管、泥水平衡顶管和土压平衡顶管和螺旋顶管。
现有的螺旋顶管施工需要六个步骤：
1、主顶装置安装于工作井后，对螺旋顶管机进行设定，并安装导向钻头和钻杆进行顶进作业；
2、安装变径接头准备扩孔作业；
3、安装排泥套管继续进行顶进作业；
4、安装螺旋排泥管，螺旋排泥管在排泥套管内进行顶进作业；
5、安装潜盾机；
6、铺设圆管。
上述步骤可以看出，现有螺旋顶管施工，需要配合的机械设备较多，施工步骤繁琐，导致工期较长，施工安全和质量风险大大提高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种螺旋顶钻系统及施工方法，施工时可减少螺旋顶管施工步骤、减少配合的机械设备，且无需出土，由此达到了缩短施工工期，降低施工安全和质量风险的有益效果。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种螺旋顶钻系统，包括顶进装置、旋转装置、螺纹管帽和多节可拼接的螺纹管节，所述螺纹管节的外壁设有螺纹，多个所述螺纹管节头尾拼接后形成螺纹管体，所述螺纹管帽连接于所述螺纹管体的前端，所述旋转装置设于所述螺纹管体的后端用于带动所述螺纹管体和所述螺纹管帽转动，所述顶进装置设于所述旋转装置后端用于推动所述旋转装置、所述螺纹管体和所述螺纹管帽向前顶进。
进一步的，上述方案中，所述旋转装置包括滑轨、滑座、旋转电机和转动头，所述滑轨与所述螺纹管体轴向平行设置，所述滑座滑动安装于所述滑轨上，所述顶进装置带动所述滑座在所述滑轨上直线往复移动；所述旋转电机固定安装在所述滑座上，所述旋转电机与所述转动头连接，所述转动头与所述螺纹管体可拆卸连接。
进一步的，上述方案中，所述顶进装置包括千斤顶后座和千斤顶，所述千斤顶后端与所述千斤顶后座连接，前端与所述滑座连接。
进一步的，上述方案中，每一所述螺纹管节的前端设有插销，后端设有与所述插销对应的插销孔，在进行拼接时，位于后端的所述螺纹管节的所述插销插入位于前端的所述螺纹管节的所述插销孔中从而使拼接后的整根所述螺纹管体能够同时转动。
一种螺旋顶钻施工方法，具体包括以下步骤：
S1.开挖工作井；
S2.在所述工作井内安装旋转装置、第一节带有螺纹管帽的螺纹管节和顶进装置，所述螺纹管帽朝顶进方向，所述顶进装置位于所述旋转装置后方；
S3.驱动所述旋转装置带动所述螺纹管节和螺纹管帽转动，驱动所述顶进装置推动所述旋转装置和螺纹管节整体朝顶进方向移动，直至顶进深度达到一个所述螺纹管节长度后，停止所述旋转装置的转动，驱动所述顶进装置带动所述旋转装置往后回缩；
S4.在所述旋转装置和已经被顶进的螺纹管节之间拼接新的螺纹管节形成螺纹管体，再次驱动所述旋转装置，将整个螺纹管体顶进，顶进深度达到一个所述螺纹管节长度后，再停止所述旋转装置的转动，驱动所述顶进装置带动所述旋转装置往后回缩；
S5.再次拼接新的螺纹管节，依此类推，实现逐节接长，将多节螺纹管节完成顶进，直至螺纹管体的长度达到施工要求。
进一步的，上述方案中，在安装所述旋转装置的滑轨时，先对所述工作井内的地基进行加固处理，再将滑轨紧固安装在经过加固的地基上。
进一步的，上述方案中，在安装所述顶进装置时，先对所述工作井内的侧壁进行加固处理，再将所述顶进装置的千斤顶后座紧固安装在所述工作井的侧壁上。
进一步的，上述方案中，在安装所述螺纹管节时，带有插销的一端朝前，开有插销孔的一端朝后，安装时，后一所述螺纹管节的插销对应插入前一所述螺纹管节的插销孔中，以此实现将相邻的两节所述螺纹管节拼接固定。
进一步的，上述方案中，所述旋转装置的转动头前端设有与所述螺纹管节的插销孔对应的插销，在安装好所述螺纹管节后，先驱动所述顶进装置推动所述插销插入所述插销孔内，再启动所述旋转装置转动。
进一步的，上述方案中，在安装好所述旋转装置和顶进装置后，需要对其进行调试校准。
本发明具有如下有益效果：本发明公开了一种螺旋顶钻系统及施工方法，该螺旋顶钻系统包括顶进装置、旋转装置、螺纹管帽和多节可拼接的螺纹管节，旋转装置可带动整个螺纹管体和螺纹管帽转动，顶进装置可推动整个螺纹管体和螺纹管帽向前顶进，且螺纹管节的外壁是带有螺纹的，由此，整根螺纹管体和螺纹管帽犹如一根旋入土内的螺钉一般，在顶进的同时不断螺旋旋入，由此可以有效减少了顶进阻力，且在施工时，无需先进行钻引导孔、扩孔排土等工作，由此可以简化施工工序，增加顶进效率，缩短施工工期，降低施工安全和质量风险，降低管道破损和顶进设备过热损坏的风险，经济和社会效益明显提高。
附图说明
图1为本发明的螺旋顶钻系统的结构示意图；
图2为本发明的螺纹管节的结构示意图；
图3为本发明的螺旋顶钻施工方法的作业流程图。
图中具体结构说明：1螺纹管体、11螺纹管节、12螺纹管帽、13螺纹、14插销、15插销孔、2旋转装置、21滑轨、22滑座、23旋转电机、24转动头、3顶进装置、31千斤顶、32千斤顶后座、4工作井。
具体实施方式
下面结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图1-2，一种螺旋顶钻系统，包括顶进装置3、旋转装置2、螺纹管帽12和多节可拼接的螺纹管节11，所述螺纹管节11的外壁设有螺纹13，多个所述螺纹管节11头尾拼接后形成螺纹管体1，所述螺纹管帽12连接于所述螺纹管体1的前端，所述旋转装置2设于所述螺纹管体1的后端用于带动所述螺纹管体1和所述螺纹管帽12转动，所述顶进装置3设于所述旋转装置2后端用于推动所述旋转装置2、所述螺纹管体1和所述螺纹管帽12向前顶进。由此，施工时，整根螺纹管体1和螺纹管帽12犹如一根旋入土内的螺钉一般，在顶进的同时不断螺旋旋入，由此可以有效减少了顶进阻力，且在施工时，无需先进行钻引导孔、扩孔排土等工作，由此可以简化施工工序，增加顶进效率，缩短施工工期，降低施工安全和质量风险，降低管道破损和顶进设备过热损坏的风险，经济和社会效益明显提高。
进一步的，上述方案中，所述旋转装置2包括滑轨21、滑座22、旋转电机23和转动头24，所述滑轨21与所述螺纹管体1轴向平行设置，所述滑座22滑动安装于所述滑轨21上，所述顶进装置3带动所述滑座22在所述滑轨21上直线往复移动；所述旋转电机23固定安装在所述滑座22上，所述旋转电机23与所述转动头24连接，所述转动头24与所述螺纹管体1可拆卸连接。则，通过滑轨21和滑座22可限制旋转电机23转动，给旋转电机23以稳定支撑，使旋转电机23只能沿滑轨21前后移动，保证旋转电机23能稳定带动转动头24转动。
进一步的，上述方案中，所述顶进装置3包括千斤顶后座32和千斤顶31，所述千斤顶31后端与所述千斤顶后座32连接，前端与所述滑座22连接。设置千斤顶后座32可给千斤顶31以稳定支撑，保证千斤顶31能稳定推动旋转装置2向前移动。
进一步的，上述方案中，每一所述螺纹管节11的前端设有插销14，后端设有与所述插销14对应的插销孔15，在进行拼接时，位于后端的所述螺纹管节11的所述插销14插入位于前端的所述螺纹管节11的所述插销孔15中从而使拼接后的整根所述螺纹管体1能够同时转动。
一种螺旋顶钻施工方法，此方法是基于上述方案的螺旋顶钻系统实现的，参照图3，具体包括以下步骤：
S1.开挖工作井4；
S2.在所述工作井4内安装旋转装置2、第一节带有螺纹管帽12的螺纹管节11和顶进装置3，所述螺纹管帽12朝顶进方向，所述顶进装置3位于所述旋转装置2后方；
S3.驱动所述旋转装置2带动所述螺纹管节11和螺纹管帽12转动，驱动所述顶进装置3推动所述旋转装置2和螺纹管节11整体朝顶进方向移动，直至顶进深度达到一个所述螺纹管节11长度后，停止所述旋转装置2的转动，驱动所述顶进装置3带动所述旋转装置2往后回缩；
S4.在所述旋转装置2和已经被顶进的螺纹管节11之间拼接新的螺纹管节11形成螺纹管体1，再次驱动所述旋转装置2，将整个螺纹管体1顶进，顶进深度达到一个所述螺纹管节11长度后，再停止所述旋转装置2的转动，驱动所述顶进装置3带动所述旋转装置2往后回缩；
S5.再次拼接新的螺纹管节11，依此类推，实现逐节接长，将多节螺纹管节11完成顶进，直至螺纹管体1的长度达到施工要求。
进一步的，上述方案中，在安装所述旋转装置2的滑轨21时，先对所述工作井4内的地基进行加固处理，再将滑轨21紧固安装在经过加固的地基上。对工作井3内的地基进行加固，可保证滑轨21能够稳固固定在工作井3内，保证滑轨21有足够强的抗扭强度。其中，对地基进行加固的方式可采用打地桩进行加固。
进一步的，上述方案中，在安装所述顶进装置3时，先对所述工作井4内的侧壁进行加固处理，再将所述顶进装置3的千斤顶后座32紧固安装在所述工作井4的侧壁上。同理，对工作井4的侧壁进行加固以支撑千斤顶后座32，可避免在顶进作业过程中千斤顶后座32往后陷入工作井4侧壁内。对工作井3的侧壁进行加固的方式可采用构建钢筋混凝土结构的方式进行。
进一步的，上述方案中，在安装所述螺纹管节11时，带有插销14的一端朝前，开有插销孔15的一端朝后，安装时，后一所述螺纹管节11的插销14对应插入前一所述螺纹管节11的插销孔15中，以此实现将相邻的两节所述螺纹管节11拼接固定。
进一步的，上述方案中，所述旋转装置2的转动头24前端设有与所述螺纹管节11的插销孔15对应的插销14，在安装好所述螺纹管节11后，先驱动所述顶进装置3推动所述插销14插入所述插销孔15内，再启动所述旋转装置23转动。
进一步的，上述方案中，在安装好所述旋转装置2和顶进装置3后，需要对其进行调试校准。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即但凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种螺旋顶钻系统，其特征在于：包括顶进装置、旋转装置、螺纹管帽和多节可拼接的螺纹管节，所述螺纹管节的外壁设有螺纹，多个所述螺纹管节头尾拼接后形成螺纹管体，所述螺纹管帽连接于所述螺纹管体的前端，所述旋转装置设于所述螺纹管体的后端用于带动所述螺纹管体和所述螺纹管帽转动，所述顶进装置设于所述旋转装置后端用于推动所述旋转装置、所述螺纹管体和所述螺纹管帽向前顶进。
2.如权利要求1所述的一种螺旋顶钻系统，其特征在于：所述旋转装置包括滑轨、滑座、旋转电机和转动头，所述滑轨与所述螺纹管体轴向平行设置，所述滑座滑动安装于所述滑轨上，所述顶进装置带动所述滑座在所述滑轨上直线往复移动；所述旋转电机固定安装在所述滑座上，所述旋转电机与所述转动头连接，所述转动头与所述螺纹管体可拆卸连接。
3.如权利要求2所述的一种螺旋顶钻系统，其特征在于：所述顶进装置包括千斤顶后座和千斤顶，所述千斤顶后端与所述千斤顶后座连接，前端与所述滑座连接。
4.如权利要求1所述的一种螺旋顶钻系统，其特征在于：每一所述螺纹管节的前端设有插销，后端设有与所述插销对应的插销孔，在进行拼接时，位于后端的所述螺纹管节的所述插销插入位于前端的所述螺纹管节的所述插销孔中从而使拼接后的整根所述螺纹管体能够同时转动。
5.一种螺旋顶钻施工方法，其特征在于，包括使用权利要求1-4任一项的螺旋顶钻系统，具体包括以下步骤：
S1.开挖工作井；
S2.在所述工作井内安装旋转装置、第一节带有螺纹管帽的螺纹管节和顶进装置，所述螺纹管帽朝顶进方向，所述顶进装置位于所述旋转装置后方；
S3.驱动所述旋转装置带动所述螺纹管节和螺纹管帽转动，驱动所述顶进装置推动所述旋转装置和螺纹管节整体朝顶进方向移动，直至顶进深度达到一个所述螺纹管节长度后，停止所述旋转装置的转动，驱动所述顶进装置带动所述旋转装置往后回缩；
S4.在所述旋转装置和已经被顶进的螺纹管节之间拼接新的螺纹管节形成螺纹管体，再次驱动所述旋转装置，将整个螺纹管体顶进，顶进深度达到一个所述螺纹管节长度后，再停止所述旋转装置的转动，驱动所述顶进装置带动所述旋转装置往后回缩；
S5.再次拼接新的螺纹管节，依此类推，实现逐节接长，将多节螺纹管节完成顶进，直至螺纹管体的长度达到施工要求。
6.如权利要求5所述的一种螺旋顶钻施工方法，其特征在于：在安装所述旋转装置的滑轨时，先对所述工作井内的地基进行加固处理，再将滑轨紧固安装在经过加固的地基上。
7.如权利要求5所述的一种螺旋顶钻施工方法，其特征在于：在安装所述顶进装置时，先对所述工作井内的侧壁进行加固处理，再将所述顶进装置的千斤顶后座紧固安装在所述工作井的侧壁上。
8.如权利要求5所述的一种螺旋顶钻施工方法，其特征在于：在安装所述螺纹管节时，带有插销的一端朝前，开有插销孔的一端朝后，安装时，后一所述螺纹管节的插销对应插入前一所述螺纹管节的插销孔中，以此实现将相邻的两节所述螺纹管节拼接固定。
9.如权利要求8所述的一种螺旋顶钻施工方法，其特征在于：所述旋转装置的转动头前端设有与所述螺纹管节的插销孔对应的插销，在安装好所述螺纹管节后，先驱动所述顶进装置推动所述插销插入所述插销孔内，再启动所述旋转装置转动。
10.如权利要求5所述的一种螺旋顶钻施工方法，其特征在于：在安装好所述旋转装置和顶进装置后，需要对其进行调试校准。
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Citations (5)
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| AU6065390A (en) * | 1989-07-12 | 1991-02-06 | Pont-A-Mousson S.A. | Pipe connection for advance working pipes laid underground by an advance working technique |
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