CN113915407A - 一种适用于砂土地层顶管装置及顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种适用于砂土地层顶管装置及顶管施工方法，属于管道施工技术领域，其固定连接在工作井底部的导轨、滑动连接在导轨上的顶铁、固定连接在工作井底部的后靠座、固定连接在后靠座上的液压油缸以及用于连接液压油缸活塞杆和顶铁的连接机构；液压油缸活塞杆滑动方向与导轨平行，顶铁上的开设有安装孔，连接机构包括固定连接在安装孔内壁上的连接齿条、固定连接在液压油缸活塞杆侧面上的安装套、转动连接在安装套内部的锁定组件以及滑动连接在安装套内部用于控制锁定组件的控制组件，齿条与导轨平行，锁定组件与连接齿条卡接。本申请具有在顶进过程中，工作人员只需要操作控制组件即可，操作简单，提高施工的效率的效果。
Description
技术领域
本申请涉及管道施工的技术领域，尤其是涉及一种适用于砂土地层顶管装置及顶管施工方法。
背景技术
顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。相关技术中通常使用采用液压油缸将管节顶入掘进机形成的孔洞中形成衬砌。
针对上述中的相关技术，发明人认为有缺陷：在管节的推进过程中使用一块钢板将液压油缸的活塞杆与顶铁卡接在一起，推进过程中通常需要工作人员多次调节卡接钢板的位置，操作繁琐，工作人员劳动强度较高，影响施工效率。
发明内容
为了在推进过程中简化工作人员的操作，降低工作人员的劳动强度，提高施工效率，本申请提供一种适用于砂土地层顶管装置及顶管施工方法。
第一方面，本申请提供一种适用于砂土地层顶管装置，采用如下的技术方案：
一种适用于砂土地层顶管装置，包括固定连接在工作井底部的导轨、滑动连接在导轨上的顶铁、固定连接在工作井底部的后靠座、固定连接在后靠座上的液压油缸以及用于连接液压油缸活塞杆和顶铁的连接机构；
所述液压油缸活塞杆滑动方向与导轨平行，所述顶铁上的开设有安装孔，所述连接机构包括固定连接在安装孔内壁上的连接齿条、固定连接在液压油缸活塞杆侧面上的安装套、转动连接在安装套内部的锁定组件以及滑动连接在安装套内部用于控制锁定组件的控制组件，所述齿条与导轨平行，所述锁定组件与连接齿条卡接。
通过采用上述技术方案，顶铁在导轨上滑动，后靠座为液压油缸提供支撑，连接机构将液压油缸的活塞杆与顶铁连接在一起，工作人员可以通过控制组件控制连接机构，液压油缸的活塞杆推出时，连接机构可以控制活塞杆只能推动顶铁，不能将顶铁带回，当需要将顶铁带回时，工作人员通过控制组件改变连接机构从而使活塞杆只能带回顶铁不能推出顶铁，在顶进过程中，工作人员只需要操作控制组件即可，操作简单，提高了施工的效率。
可选的，所述安装套的侧面上开设有安装槽，所述锁定组件两个铰接在安装槽槽壁上的从动件和铰接在两个从动件中间的驱动件，两个所述从动件远离连接齿条的一端铰接在安装槽的内壁上，所述驱动件驱动两个从动件中一个的自由端与连接齿条卡接，两个所述从动件的自由端分别指向连接齿条的两端。
通过采用上述技术方案，在顶进顶铁的过程中，工作人员通过调节驱动件的角度来控制两个从动件中的一个与连接齿条卡接，从而控制液压油缸的活塞杆与顶铁的连接方式，当指向活塞杆前进方向的从动件与连接齿条连接时，液压油缸只能推定顶铁，反之液压油缸只能收回顶铁。
可选的，所述从动件铰接端距离连接齿条的距离小于从动件的长度。
通过采用上述技术方案，当驱动件带动从动件转动时，可以保证从动件的自由端能够与连接齿条卡接，从而保证锁定组件能够与连接齿条卡接。
可选的，所述从动件与安装槽的槽壁之间设置有复位弹簧。
通过采用上述技术方案，从动件在复位弹簧弹力的作用下抵接在驱动件的侧面上，当驱动件转动时，驱动件压缩一个驱动件使之远离连接齿条，另一个从动件在复位弹簧弹力的作用下始终抵接在驱动件的侧面上并开始靠近连接齿条并将卡接在齿条上。
可选的，所述驱动件为强磁铁，所述从动件为铁或者磁铁制成。
通过采用上述技术方案，驱动件为强磁铁，在磁场的作用下两个从动组件均吸附在驱动件的侧面上，当驱动件转动使一个从动件脱离连接齿条时，另一个从动件在磁场的作用下靠近连接齿条并与连接齿条卡接。
可选的，所述驱动件上固定连接有驱动杆，所述安装套的内部开设有预留孔，所述预留孔与安装槽相通，所述控制组件固定连接在预留孔的内壁上，所述控制组件与驱动杆滑动连接并通过驱动杆驱动驱动件转动。
通过采用上述技术方案，工作人员在控制驱动件转动时，可以通过控制组件推动驱动杆转动，驱动杆带动驱动件转动，工作人员通过控制组件拨动驱动杆从而控制从动件的位置。
可选的，所述控制组件包括固定连接在预留孔内壁上的气缸，所述气缸的活塞杆穿过预留孔并与驱动杆滑动连接。
通过采用上述技术方案，气缸的活塞杆在伸缩时，气缸的活塞杆可以带动驱动杆转动。
可选的，所述驱动杆上开设有滑槽，所述气缸活塞杆上固定连接有连接杆，所述连接杆滑动连接在滑槽的内部。
第二方面，本申请提供一种适用于砂土地层的顶管施工方法，采用如下的技术方案：
一种适用于砂土地层的顶管施工方法，包括以下步骤：
a. 打井；工作人员在施工段的两端分别开挖一个工作井和一个接收井；
b. 设备安装；工作人员在工作井的底部铺设导轨，在工作井远离施工段的侧面处安装后靠座，将液压油缸安装在后靠座上，在导轨上安装顶铁，通过连接机构将液压油缸的活塞杆与顶铁连接；
c. 顶管钻头顶进；工作人员将顶管钻头放置在顶铁的前方，启动液压油缸，液压油缸的活塞杆推出推动顶铁和顶管钻头前进并将顶管钻头送进带埋设管道的土层中；
d. 管道顶进；工作人员将管道放置在指定位置处，之后启动液压油缸，液压油缸的活塞杆推动顶铁和管道移动，将管道推进土层中；
e. 取出顶管钻头；在将工作井和接收井之间的管道铺设好之后，工作人员在接收井中将顶管钻头拆下。
可选的，所述步骤c和d中，工作人员在使用液压油缸顶进顶管钻头或者管道时，工作人员通过控制组件控制与连接齿条卡接的从动件，从而控制液压油缸只能推动顶铁，在安装新的管道时，液压油缸只能将顶铁带回，为放置管道提供空间。
通过采用上述技术方案，在液压油缸工作过程中，工作人员只需要通过控制组件控制连接机构，通过连接机构来控制液压油缸活塞杆与顶铁的连接关系，操作简单，劳动强度较低，可以有效地提高施工效率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.顶铁在导轨上滑动，后靠座为液压油缸提供支撑，连接机构将液压油缸的活塞杆与顶铁连接在一起，工作人员可以通过控制组件控制连接机构，液压油缸的活塞杆推出时，连接机构可以控制活塞杆只能推动顶铁，不能将顶铁带回，当需要将顶铁带回时，工作人员通过控制组件改变连接机构从而使活塞杆只能带回顶铁不能推出顶铁，在顶进过程中，工作人员只需要操作控制组件即可，操作简单，提高了施工的效率；
2.在顶进顶铁的过程中，工作人员通过调节驱动件的角度来控制两个从动件中的一个与连接齿条卡接，从而控制液压油缸的活塞杆与顶铁的连接方式，当指向活塞杆前进方向的从动件与连接齿条连接时，液压油缸只能推定顶铁，反之液压油缸只能收回顶铁；
3.工作人员在控制驱动件转动时，可以通过控制组件推动驱动杆转动，驱动杆带动驱动件转动，工作人员通过控制组件拨动驱动杆从而控制从动件的位置。
附图说明
图1是本申请实施例1的整体结构示意图。
图2是本申请实施例1中连接机构的结构示意图。
图3是本申请实施例1中控制组件的结构示意图。
图4是本申请实施例2中连接机构的结构示意图。
附图标记说明：1、导轨；2、顶铁；21、安装孔；211、安装槽；22、预留孔；3、后靠座；4、液压油缸；5、连接机构；51、锁定组件；511、从动件；512、驱动件；5121、驱动杆；513、复位弹簧；52、安装套；53、连接齿条；54、控制组件；541、气缸；542、连接杆。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种适用于砂土层顶管装置。
实施例1
参照图1，一种适用于砂土层顶管装置包括铺设在工作井底部的导轨1、滑动安装在导轨1上的顶铁2、使用固定安装在工作井侧面上的后靠座3、使用螺栓安装在后靠座3上的液压油缸4以及连接液压油钢活塞杆和顶铁2的连接机构5。液压油缸4活塞杆的滑动方向与导轨1平行，在顶铁2上开设有安装孔21，液压油缸4的活塞杆穿过安装孔21。
在施工时，液压油缸4需要分两次推进顶铁2，分两次将顶铁2收回。在第一次推进顶铁2时，液压油缸4的活塞杆靠近后靠座3的端部通过连接机构5与顶铁2卡接，当第一次推进结束之后，液压油缸4的伸缩杆收回，在液压油缸4伸缩杆收回的过程中不会带动顶铁2移动，当液压油缸4的活塞杆收回之后再次伸出，从而再次推进顶铁2；当需要将顶铁2收回时，工作人员调节连接机构5，使液压油缸4的活塞杆能够将顶铁2收回。在顶进过程中，工作人员只需要调节连接机构5即可，操作简单，提高了施工效率。
参照图1和2，在顶铁2上开设有两个方形的安装孔21，液压油缸4的活塞杆穿过安装孔21，连接机构5将液压油缸4的活塞杆与顶铁2连接在一起。在安装孔21的内壁上开设有安装才，连接机构5包括安装在安装槽211内部的锁定组件51、使用螺栓安装在液压油缸4活塞杆上的安装套52、焊接在安装套52上的连接齿条53和安装在顶铁2内部用于控制锁定组件51的控制组件54。连接齿条53水平设置，控制组件54控制锁定组件51并使锁定组件51与连接齿条53卡接。
参照图2，在安装套52靠近连接齿条53的侧面上开设有安装槽211，锁定组件51安装在安装槽211的内部。锁定组件51包括两个一端铰接在安装槽211槽壁上的从动件511和一个一端铰接在从动件511中间的驱动件512，两个从动件511分别设置在驱动件512的两侧，两个从动件511的两端分别指向连接齿条53的两端，两个从动件511关于驱动件512对称，两个从动件511的自由端靠近连接齿条53。
驱动件512的横截面形状为三角形，驱动件512的一角铰接在安装槽211的槽壁上，驱动件512的另外两个角分别指向两个从动件511。在从动件511和安装槽211槽壁之间安装有复位弹簧513，在复位弹簧513的作用下，两个从顶件分别抵接在驱动件512的两个角上。
当工作人员通过控制组件54转动驱动件512时，驱动件512压缩一个从动件511，使之自由端脱离连接齿条53，另一个从动件511在弹簧的作用下始终抵接在驱动件512的侧面上，从而使另一个从动件511的自由端与连接齿条53卡接。此时液压油缸4的活塞杆只能通过连接机构5带动顶铁2朝向一个方向移动，当需要带动顶铁2朝向另一个方向移动时，工作人员转动驱动件512，使另一个连接件与连接齿条53卡接，从而使液压油缸4的活塞杆带动顶铁2朝向另一个方向移动。
参照图3，在顶铁2的内部开设有预留孔22，预留孔22与安装槽211相通。控制组件54包括使用螺栓安装在预留孔22内部的气缸541以及焊接在气缸541活塞杆上的连接杆542。在驱动件512上焊接有一根驱动杆5121，在驱动杆5121上开设有滑槽，连接杆542插设在滑槽的内部。
工作人员需要改变与连接齿条53卡接的从动件511时，启动气缸541，气缸541的活塞杆带动连接杆542滑动，连接杆542在滑槽的内部带动驱动杆5121转动，驱动杆5121带动驱动件512转动，从而改变与连接齿条53卡接的从动件511。
实施例1的实施原理为：在顶铁2顶进的过程中，工作人员通过气缸541调整驱动件512的位置，使靠近液压油缸4活塞杆前端的从动件511与连接齿条53卡接，液压油缸4的活塞杆前进时，带动顶铁2前进，液压油缸4收回时，顶铁2的位置不会改变；在顶铁2收回时，工作人员通过气缸541调整从动件511的位置，使靠近液压油缸4后端的从动件511与连接齿条53卡接，在液压油缸4的活塞杆运动时，只能带动顶铁2收回。
实施例2
参照图4，本实施例与实施例1的不同之处在于：在从动件511与安装槽211的槽壁之间不设置复位弹簧513，驱动件512采用强磁铁制成，从动件511由磁性材料支撑比如磁铁或者铁支撑，本实施例中以铁为例。利用磁场的作用，驱动件512将从动件511吸附在驱动件512的侧面上，当驱动件512转动时，驱动件512推动一个从动件511转动使之脱离连接齿条53，另一个从动件511在磁场的作用下吸附在驱动件512的侧面上，使另一个从动件511与连接齿条53卡接。
本申请实施例还公开了一种适用于砂土层的顶管施工方法。
一种适用于砂土层的顶管施工方法包括以下步骤：
a.打井；工作人员在施工段的两端分别开挖一个工作井和一个接收井；
b.设备安装；工作人员在工作井的底部铺设导轨1，在工作井远离施工段的侧面处安装后靠座3，将液压油缸4安装在后靠座3上，在导轨1上安装顶铁2，通过连接机构5将液压油缸4的活塞杆与顶铁2连接；
c.顶管钻头顶进；工作人员将顶管钻头放置在顶铁2的前方，启动液压油缸4，液压油缸4的活塞杆推出推动顶铁2和顶管钻头前进并将顶管钻头送进带埋设管道的土层中；
d.管道顶进；工作人员将管道放置在指定位置处，之后启动液压油缸4，液压油缸4的活塞杆推动顶铁2和管道移动，将管道推进土层中；
e.取出顶管钻头；在将工作井和接收井之间的管道铺设好之后，工作人员在接收井中将顶管钻头拆下。
在进行步骤c和d时，工作人员在使用液压油缸4顶进顶管钻头或者管道时，工作人员通过控制组件54控制与连接齿条53卡接的从动件511，从而控制液压油缸4只能推动顶铁2，在安装新的管道时，液压油缸4只能将顶铁2带回，为放置管道提供空间。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于砂土地层顶管装置，其特征在于：包括固定连接在工作井底部的导轨（1）、滑动连接在导轨（1）上的顶铁（2）、固定连接在工作井底部的后靠座（3）、固定连接在后靠座（3）上的液压油缸（4）以及用于连接液压油缸（4）活塞杆和顶铁（2）的连接机构（5）；
所述液压油缸（4）活塞杆滑动方向与导轨（1）平行，所述顶铁（2）上的开设有安装孔（21），所述连接机构（5）包括设置在安装孔（21）内壁上的锁定组件（51）、固定连接在液压油缸（4）活塞杆侧面上的安装套（52）、固定连接在安装套（52）上的连接齿条（53）以及滑动连接在安装套（52）内部用于控制锁定组件（51）的控制组件（54），所述连接齿条（53）与导轨（1）平行，所述锁定组件（51）与连接齿条（53）卡接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于砂土地层顶管装置，其特征在于：所述安装孔（21）的侧面上开设有安装槽（211），所述锁定组件（51）包括两个铰接在安装槽（211）槽壁上的从动件（511）和铰接在两个从动件（511）中间的驱动件（512），两个所述从动件（511）远离连接齿条（53）的一端铰接在安装槽（211）的内壁上，所述驱动件（512）驱动两个从动件（511）中一个的自由端与连接齿条（53）卡接，两个所述从动件（511）的自由端分别指向不同连接齿条（53）的两端。
3.根据权利要求2所述的一种适用于砂土地层顶管装置，其特征在于：所述从动件（511）铰接端距离连接齿条（53）的距离小于从动件（511）的长度。
4.根据权利要求3所述的一种适用于砂土地层顶管装置，其特征在于：所述从动件（511）与安装槽（211）的槽壁之间设置有复位弹簧（513）。
5.根据权利要求3所述的一种适用于砂土地层顶管装置，其特征在于：所述驱动件（512）为强磁铁，所述从动件（511）为铁或者磁铁制成。
6.根据权利要求2所述的一种适用于砂土地层顶管装置，其特征在于：所述驱动件（512）上固定连接有驱动杆（5121），所述顶铁（2）的内部开设有预留孔（22），所述预留孔（22）与安装槽（211）相通，所述控制组件（53）固定连接在预留孔（22）的内壁上，所述控制组件（54）与驱动杆（5121）滑动连接并通过驱动杆（5121）驱动驱动件（512）转动。
7.根据权利要求6所述的一种适用于砂土地层顶管装置，其特征在于：所述控制组件（54）包括固定连接在预留孔（22）内壁上的气缸（541），所述气缸（541）的活塞杆穿过预留孔（22）并与驱动杆（5121）滑动连接。
8.根据权利要求7所述的一种适用于砂土地层顶管装置，其特征在于：所述驱动杆（5121）上开设有滑槽，所述气缸（541）活塞杆上固定连接有连接杆（542），所述连接杆（542）滑动连接在滑槽的内部。
9.一种适用于砂土地层的顶管施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
打井；工作人员在施工段的两端分别开挖一个工作井和一个接收井；
设备安装；工作人员在工作井的底部铺设导轨（1），在工作井远离施工段的侧面处安装后靠座（3），将液压油缸（4）安装在后靠座（3）上，在导轨（1）上安装顶铁（2），通过连接机构（5）将液压油缸（4）的活塞杆与顶铁（2）连接；
顶管钻头顶进；工作人员将顶管钻头放置在顶铁（2）的前方，启动液压油缸（4），液压油缸（4）的活塞杆推出推动顶铁（2）和顶管钻头前进并将顶管钻头送进带埋设管道的土层中；
管道顶进；工作人员将管道放置在指定位置处，之后启动液压油缸（4），液压油缸（4）的活塞杆推动顶铁和管道移动，将管道推进土层中；
取出顶管钻头；在将工作井和接收井之间的管道铺设好之后，工作人员在接收井中将顶管钻头拆下。
10.根据权利要求9所述的一种适用于砂土地层的顶管施工方法，其特征在于：所述步骤c和d中，工作人员在使用液压油缸顶进顶管钻头或者管道时，工作人员通过控制组件（54）控制与连接齿条（53）卡接的从动件（511），从而控制液压油缸（4）只能推动顶铁（2），在安装新的管道时，液压油缸（4）只能将顶铁（2）带回，为放置管道提供空间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220111 |