CN115435146A - 一种泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构及施工工艺。泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，包括管道本体，管道本体上开设有注浆孔，管道本体的一端用于安装顶管机头，管道本体的外周面上套设有翼环，翼环具有大口径段和小口径段，大口径段罩设在注浆孔外围，大口径段的内周面与管道本体的外周面之间形成供浆液流出的通道，小口径段位于大口径段的靠近顶管机头一侧。本申请的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构在注浆时，浆液通过注浆孔注入管外壁和土层之间，浆液冲击在翼环3的内周面上，使得浆液的流速降低，从而防止浆液扰动周围土体，然后浆液沿管道本体外壁流动，使得注浆更加均匀、减小顶管时的摩擦阻力。

Description

一种泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构及施工工艺

技术领域

本申请涉及泥水平衡顶管施工领域，尤其是涉及一种泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构及施工工艺。

背景技术

泥水平衡顶管是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法。泥水平衡顶管系统主要由顶管机头、地面操作台及其他辅助设备组成，机头内部有PLC控制箱，地面操作台队机头给出动作信号控制机头的动作。排泥系统将弃土排除，吊车下管，由千斤顶将管道分段顶进。随着工具管的推进，顶管机头的刀盘不断转动，进泥管不断供泥水，排泥管不断将混有弃土的泥水排出泥水舱。为减少顶管时的摩擦阻力，防止管道沿线地面沉陷，在管道顶进过程中，通过管道内预留的注浆孔把“触变泥浆”用泥浆泵注入管外壁和土层之间，顶进时触变泥浆能够起润滑作用。

现有技术中注浆时通常是在管道上直接开设注浆孔，然后用泥浆泵将泥浆通过注浆孔注入管外壁和土层之间。这样注浆存在的问题是，浆液会直接冲击管道周围的土体，施工中常出现注浆压力大浆液扰动周围土体，出现注浆不均匀和跑浆现象，进而导致顶管时的摩擦阻力大。

发明内容

为了改善上述现有技术中存在的注浆不均匀、顶管时摩擦阻力大的技术问题，本申请提供一种泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构及施工工艺。

第一方面，本申请提供的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构采用如下的技术方案：

一种泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，包括管道本体，管道本体上开设有注浆孔，管道本体的一端用于安装顶管机头，所述管道本体的外周面上套设有翼环，翼环具有大口径段和小口径段，小口径段的内径等于管道本体的外径，且小口径段与管道本体的外周面固定连接，大口径段的外径小于顶管机头的外径，大口径段的内径大于管道本体的外径，大口径段罩设在注浆孔外围，大口径段的内周面与管道本体的外周面之间形成供浆液流出的通道，小口径段位于大口径段的靠近顶管机头一侧。

通过采用上述技术方案，本申请的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构在注浆时，浆液通过注浆孔注入管外壁和土层之间，浆液冲击在翼环3的内周面上，使得浆液的流速降低，从而防止浆液扰动周围土体，然后浆液沿管道本体外壁流动，使得注浆更加均匀、减小顶管时的摩擦阻力。

可选的，所述注浆孔包括进浆孔段、环形孔段和出浆孔段，环形孔段与管道本体同轴设置，进浆孔段位于环形孔段的内侧，进浆孔段将环形孔段与管道本体的管腔连通，出浆孔段位于环形孔段的外侧，出浆孔段将环形孔段与管道本体外界的空间连通，出浆孔段沿管道本体的周向均匀间隔设置有多个，翼环的大口径段罩设在注浆孔的出浆孔段的外围。

通过采用上述技术方案，浆液能够经过进浆孔段进入到环形孔段中，然后通过多个出浆孔段流出，使得注浆更加均匀。

可选的，所述注浆孔的出浆孔段中还安装有封堵组件，封堵组件能够启闭注浆孔。

通过采用上述技术方案，注浆时打开注浆孔，注浆完毕后封闭注浆孔，能够防止注浆完毕后浆液经注浆孔回流导致注浆效果变差。

可选的，所述封堵组件包括复位弹性件和孔塞，复位弹性件安装在出浆孔段中，孔塞具有闭合位和开启位，孔塞处于闭合位时孔塞位于出浆孔段中使注浆孔封闭，孔塞处于开启位时孔塞位于出浆孔段外使注浆孔开启，复位弹性件与孔塞连接，注浆前孔塞处于闭合位，注浆时浆液能够将孔塞从出浆孔段中顶出至开启位且使得复位弹性件处于拉伸状态、孔塞顶撑在翼环的大口径段的内周面上，停止注浆时复位弹性件能够复位并带动孔塞移动至闭合位。

通过采用上述技术方案，注浆时浆液能够将孔塞顶撑在翼环的大口径段的内周面上，从而对翼环的大口径段进行支撑，抵消掉部分来自周围土体的压力，防止翼环被周围土体挤压变形导致注浆不均匀，而且注浆完毕后能够自动封闭注浆孔防止浆液回流。

可选的，所述复位弹性件为弹簧。

可选的，所述孔塞包括封孔部和连接部，连接部的两侧还分别固定设置有连接板，封孔部和连接部均为圆柱状结构，且封孔部和连接部同轴设置，封孔部的直径与出浆孔段的孔径相同，连接部的直径小于封孔部的直径，出浆孔段的孔壁上还开设有两个分别与两个连接板导向移动配合的导向滑槽，两个导向滑槽的槽壁上均开设有弹性件安装孔，复位弹性件设置有两个且分别固定安装在两个弹性件安装孔中，两个复位弹性件分别与两个连接板固定连接，孔塞处于闭合位时，封孔部的部分位于出浆孔段中使注浆孔封闭，注浆时浆液能够将封孔部从出浆孔段中顶出，且使得封孔部顶撑在翼环的大口径段的内周面上。

通过采用上述技术方案，使得孔塞能够在出浆孔段中移动更加精准，从而更好的启闭注浆孔。

可选的，所述进浆孔段与各出浆孔段错位设置。

通过采用上述技术方案，防止注浆时浆液经进浆孔段直接从正对的出浆孔段流出，使得浆液能够经过环形孔段分流至各出浆孔段然后流出，从而确保注浆均匀。

第二方面，本申请提供的泥水平衡钢管顶管施工工艺采用如下的技术方案：

一种泥水平衡钢管顶管施工工艺，包括步骤S1、钢管顶管施工前的准备，所述钢管与上述泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构相同；S2、设备安装调试；S3、顶管机出洞；S4、对钢管顶进施工。

通过采用上述技术方案，在注浆时，浆液通过注浆孔注入管外壁和土层之间，浆液冲击在翼环的内周面上，使得浆液的流速降低，从而防止浆液扰动周围土体，使得注浆更加均匀、减小顶管时的摩擦阻力。

附图说明

图1是本申请实施例的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构的结构示意图；

图2是本申请实施例的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构的纵剖结构示意图；

图3是图2中A处结构的放大图；

图4是本申请实施例的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构的横剖结构示意图；

图5是图4中B处结构的放大图。

附图标记说明：1、管道本体；11、进浆孔段；12、环形孔段；13、出浆孔段；14、导向滑槽；15、弹性件安装孔；2、顶管机头；3、翼环；31、大口径段；32、小口径段；4、封堵组件；41、复位弹性件；42、孔塞；421、封孔部；422、连接部；423、连接板。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，本申请实施例公开了一种泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，包括管道本体1，管道本体1上开设有注浆孔，管道本体1的一端用于安装顶管机头2。再结合图3，管道本体1的外周面上套设有翼环3，翼环3具有大口径段31和小口径段32，小口径段32位于大口径段31的靠近顶管机头2一侧。小口径段32的内径等于管道本体1的外径，且小口径段32与管道本体1的外周面焊接固定。大口径段31的外径小于顶管机头2的外径，大口径段31的内径大于管道本体1的外径，大口径段31罩设在注浆孔外围，大口径段31的内周面与管道本体1的外周面之间形成供浆液流出的通道。

参照图4和图5，注浆孔包括进浆孔段11、环形孔段12和出浆孔段13。环形孔段12与管道本体1同轴设置，进浆孔段11位于环形孔段12的内侧，进浆孔段11将环形孔段12与管道本体1的管腔连通。出浆孔段13位于环形孔段12的外侧，出浆孔段13将环形孔段12与管道本体1外界的空间连通。进浆孔段11设置有一个，出浆孔段13沿管道本体1的周向均匀间隔设置有多个，进浆孔段11与各出浆孔段13错位设置，翼环3的大口径段31罩设在注浆孔的各出浆孔段13的外围。注浆时，浆液能够经过进浆孔段11进入到环形孔段12中，然后通过多个出浆孔段13流出，使得注浆更加均匀。

继续参照图3和图5，注浆孔的出浆孔段13中还安装有封堵组件4，封堵组件4能够启闭注浆孔。封堵组件4包括复位弹性件41和孔塞42。孔塞42具有闭合位和开启位，孔塞42处于闭合位时孔塞42位于出浆孔段13中使注浆孔封闭，孔塞42处于开启位时孔塞42位于出浆孔段13外使注浆孔开启。复位弹性件41安装在出浆孔段13中，复位弹性件41与孔塞42连接。注浆前孔塞42处于闭合位，注浆时浆液能够将孔塞42从出浆孔段13中顶出至开启位且使得孔塞42顶撑在翼环3的大口径段31的内周面上，此时复位弹性件41处于拉伸状态。停止注浆时复位弹性件41能够复位并带动孔塞42移动至闭合位。具体地在本实施例中，复位弹性件41为弹簧，孔塞42包括封孔部421和连接部422，连接部422的两侧还分别固定设置有连接板423。封孔部421和连接部422均为圆柱状结构，且封孔部421和连接部422同轴设置，封孔部421的直径与出浆孔段13的孔径相同，连接部422的直径小于封孔部421的直径。出浆孔段13的孔壁上还开设有两个分别与两个连接板423导向移动配合的导向滑槽14。两个导向滑槽14的槽壁上均开设有弹性件安装孔15，弹簧设置有两个且分别固定安装在两个弹性件安装孔15中，两个弹簧分别与两个连接板423固定连接。孔塞42处于闭合位时，封孔部421的部分位于出浆孔段13中使注浆孔封闭。注浆时，浆液能够将封孔部421从出浆孔段13中顶出，且使得封孔部421顶撑在翼环3的大口径段31的内周面上，此时连接板423依旧位于导向滑槽14中。

本申请实施例的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构的实施原理为：本申请的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构在注浆时，浆液通过注浆孔注入管外壁和土层之间，浆液冲击在翼环3的内周面上，使得浆液的流速降低，从而防止浆液扰动周围土体，然后浆液沿管道本体1外壁流动，使得注浆更加均匀、减小顶管时的摩擦阻力。而且，注浆时浆液能够将孔塞42顶撑在翼环3的大口径段31的内周面上，从而对翼环3的大口径段31进行支撑，抵消掉部分来自周围土体的压力，防止翼环3被周围土体挤压变形导致注浆不均匀，而且注浆完毕后能够自动封闭注浆孔防止浆液回流。

本申请实施例还公开了一种泥水平衡钢管顶管施工工艺，包括步骤S1、钢管顶管施工前的准备，钢管与上述实施例中的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构相同；S2、设备安装调试；S3、顶管机出洞；S4、对钢管顶进施工。

本申请实施例的泥水平衡钢管顶管施工工艺的实施原理为：在注浆时，浆液通过注浆孔注入管外壁和土层之间，浆液冲击在翼环3的内周面上，使得浆液的流速降低，从而防止浆液扰动周围土体，使得注浆更加均匀、减小顶管时的摩擦阻力。

本具体实施方式的实施例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，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。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 (8)

1.一种泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，包括管道本体（1），管道本体（1）上开设有注浆孔，管道本体（1）的一端用于安装顶管机头（2），其特征在于，所述管道本体（1）的外周面上套设有翼环（3），翼环（3）具有大口径段（31）和小口径段（32），小口径段（32）的内径等于管道本体（1）的外径，且小口径段（32）与管道本体（1）的外周面固定连接，大口径段（31）的外径小于顶管机头（2）的外径，大口径段（31）的内径大于管道本体（1）的外径，大口径段（31）罩设在注浆孔外围，大口径段（31）的内周面与管道本体（1）的外周面之间形成供浆液流出的通道，小口径段（32）位于大口径段（31）的靠近顶管机头（2）一侧。

2.根据权利要求1所述的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，其特征在于，所述注浆孔包括进浆孔段（11）、环形孔段（12）和出浆孔段（13），环形孔段（12）与管道本体（1）同轴设置，进浆孔段（11）位于环形孔段（12）的内侧，进浆孔段（11）将环形孔段（12）与管道本体（1）的管腔连通，出浆孔段（13）位于环形孔段（12）的外侧，出浆孔段（13）将环形孔段（12）与管道本体（1）外界的空间连通，出浆孔段（13）沿管道本体（1）的周向均匀间隔设置有多个，翼环（3）的大口径段（31）罩设在注浆孔的出浆孔段（13）的外围。

3.根据权利要求2所述的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，其特征在于，所述注浆孔的出浆孔段（13）中还安装有封堵组件（4），封堵组件（4）能够启闭注浆孔。

4.根据权利要求3所述的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，其特征在于，所述封堵组件（4）包括复位弹性件（41）和孔塞（42），复位弹性件（41）安装在出浆孔段（13）中，孔塞（42）具有闭合位和开启位，孔塞（42）处于闭合位时孔塞（42）位于出浆孔段（13）中使注浆孔封闭，孔塞（42）处于开启位时孔塞（42）位于出浆孔段（13）外使注浆孔开启，复位弹性件（41）与孔塞（42）连接，注浆前孔塞（42）处于闭合位，注浆时浆液能够将孔塞（42）从出浆孔段（13）中顶出至开启位且使得复位弹性件（41）处于拉伸状态、孔塞（42）顶撑在翼环（3）的大口径段（31）的内周面上，停止注浆时复位弹性件（41）能够复位并带动孔塞（42）移动至闭合位。

5.根据权利要求4所述的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，其特征在于，所述复位弹性件（41）为弹簧。

6.根据权利要求4所述的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，其特征在于，所述孔塞（42）包括封孔部（421）和连接部（422），连接部（422）的两侧还分别固定设置有连接板（423），封孔部（421）和连接部（422）均为圆柱状结构，且封孔部（421）和连接部（422）同轴设置，封孔部（421）的直径与出浆孔段（13）的孔径相同，连接部（422）的直径小于封孔部（421）的直径，出浆孔段（13）的孔壁上还开设有两个分别与两个连接板（423）导向移动配合的导向滑槽（14），两个导向滑槽（14）的槽壁上均开设有弹性件安装孔（15），复位弹性件（41）设置有两个且分别固定安装在两个弹性件安装孔（15）中，两个复位弹性件（41）分别与两个连接板（423）固定连接，孔塞（42）处于闭合位时，封孔部（421）的部分位于出浆孔段（13）中使注浆孔封闭，注浆时浆液能够将封孔部（421）从出浆孔段（13）中顶出，且使得封孔部（421）顶撑在翼环（3）的大口径段（31）的内周面上。

7.根据权利要求2所述的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构，其特征在于，所述进浆孔段（11）与各出浆孔段（13）错位设置。

8.一种泥水平衡钢管顶管施工工艺，其特征在于，包括步骤S1、钢管顶管施工前的准备，所述钢管与权利要求1-7任意一项所述的泥水平衡钢管顶管注浆孔翼环结构相同；S2、设备安装调试；S3、顶管机出洞；S4、对钢管顶进施工。

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