CN116557635A - 一种地下工程用顶管施工结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及地下工程的技术领域，尤其是涉及一种地下工程用顶管施工结构及其施工方法，包括设置于工作坑内的顶管、机头和千斤顶，所述工作坑内安装有导向装置，所述导向装置包括设置于工作坑内的导轨、设置于导轨上且用于对顶管与机头进行支撑的支撑组件和设置于导轨一端且用于将导轨与工作坑相连接的连接组件，所述顶管和机头沿着顶进方向与支撑组件滑动配合。本申请具有能够减少顶管容易发生偏移的现象的效果。

Description

一种地下工程用顶管施工结构及其施工方法

技术领域

本申请涉及地下工程的技术领域，尤其是涉及一种地下工程用顶管施工结构及其施工方法。

背景技术

城市需要修建大量的隧道，而隧道的修建工程通常采用的是非明挖工艺，其中土压平衡顶管施工方法是非明挖工艺的一种，土压平衡顶管一般适用于管径D1500-3600mm的管道施工，由于土压平衡顶管顶距长、不需降水、能很好控制地面隆沉、施工安全等特点，因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、粉质粘土等特殊地质构造地段应用土压平衡顶管施工方法，可达到良好的效果。

现有的顶管施工结构通常包括安装在工作坑内的顶管、机头和千斤顶，通过千斤顶对顶管推动，进而带动机头前进，进行顶管施工作业。

上述中的相关技术存在有顶管在顶进过程中，顶管容易发生偏移的现象的缺陷。

发明内容

为了能够减少顶管容易发生偏移的现象，本申请提供一种地下工程用顶管施工结构及其施工方法。

第一方面，本申请提供的一种地下工程用顶管施工结构，采用如下的技术方案：

一种地下工程用顶管施工结构，包括设置于工作坑内的顶管、机头和千斤顶，所述工作坑内安装有导向装置，所述导向装置包括设置于工作坑内的导轨、设置于导轨上且用于对顶管与机头进行支撑的支撑组件和设置于导轨一端且用于将导轨与工作坑相连接的连接组件，所述顶管和机头沿着顶进方向与支撑组件滑动配合 。

通过采用上述技术方案，通过导向装置的设置，通过连接组件将导轨固定安装在工作坑内，接着将顶管和机头放置于连接组件上，通过支撑组件对顶管与机头进行支撑，同时顶管与机头与支撑组件沿着顶进方向滑动配合，使得顶管和机头进行顶进作业中，能够始终沿着支撑组件进行滑动，进而能够减少顶管容易发生偏移的现象。

可选的，所述支撑组件包括设置于导轨上且用于对顶管与机头的底部进行支撑的支撑板和转动配合于导轨上且用于对顶管与机头进行夹持的多个夹持板 。

通过采用上述技术方案，通过多个夹持板对顶管与机头进行夹持，使得夹持板对顶管与机头的支撑更加紧凑、稳定，能够进一步减少顶管容易发生偏移的现象。

可选的，所述导轨上设置有转动装置，所述转动装置包括用于带动夹持板转动的转动杆、用于带动转动杆转动的转动组件和用于带动转动组件转动的调节组件 。

通过采用上述技术方案，通过转动装置的设置，调节组件带动转动组件转动时，能够带动转动杆转动，进而能够带动夹持板转动，夹持板的一端向靠近顶管与机头处转动时，能够实现对顶管和机头进行支撑。

可选的，所述转动组件包括滑动配合于导轨上且用于带动转动杆转动的滑动齿条、推动齿条和齿轮，所述齿轮位于滑动齿条和推动齿条之间，且所述齿轮与滑动齿条和推动齿条均啮合 。

通过采用上述技术方案，当推动齿条滑动时，能够带动齿轮转动，进而带动滑动齿条进行滑动，滑动齿条滑动时，能够带动转动杆转动，进而实现转动杆的转动调节。

可选的，所述调节组件包括与推动齿条相连接的连接板、用于推动相邻的两个连接板相互背离的挤压块和用于拉动相邻的两个连接板相互靠近的弹性件，所述挤压块沿着工作坑的高度方向上滑动配合于导轨上，所述挤压块靠近连接板的侧面设置有用于对连接板进行挤压的挤压面，所述连接板滑动配合于导轨上 。

通过采用上述技术方案，将顶管和机头向靠近导轨处放置时，能够对挤压块挤压，进而推动两个连接板朝相互背离的方向上进行滑动，并将弹性件拉伸，带动推动齿条滑动，带动齿轮转动，使得滑动齿条滑动，并带动转动杆转动，夹持板的一端向靠近靠近顶管处转动，实现对顶管与机头的支撑。

可选的，所述导轨上开设有滑槽，所述挤压块上设置有滑动配合于滑槽的滑块 。

通过采用上述技术方案，通过滑槽的设置，使得挤压块进行运动时，能够带动滑块沿着滑槽进行滑动，进而使挤压块沿着竖向方向上的运动更加稳定。

可选的，所述推动齿条上连接有加固杆，所述顶管与机头抵紧于夹持板上后，所述加固杆抵紧于工作坑的侧壁上 。

通过采用上述技术方案，通过加固杆的设置，使得顶管和机头对连接板挤压时，且顶管和机头抵紧在夹持板上后，能够推动加固杆滑动并抵紧在工作坑的侧壁上，对导轨在工作坑的沿着加固杆的长度方向的位移进行限位，进而使得导轨在工作坑的安装更加稳定。

可选的，所述工作坑上开设有安装孔，所述连接组件包括安装于导轨上且安装于安装孔内的连接环和设置于连接环上且用于将连接环与工作坑进行连接的预埋件 。

通过采用上述技术方案，在工作坑上开挖安装孔，并通过预埋件将连接环固定安装在工作坑内，能够实现对导轨的初步安装，对导轨进行限位，进而能够对顶管和机头进行导向支撑。

可选的，所述顶管和机头滑动配合于连接环内 。

通过采用上述技术方案，通过连接环的设置，使得顶管和机头顶进时，能够沿着连接环进行滑动，通过连接环对顶管和机头的位置进行限位，减少顶管在顶进时容易发生偏移的现象。

第二方面，一种地下工程用顶管施工方法，利用上述的一种地下工程用顶管施工结构，其包括如下：

工作坑开挖：在待施工地面上竖向向下开挖工作坑；

导向装置铺设：将导轨铺设在工作坑底部，并通过连接组件将导轨安装到工作坑内；

施工结构安装：将千斤顶安装到工作坑上，并将顶管和机头放置到支撑组件上；

顶管顶进：千斤顶推动顶管和机头向待顶进位置处顶进，进行施工作业。

通过采用上述技术方案，顶管进行施工时，先开挖工作坑，接着将导向装置安装到工作坑内，将千斤顶、顶管和机头进行安装，随后千斤顶推动顶管和机头进行顶进施工，并通过支撑组件对顶管和机头进行导向，使得顶管和机头顶进时，能够沿着支撑组件进行顶进，进而减少顶管容易发生偏移的现象。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过导向装置的设置，通过连接组件将导轨固定安装在工作坑内，接着将顶管和机头放置于连接组件上，通过支撑组件对顶管与机头进行支撑，同时顶管与机头与支撑组件沿着顶进方向滑动配合，使得顶管和机头进行顶进作业中，能够始终沿着支撑组件进行滑动，进而能够减少顶管容易发生偏移的现象；

2.通过加固杆的设置，使得顶管和机头对连接板挤压时，且顶管和机头抵紧在夹持板上后，能够推动加固杆滑动并抵紧在工作坑的侧壁上，对导轨在工作坑的沿着加固杆的长度方向的位移进行限位，进而使得导轨在工作坑的安装更加稳定。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图；

图2是示出转动装置和导向装置的连接关系的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是图2中B处的局部放大图。

附图标记说明：1、顶管；2、机头；3、千斤顶；4、导向装置；41、导轨；411、滑槽；412、限位块；42、支撑组件；421、支撑板；422、夹持板；43、连接组件；431、连接环；432、预埋件；5、转动装置；51、转动杆；52、转动组件；521、滑动齿条；522、推动齿条；523、齿轮；53、调节组件；531、连接板；532、挤压块；533、弹性件；534、挤压面；535、滑块；6、加固杆；7、安装孔；8、底板；9、背板；10、支架；11、顶铁。

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地下工程用顶管施工结构。参照图1和图2，包括设置于工作坑内的顶管1、机头2和千斤顶3，顶管1为中空圆柱状结构，千斤顶3在工作坑内设置有两个。工作坑的底部浇筑有底板8，底板8上固定安装有支架10，千斤顶3固定安装在支架10上，工作坑的一侧壁浇筑有背板9，背板9与千斤顶3的缸体固定连接，千斤顶3的活塞杆上固定安装有顶铁11，顶铁11为圆弧状结构。工作坑内安装有导向装置4，导向装置4用于对顶管1和机头2顶进时进行限位。需要进行顶进施工时，先开挖工作坑，接着在工作坑内浇筑底板8，并在工作坑的侧壁浇筑背板9，随后将导向装置4安装在底板8上，将顶管1和机头2放置到导向装置4上后，再通过支架10，将千斤顶3固定安装在支架10上，顶铁11安装在千斤顶3上，随后启动千斤顶3，将顶管1和机头2进行顶进施工。

参照图2和图3，导向装置4包括设置于工作坑内的导轨41、设置于导轨41上且用于对顶管1与机头2进行支撑的支撑组件42和设置于导轨41一端且用于将导轨41与工作坑相连接的连接组件43，导轨41由多个沿着底板8的长度设置的横向板和沿着底板8的宽度方向设置的纵向板固定连接而成。

参照图1和图2，工作坑的侧壁上开设有供机头2顶进的顶进孔，工作坑上开设有安装孔7，安装孔7位于顶进孔处，且安装孔7的直径大于顶进孔的直径，连接组件43包括固定安装于导轨41上的连接环431和设置于连接环431上的预埋件432，连接环431为环形结构，连接环431安装于安装孔7内，预埋件432可直接采用预埋螺栓和螺母，通过预埋件432将连接环431与工作坑进行固定连接，连接环431的内径与顶管1相适配，顶管1和机头2滑动配合于连接环431内。

参照图2和图3，顶管1和机头2沿着顶进方向与支撑组件42滑动配合，支撑组件42包括固定设置于导轨41上的支撑板421和转动配合于导轨41上的多个夹持板422，支撑板421沿着底板8的长度方向上间隔设置有三组，每组均包括相对称的两个支撑板421，支撑板421为“门”字形结构，支撑板421的顶端设置有与顶管1的外周面相适配的圆弧面，支撑板421用于对顶管1与机头2的底部进行支撑，夹持板422与支撑板421相对应设置，夹持板422为L型机构，夹持板422的顶部设置为弧形板结构，夹持板422的顶部与顶管1的外周面相适配，夹持板422用于对顶管1与机头2进行夹持，夹持板422的底端安装有转动座，夹持板422通过转动座与导轨41转动配合。

参照图2和图3，导轨41上设置有转动装置5，转动装置5包括用于带动夹持板422转动的转动杆51、用于带动转动杆51转动的转动组件52和用于带动转动组件52转动的调节组件53，结合图4，转动杆51的两端均固定安装有转动座，转动杆51的一端通过转动座转动配合于夹持板422上。

参照图2和图3，转动组件52包括滑动配合于导轨41上的滑动齿条521、推动齿条522和齿轮523，滑动齿条521为T字形结构，导轨41上开设有T型滑动槽，滑动齿条521滑动配合于滑动槽内，转动杆51的一端通过转动座转动配合于滑动齿条521上，滑动齿条521用于带动转动杆51转动。推动齿条522与滑动齿条521结构相同，推动齿条522与滑动齿条521沿着工作坑的高度方向上间隔设置，齿轮523位于滑动齿条521和推动齿条522之间，且齿轮523与滑动齿条521和推动齿条522均啮合，导轨41对齿轮523转动支撑。

参照图2和图4，调节组件53包括与推动齿条522固定连接的连接板531、用于推动相邻的两个连接板531相互背离的挤压块532和用于拉动相邻的两个连接板531相互靠近的弹性件533，结合图3，连接板531为L型板，连接板531沿着底板8的宽度方向上滑动配合于导轨41上，连接板531靠近挤压块532的一端设置有倾斜面。导轨41上沿着工作坑的高度方向上开设有滑槽411，滑槽411为T型槽，挤压块532上固定设置有滑动配合于滑槽411内的滑块535，挤压块532沿着工作坑的高度方向上滑动配合于导轨41上，挤压块532靠近连接板531的两侧面均设置有用于对连接板531进行挤压的挤压面534，两个挤压面534沿着竖直向下的方向上朝相互靠近处倾斜设置，挤压块532的顶端固定设置有与顶管1的外周面相适配的弧形板。

参照图2和图4，导轨41位于挤压块532的下方固定安装有限位块412，限位块412为“凹”字形结构，挤压块532下降到竖向方向的最低位置处，挤压块532的下表面抵接于限位块412的上表面，弹性件533穿设于限位块412内，弹性件533可直接采用弹簧，弹性件533的一端与连接板531固定连接，另一端与另一个连接板531固定连接。

参照图2-图4，将顶管1和机头2向导轨41处放置时，顶管1和机头2对挤压块532施加作用力，推动挤压块532下降，挤压块532下降时，对连接板531挤压，使得两个连接板531朝相互背离的方向上滑动，并将弹性件533拉伸，两个连接板531滑动时，带动推动齿条522朝背离挤压块532处滑动，带动齿轮523转动，带动滑动齿条521向靠近挤压块532处滑动，带动转动杆51边滑动边转动，转动杆51带动夹持板422的顶部向靠近顶管1处转动，当挤压块532抵接于限位块412上后，夹持板422对顶管1夹持，同时顶管1抵接于支撑板421上，完成对顶管1和机头2的安装。

参照图2和图3，为了能够提升导轨41在工作坑内的稳定性，推动齿条522上背离挤压块532的一端固定连接有加固杆6，加固杆6滑动配合于导轨41内，推动齿条522向背离挤压块532处滑动时，带动加固杆6向靠近工作坑的侧壁处滑动，作坑的内壁上可浇筑混凝土板，当顶管1与机头2抵紧于夹持板422上后，加固杆6抵紧于工作坑的侧壁上，对导轨41进一步进行加固。

本申请实施例一种地下工程用顶管施工结构的实施原理为：需要进行顶进施工作业时，先开挖工作坑，浇筑底板8、背板9，并将导轨41通过连接组件43固定安装在工作坑内，接着将支架10、千斤顶3、顶铁11进行安装，并将顶管1和机头2向导轨41处放置，顶管1和机头2放置过程中，通过夹持板422对顶管1和机头2进行夹持，通过支撑板421对顶管1和机头2进行支撑，顶管1和机头2安装完成后，启动千斤顶3，将顶管1和机头2推动，进行顶进作业。

请参照图1和图2，本申请还提供了一种地下工程用顶管施工方法，如图所示，本施工方法采用了上述结构，具体的，包括如下：

工作坑开挖：在待施工地面上竖向向下开挖工作坑；

导向装置4铺设：将导轨41铺设在工作坑底部，并通过连接组件43将导轨41安装到工作坑内；

施工结构安装：将千斤顶3安装到工作坑上，并将顶管1和机头2放置到支撑组件42上；

顶管1顶进：机头2穿墙进洞，千斤顶3推动顶管1和机头2向待顶进位置处顶进，进行施工作业；

顶管1出土：将顶管1顶进作业产生的土进行清运；

井内安装后续管节：将一个顶管1顶进后，将后续的顶管1放置到导轨41处，通过千斤顶3对该顶管1进行继续顶进，以此方式将多个顶管1进行顶进施工；

机头2回收：顶管1出洞，将机头2进行回收，并将顶管1内接头管缝进行处理。

本方法的具体实施原理上述实施例已详细描述，故在此不再详细赘述。

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)

1.一种地下工程用顶管施工结构，包括设置于工作坑内的顶管（1）、机头（2）和千斤顶（3），其特征在于：所述工作坑内安装有导向装置（4），所述导向装置（4）包括设置于工作坑内的导轨（41）、设置于导轨（41）上且用于对顶管（1）与机头（2）进行支撑的支撑组件（42）和设置于导轨（41）一端且用于将导轨（41）与工作坑相连接的连接组件（43），所述顶管（1）和机头（2）沿着顶进方向与支撑组件（42）滑动配合。

2.根据权利要求1所述的一种地下工程用顶管施工结构，其特征在于：所述支撑组件（42）包括设置于导轨（41）上且用于对顶管（1）与机头（2）的底部进行支撑的支撑板（421）和转动配合于导轨（41）上且用于对顶管（1）与机头（2）进行夹持的多个夹持板（422）。

3.根据权利要求2所述的一种地下工程用顶管施工结构，其特征在于：所述导轨（41）上设置有转动装置（5），所述转动装置（5）包括用于带动夹持板（422）转动的转动杆（51）、用于带动转动杆（51）转动的转动组件（52）和用于带动转动组件（52）转动的调节组件（53）。

4.根据权利要求3所述的一种地下工程用顶管施工结构，其特征在于：所述转动组件（52）包括滑动配合于导轨（41）上且用于带动转动杆（51）转动的滑动齿条（521）、推动齿条（522）和齿轮（523），所述齿轮（523）位于滑动齿条（521）和推动齿条（522）之间，且所述齿轮（523）与滑动齿条（521）和推动齿条（522）均啮合。

5.根据权利要求4所述的一种地下工程用顶管施工结构，其特征在于：所述调节组件（53）包括与推动齿条（522）相连接的连接板（531）、用于推动相邻的两个连接板（531）相互背离的挤压块（532）和用于拉动相邻的两个连接板（531）相互靠近的弹性件（533），所述挤压块（532）沿着工作坑的高度方向上滑动配合于导轨（41）上，所述挤压块（532）靠近连接板（531）的侧面设置有用于对连接板（531）进行挤压的挤压面（534），所述连接板（531）滑动配合于导轨（41）上。

6.根据权利要求5所述的一种地下工程用顶管施工结构，其特征在于：所述导轨（41）上开设有滑槽（411），所述挤压块（532）上设置有滑动配合于滑槽（411）的滑块（535）。

7.根据权利要求4所述的一种地下工程用顶管施工结构，其特征在于：所述推动齿条（522）上连接有加固杆（6），所述顶管（1）与机头（2）抵紧于夹持板（422）上后，所述加固杆（6）抵紧于工作坑的侧壁上。

8.根据权利要求1所述的一种地下工程用顶管施工结构，其特征在于：所述工作坑上开设有安装孔（7），所述连接组件（43）包括安装于导轨（41）上且安装于安装孔（7）内的连接环（431）和设置于连接环（431）上且用于将连接环（431）与工作坑进行连接的预埋件（432）。

9.根据权利要求8所述的一种地下工程用顶管施工结构，其特征在于：所述顶管（1）和机头（2）滑动配合于连接环（431）内。

10.一种地下工程用顶管施工方法，其特征在于：利用上述权利要求1-9中任一项所述的一种地下工程用顶管施工结构，其包括如下：

工作坑开挖：在待施工地面上竖向向下开挖工作坑；

导向装置（4）铺设：将导轨（41）铺设在工作坑底部，并通过连接组件（43）将导轨（41）安装到工作坑内；

施工结构安装：将千斤顶（3）安装到工作坑上，并将顶管（1）和机头（2）放置到支撑组件（42）上；

顶管（1）顶进：千斤顶（3）推动顶管（1）和机头（2）向待顶进位置处顶进，进行施工作业。