CN116857432A - 一种顶管装置及其顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种顶管装置及其顶管施工方法，一种顶管装置，包括：安装基座、电机、剪式运动机构、管道托板、滑轮固定柱、滑轮、滑槽、滑块、反射集光装置、光敏传感器、光线偏离监测装置、光源发射器、凹槽一、凹槽二；所述安装基座的平面对称设有若干滑槽，所述若干滑槽相互平行设置，所述管道托板设于安装基座的对称两端，所述滑块与滑槽滑动配合，所述滑块与管道托板通过焊接方式连接；所述电机位于所述安装基座的对称两端，所述电机与剪式运动机构电连接，所述剪式运动机构与管道托板连接；本发明弧形管道托板能够对管道起到良好的支撑作用，且能实时调整管道顶进的方向，保证顶进的精度。
Description
技术领域
本发明公开了一种顶管装置及其顶管施工方法，属于顶管施工法的技术领域。
背景技术
在市政施工行业，顶管技术是一项非开挖掘进式第一管线铺设施工技术，优点在于不影响周围环境或者影响较小，顶管施工场地小、噪音小，并且能够深入地下作业。
CN112762231B的发明公开了一种顶管装置及其施工方法，包括安装在地面下的机头和管组，管组一端与机头连接，管组由多个管体组成，管组远离机头的端口上抵接有千斤顶，管体内连接有多个第一管线，两个相邻第一管线之间可拆卸连接有第一连接件，第一连接件用于连接两个第一管线，靠近机头的管体内的第一管线靠近机头的端部与机头连接，远离机头的管体内的第一管线远离机头的端部设置有第二连接件和第二管线，第二连接件与远离机头的管体内的第一管线可拆卸连接，第二管线一端与第二连接件连接，第二管线远离第二连接件的端部连接有控制装置，第一连接件与第二连接件结构相同，达到了提高顶管装置施工效率的目的。
但顶进设备在顶进管道的过程中，由于诸多不确定因素的存在，例如复杂的地质因素、顶铁放置不到位等等，导轨时常发生微小距离的偏移，影响管道的顶进精度。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种顶管装置及其顶管施工方法。
一种顶管装置，包括：安装基座、电机、剪式运动机构、管道托板、滑轮固定柱、滑轮、滑槽、滑块、反射集光装置、光敏传感器、光线偏离监测装置、光源发射器、凹槽一、凹槽二；
所述安装基座的平面对称设有若干滑槽，所述若干滑槽相互平行设置，所述管道托板设于安装基座的对称两端，所述滑块与滑槽滑动配合，所述滑块与管道托板通过焊接方式连接；
所述电机位于所述安装基座的对称两端，所述电机与剪式运动机构电连接，所述剪式运动机构与管道托板连接；
所述若干滑轮固定柱固定于管道托板的上方，所述若干个滑轮与滑轮固定柱固定连接；
所述凹槽一设于管道托板底部的对称位置，所述凹槽二设于两个凹槽一对称中心的安装基座的位置，所述反射集光装置设于凹槽一内部，所述反射集光装置外表面设有光线偏离监测装置，所述光线偏离监测装置的内部固定安装有光敏传感器，所述光源发射器安装于凹槽二内部。
优选地，所述剪式运动机构由配套的电机驱动，以实现对管道托板的移动控制。
优选地，所述滑块加工为U形。
优选地，所述反射集光装置分别设于两个管道托板的对称凹槽的内部，所述反射集光装置包括折射聚光件与反射聚光件。
优选地，所述光源发射器设于安装基座的的凹槽二内部，所述光源发射器包括供能件与发光元器件，所述供能件为安装于发光元器件两侧的电池
优选地，所述若干个滑轮平行对称设于管道托板的水平面，滑轮与所述管道托板的水平面的滑轮固定柱连接。
优选地，所述光线偏离监测装置包括光敏传感器与安装光敏传感器的固定架。
优选地，一种顶管施工方法，根据上述权利要求1-5任一所述的一种顶管稳定施工结构，其特征在于，包括以下步骤：
S1、施工准备：根据施工规范的要求，准备符合测量精度要求的工具；理解设计图纸、文件，进行现场实地勘查，依据提交的平面、高程控制桩、点资料，确定工作井，接收井的位置，进行整个工程的测量；
S2、工作井、接收井施工：采用人工配合机械的方式对工作井、接收井进行开挖；开挖遵循自上而下开挖以及边挖边支护的原则，在挖至距离施工位置底部高30cm时，采用人工挖土；开挖过程中进行单层或多层边坡支护；
S3、检查井施工：根据设计图纸确定检查井位置，若先施作检查井时，应根据井底高程和接入管道尺寸、位置确定预留口尺寸与位置；。
S4、顶管装置安装并试运转：将顶管机下放至工作井底，调整位置并安装固定就位，通电试运；
S5、管道运输：管道吊装入井，管道到达指定位置与千斤顶连接；
S6、顶进装置施工：使用千斤顶将每一节管道逐节顶进至土层内；顶进装置的识别装置与调整装置运行，反射集光装置根据反射光的偏移将数据传输给后台，电机根据数据带动运动机构调整管道托板的位置；保证管道钻进方向的精度；
S7、到达接收井位置：千斤顶将顶管机完全顶进至接收井内后，停止顶进；
S8、顶进装置拆除：将管道与顶管机的连接拆除后将接收井内的顶管机内吊出，拆除其他辅助设备；
S9、工作井、接收井的回填：检查井砌筑后，采用机械设备逐层回填工作井、接收井；
S10、管道闭水试验：对施工完成的管道进行闭水试验。
优选地，在步骤5中，顶进装置可根据后台数据自动调整管道偏离的方向，保证钻进的精度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明的弧形管道托板能够对管道起到良好的支撑作用，弧形管道托板水平面上的滚轮能对管道形成滚动配合，降低管道运输时的摩擦力。
(2)本发明采用U形滑槽与U形滑块的配合方式，利用剪式运动机构与电驱动方式，实现对管道钻进方向的全自动调整。
(3)本发明采用光线偏离监测系统，反射集光装置上的光敏传感器根据光线偏离的方向将数据传输传输给后台，电机根据数据实时调整管道顶进的方向，保证顶进的精度。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明的正面局部放大图；
图5是本发明中反射集光装置、光敏传感器、光线偏离监测装置和光源发射器的模块连接示意图。
其中：1、安装基座；2、滑槽；3、电机；4、剪式运动机构；5、管道托板；6、滑块；7、凹槽一；8、滑轮固定柱；9、滑轮；10、光敏传感器；11、反射光装置；12、凹槽二；13、发光元器件；14、供能件；15光源发射器
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1-4，一种顶管装置包括安装基座1，两组管道托板5，两组驱动电机3，两组剪式运动机构4，滑块6，安装底座1与施工土层固定连接，滑块与管道托板焊接连接，滑块6对称平行设置于安装基座，安装底座1的顶部开设有多条平行分布且的滑槽2，滑块6与滑槽2加工为U形，滑块6与滑槽2滑动配合，通过U形滑块与滑槽的滑动配合对管道托板5的运动进行限位。剪式运动机构4连接管道托板5，电机驱动剪式运动机构件4运动，剪式运动机构4带动与管道托板焊接的滑块6运动，实现对管道托板5的自动控制。
参见图1-4，滑槽2开设为U形槽状，滑块6为U形滑块。U形滑块与槽的滑动配合形式是一种比较稳定的滑动配合形式，且具有较高精度的指向性；可使管道托板5顺畅地相对于安装基座1进行移动。
参见图1-4，滑块6与滑槽2的滑动配合对管道托板5的移动方向进行限位。当管道偏离预定顶进位置时，利用电机与剪式运动机构驱动管道托板5沿滑槽2的开设方向相对于安装基座1进行移动，以调节两个管道托板5之间的间距，两条管道托板5共同配合使管道再次移动至预定顶进位置。以上操作能够对偏移后的管道托板5进行快速纠偏，提高管道的顶进精度。
参见图1-4，管道托板的上部水平面上平行对称设有若干个滑轮9，滑轮9固定在滑轮固定柱8上，滑轮9能够实现与管道的滑动配合，减少管道在运输过程的摩擦力，使管道在被顶进的过程中更加顺畅。
参照图1-4，四台电机3对称安装于安装基座1，剪式运动机构4通过连接板与管道托板5连接，电机3驱动剪式运动机构4，剪式运动机构4对称连接管道托板5，通过部分或者全部电机3驱动管道托板5实现偏移管道的矫正。
参见图1-5，在安装基座的中心对称位置开设凹槽二12，凹槽二12安装光源发射器15，光源发射器15包括发光元器件13与电池14，在管道托板5底座对称的部位开设凹槽一7，反射集光装置11设于凹槽一7内部，反射集光装置11包括折射聚光件与反射聚光件,折射聚光件适于聚集光线，用于汇聚平行光线，将大范围的光线聚集到一个较小的范围内，便于对光的收集。反射聚光件设有凹槽，且凹槽的底面设有通孔，凹槽的内侧面与折射聚光件相对，用于使折射聚光件聚集的太阳光的至少一部分射入反射聚光件，安装在反射集光装置11顶部的光敏传感器10根据收集到的光线强度将数据传输到中央处理器，处理器处理数据后，驱动电机3带动剪式运动机构4，剪式运动机构4驱动管道托板5，实现对顶管顶进方向的矫正。
本申请实施例还公开一种应用上述顶管稳定施工结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、参考图1-4，根据施工规范的要求，准备符合测量精度要求的工具；理解设计图纸、文件，进行现场实地勘查，依据提交的平面、高程控制桩、点资料，确定工作井，接收井的位置，进行整个工程的测量。
S2、参考图1-4，对工作井、接收井进行施工，采用人工配合机械的方式对工作井、接收井进行开挖；开挖遵循自上而下开挖以及边挖边支护的原则，在挖至距离施工位置底部高30cm时，采用人工挖土；开挖过程中进行单层或多层边坡支护；挖至地下水位时，需设置排水沟与集水沟，排水沟底宽20cm，沟深20cm，集水井设置为30x30x40cm，利用抽水机抽排。
S3、检查井施工：根据设计图纸确定检查井位置，若先施作检查井时，应根据井底高程和接入管道尺寸、位置确定预留口尺寸与位置。
S4、参考图1-4，顶管装置安装并试运转，通过吊机将顶管机稳定下放至工作井底，调整位置并安装固定就位，通电试运。
S5、参考图1-4，运输管道到工作井，通过吊机将管道吊装入井，管道到达指定位置与千斤顶连接。
S6、参考图1-4，千斤顶与管道连接后，使用千斤顶将每一节管道逐节顶进至土层内；顶进装置的识别装置与调整装置运行，反射集光装置收集光线，位于反射集光装置的光敏传感器根据反射光的偏移将数据传输给后台，电机根据数据带动运动机构调整管道托板的位置；保证管道钻进方向的精度。
S7、参考图1-4，管道到达接收井位置，千斤顶将顶管机完全顶进至接收井内后，停止顶进，顶进工作完成。
S8、参考图1-4，拆除顶进装置，将管道与顶管机的连接拆除后将接收井内的顶管机内吊出，拆除其他辅助设备。
S9、参考图1-4，回填工作井、接收井，检查井砌筑后，采用机械设备逐层回填工作井、接收井；回填碎石厚度为20cm，回填碎石面保持平整，浇筑混凝土，并用震动棒振捣压实。
S10、参考图1-4，对管道进行闭水试验，对施工完成的管道进行闭水试验。闭水试验的水位，应为试验段上游的管内顶以上2米，将水灌至接近上由井口高度。注水过程要检查管堵、管道、井身，无漏水和严重渗水，在侵泡管和井1～2天进行闭水试验；将水灌至规定的水位，开始记录，对渗水量的测定时间，不少于30分钟，根据井内水面的下降值计算渗水量，渗水量不超过规定允许渗水量即为合格。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种顶管装置，其特征在于，包括：安装基座、电机、剪式运动机构、管道托板、滑轮固定柱、滑轮、滑槽、滑块、反射集光装置、光敏传感器、光线偏离监测装置、光源发射器、凹槽一、凹槽二；
所述安装基座的平面对称设有若干滑槽，所述若干滑槽相互平行设置，所述管道托板设于安装基座的对称两端，所述滑块与滑槽滑动配合，所述滑块与管道托板通过焊接方式连接；
所述电机位于所述安装基座的对称两端，所述电机与剪式运动机构电连接，所述剪式运动机构与管道托板连接；
所述若干滑轮固定柱固定于管道托板的上方，所述若干个滑轮与滑轮固定柱固定连接；
所述凹槽一设于管道托板底部的对称位置，所述凹槽二设于两个凹槽一对称中心的安装基座的位置，所述反射集光装置设于凹槽一内部，所述反射集光装置外表面设有光线偏离监测装置，所述光线偏离监测装置的内部固定安装有光敏传感器，所述光源发射器安装于凹槽二内部。
2.根据权利要求1所述的顶管装置，其特征在于，所述剪式运动机构由配套的电机驱动，以实现对管道托板的移动控制。
3.根据权利要求1所述的顶管装置，其特征在于，所述滑块加工为U形。
4.根据权利要求1所述的顶管装置，其特征在于，所述反射集光装置分别设于两个管道托板的对称凹槽的内部，所述反射集光装置包括折射聚光件与反射聚光件。
5.根据权利要求1所述的顶管装置，其特征在于，所述光源发射器设于安装基座的的凹槽二内部，所述光源发射器包括供能件与发光元器件，所述供能件为安装于发光元器件两侧的电池。
6.根据权利要求1所述的顶管装置，其特征在于，所述若干个滑轮平行对称设于管道托板的水平面，滑轮与所述管道托板的上方的滑轮固定柱连接。
7.根据权利要求1所述的顶管装置，其特征在于，所述光线偏离监测装置包括光敏传感器与安装光敏传感器的固定架。
8.一种顶管施工方法，根据上述权利要求1-5任一所述的一种顶管稳定施工结构，其特征在于，包括以下步骤：
S1、施工准备：根据施工规范的要求，准备符合测量精度要求的工具；理解设计图纸、文件，进行现场实地勘查，依据提交的平面、高程控制桩、点资料，确定工作井，接收井的位置，进行整个工程的测量；
S2、工作井、接收井施工：采用人工配合机械的方式对工作井、接收井进行开挖；开挖遵循自上而下开挖以及边挖边支护的原则，在挖至距离施工位置底部高30cm时，采用人工挖土；开挖过程中进行单层或多层边坡支护；
S3、顶管装置安装并试运转：将顶管机下放至工作井底，调整位置并安装固定就位，通电试运；
S4、管道运输：管道吊装入井，管道到达指定位置与千斤顶连接；
S5、顶进装置施工：使用千斤顶将每一节管道逐节顶进至土层内；顶进装置的识别装置与调整装置运行，反射集光装置根据反射光的偏移将数据传输给后台处理器，驱动电机根据数据带动运动机构调整管道托板的位置；保证管道钻进方向的精度；
S6、到达接收井位置：千斤顶将顶管机完全顶进至接收井内后，停止顶进；
S7、顶进装置拆除：将管道与顶管机的连接拆除后将接收井内的顶管机内吊出，拆除其他辅助设备；
S8、检查井施工：根据设计图纸确定检查井位置，若先施作检查井时，应根据井底高程和接入管道尺寸、位置确定预留口尺寸与位置。
S9、工作井、接收井的回填：检查井砌筑后，采用机械设备逐层回填工作井、接收井；
S10、管道闭水试验：对施工完成的管道进行闭水试验。
9.根据权利要求8所述的顶管施工方法，其特征在于，在步骤5中，顶进装置可根据后台传输的数据自动调整管道偏离的方向，保证钻进的精度。
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