CN117846634B - 一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，包括如下步骤：施工准备，三通一平后测量放线；工作坑施工，边开挖工作坑边进行工作坑支护和排水，开挖后进行垫层施工；刀盘改造，对刀盘面板的出渣口进行改造，并加装掘进刀和切削刀；顶进施工，地面设备安装，地面设备包括有自动上管装置、顶进设备和辅助设备安装，辅助设备包括有辅助支架和管道缓冲装置，工具管穿墙进洞后，进行管道顶进和管节拼装，直至工具管出洞；后续施工，清理基底，进行固定墩或阀门井的施工并回填恢复原地貌。本发明解决了大型吊装机械无法靠近工作坑，工作坑内空间有限，不便调整管道，压力顶进管道时，对管道内部造成一定的应力损伤的技术问题。

Description

一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法

技术领域

本发明属于给水施工技术领域，具体为一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法。

背景技术

顶管施工是一种先进的地下管道铺设技术，在城市地下交通、排水和污水处理等方面有广泛应用，顶管施工的优点是可以避免地面或地下的交通被占用，不需要翻开地面作铺设，不会干扰到周边的建筑和基础设施；

现有的顶管施工过程中，通常采用大型吊装机械进行吊装管道，并调整管道，但是大型吊装机械在临近工作坑时，需要小心对周围地面的负载，不能靠工作坑太近，工作坑空间有限，需要在吊装管道时，小心调整管道方位，避免对管道造成损伤，而且吊装过程中对管道位置的调整也十分不便，较为浪费时间，同时，管道顶进时，采用纯压力顶进，会对顶进管道内部造成一定的应力损伤，减少管道寿命。

发明内容

本发明提供一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，用以解决上述提出的至少一项技术问题。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，包括如下步骤：

一、施工准备：三通一平后进行测量放线；

二、工作坑施工：工作坑开挖时进行工作坑支护和工作坑排水，工作坑开挖完成后进行垫层施工；

三、刀盘改造：对刀盘面板的出渣口进行改造，并加装掘进刀和切削刀；

四、顶进施工：地面设备安装，地面设备包括有自动上管装置、顶进设备和辅助设备，辅助设备包括有辅助支架和管道缓冲装置，工具管坑内就位后，工具管进行穿墙进洞，随后开始一边进行管道顶进，一边进行管节拼装，直至工具管出洞，并将设备进行转换检修；

五、后续施工：清理基底后，进行固定墩或阀门井的施工，并在施工完毕后进行回填恢复原地貌。

优选的，辅助支架包括有基座，基座上设有导轨，导轨上滑动连接有N型架，基座内转动连接有电动丝杠螺杆，电动丝杠螺杆上转动连接有调节螺母，调节螺母固定在N型架左右两端，基座上分布有若干通孔一，通孔一内滑动连接有锚定杆，N型架上设有上下位移组件。

优选的，上下位移组件包括有托板，托板两侧设有滑卡，N型架外壁上设有滑槽，滑卡滑动在滑槽内，托板顶部设有转动组件,托板下方安装有剪叉式升降机，剪叉式升降机底部安装在N型架上，N型架两侧上设有紧固组件。

优选的，转动组件包括有大齿轮，大齿轮固定在转轴一上，转轴一转动连接在托板上，转轴一另一端固定有弧板，弧板上设有若干滚珠，大齿轮与齿轮组的小齿轮相互啮合，齿轮组转动连接在托板上，齿轮组的蜗轮与蜗杆相互啮合，蜗杆转动连接在轴架上，蜗杆一端固定有摇柄。

优选的，紧固组件包括有紧固压板，N型架顶部贯穿有通孔二和对错缝，通孔二内滑动有顶杆，顶杆下方固定有紧固压板，顶杆上套设有压缩弹性件一，对错缝内转动连接有压杆，压杆一端滑动连接在紧固压板上，N型架顶部左右对称固定有夹板，顶杆上螺纹连接有螺母。

优选的，自动上管装置包括有底座，底座上方固定有输送架，输送架两侧均转动连接有若干驱动轮，驱动轮通过铰链连接，驱动轮与铰链相互啮合，铰链上固定有若干托架，输送架端面固定有承载板，承载板上设有两道直缝，直缝位置与托架位置相对应，托架的宽度小于直缝宽度，承载板在托架前进末端设有下降组件。

优选的，下降组件包括有吊架，吊架固定在输送架上，吊架上转动连接有电动绞盘，电动绞盘上缠绕有钢索，钢索末端固定有U型吊卡，U型吊卡侧壁上设有若干滑动缝，U型吊卡正下方设有若干承载托卡，承载托卡两侧固定有导向板，承载托卡下方设有套筒一，承载托卡滑动连接在套筒一内，套筒一和承载托卡之间设有压缩弹性件二，承载托卡之间设有承载组件。

优选的，承载组件包括有若干托管辊轴，托管辊轴均转动在U型辊轴架上，U型辊轴架固定在升降座架上；

导向板上固定有导向滑轨，导向滑轨前进方向末端设有活动挡板，活动挡板转动连接在导向板上，活动挡板一侧固定有挡条。

优选的，管道缓冲装置包括有顶盘，顶盘转动连接在转轴二上，顶盘侧面固定有锁定钩，转轴二固定在移动架上，移动架下方设有福马轮，转轴二另一端固定伸缩杆和外环，伸缩杆上设有螺旋凹槽，套筒二转动连接在外环内壁，套筒二内固定有滑块，滑块滑动连接在螺旋凹槽内，套筒二另一端设有摩擦组件。

优选的，摩擦组件包括有旋转盘，旋转盘固定在套筒二上，旋转盘上对称设有轨道槽，外环另一端上下对称固定有滑动套，滑动套内滑动连接有支撑块，支撑块上固定有滑动轴，滑动轴滑动连接在轨道槽内，支撑块上固定有摩擦弧板。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的辅助支架结构示意图；

图3为本发明的辅助支架的正视图；

图4为本发明的辅助支架的俯视图；

图5为本发明的自动上管装置的俯视图;

图6为本发明的图5的A-A剖面图;

图7为本发明的自动上管装置的结构示意图;

图8为本发明的承载组件的正视图;

图9为本发明的承载组件的结构示意图;

图10为本发明的管道缓冲装置的结构示意图;

图11为本发明的摩擦组件的结构示意图。

图中：2、辅助支架；21、基座；22、导轨；23、N型架；24、电动丝杠螺杆；25、调节螺母；26、通孔一；27、锚定杆；3、上下位移组件；31、托板；32、滑卡；33、滑槽；34、剪叉式升降机；4、转动组件；41、大齿轮；42、转轴一；43、弧板；44、滚珠；45、齿轮组；46、蜗杆；47、轴架；48、摇柄；5、紧固组件；51、紧固压板；52、通孔二；53、对错缝；54、顶杆；55、压缩弹性件一；56、压杆；57、夹板；58、螺母；6、自动上管装置；61、底座；62、输送架；63、驱动轮；64、铰链；65、托架；66、承载板；67、直缝； 7、下降组件；71、吊架；72、电动绞盘；73、钢索；74、U型吊卡；75、滑动缝；76、承载托卡；77、导向板；771、导向滑轨；772、活动挡板；773、挡条；78、套筒一；79、压缩弹性件二；8、承载组件；81、托管辊轴；82、U型辊轴架；83、升降座架；9、管道缓冲装置；91、顶盘；92、转轴二；93、锁定钩；94、移动架；95、福马轮；96、伸缩杆；97、外环；98、螺旋凹槽；99、套筒二；910、滑块；10、摩擦组件；101、旋转盘；102、轨道槽；103、滑动套；104、支撑块；105、滑动轴；106、摩擦弧板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供如下实施例

实施例1

本发明实施例提供了一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，如图1-11所示，包括如下步骤：

一、施工准备：三通一平后进行测量放线；

二、工作坑施工：工作坑开挖时进行工作坑支护和工作坑排水，工作坑开挖完成后进行垫层施工；

三、刀盘改造：对刀盘面板的出渣口进行改造，并加装掘进刀，加强切削刀；

四、顶进施工：地面设备安装，其中包括有自动上管装置6，顶进设备安装和辅助设备安装，其中包括有辅助支架2和管道缓冲装置9，工具管坑内就位后，工具管进行穿墙进洞，随后开始一边进行管道顶进，一边进行管节拼装，直至工具管出洞，并将设备进行转换检修，

五、后续施工：清理基底后，进行固定墩或阀门井施工，并在最后回填恢复原地貌。

优选的，针对土石复合地层，对普通的机头进行技术改造，对普通刀盘上的合金边刀改进，使其作为掘进刀替代岩石刀盘的滚刀掘进复合地层中的岩石部分，掘进边刀在刀盘中要布置均匀，以机头中心为圆心呈圆环状布置，且要与 岩石地层在整个掘进断面中的位置相匹配。

优选的，用全站仪测平面高程与轴线位置，测量工作须及时、准确，以使 管节正确就位于设计的管道轴线上，在顶进过程中，测量次数分两个阶段，即开始阶段和正常顶进阶段，开始阶段出现的偏差应及时纠正，否则，偏差发展较快，本工程中开始阶段每顶进 20-30cm 测量一次，以控制偏差的发展，在正常顶进阶段，管道进入土层随着不断顶进，包裹其周围土层的长度逐渐增大，工具管偏差较开始段容易控制；

施工前经导线测量在坑内设桩，将经纬仪设置在预制的铁架上，在待测管前端固定一十字结构，经纬仪十字丝对准十字结构，若十字结构在管道前端的相对位置不变，其经纬仪高程和轴线必然固定不变，十字结构高程尺标有刻度，只要测出十字结构交点的偏离和垂直距离，即可读出顶管顶进中的轴线、高程偏差；

优选的，施工中还要随时关注顶进压力、电流等操控台仪表数据，这些数据 突然的增大或异常，反应的不仅是设备工作是否正常而可能说明顶进 速度过快或是前方有障碍等问题，出现异常情况要根据数据及时分 析，针对性的采取不同的措施处理，如减压降速、排浆清渣、注浆减阻或纠偏挤石等方法。

优选的，在顶管施工中，初始顶进是一个至关重要的阶段，它的成败将取决于整个顶管过程的成败，第一步是破洞，在破洞之前，洞口必须要有防止土体或砂层塌方的措施，在本工法遇到的地质是上层砂土下层为岩石的地质，整体掘进面较稳定，采取了逆作法混凝土护壁井的做法；

第二步是让顶管机入土，用风镐将封门处混凝土破除后，可把顶管机刀盘开动，用主顶油缸徐徐把顶管机推入土中，这一过程中应注意防止刀盘嵌入掘进面中不转而顶管机壳体旋转，我们采取了控制顶进速度和在顶管机左右两侧加设角撑的办法来防止其旋转；

第三步是将机头后方的两根砼管与机头管连接，形成一个整体，用来控制顶进段的高程和中线，此时应停止顶进，进行一次全面的测量，并把测量数据绘成曲线，便于分析，同时， 在初始顶进中还需注意，应在初始顶进的后期方可以进行正常的方向校正工作。

优选的，在顶进过程中，根据土质情况和顶进效果进行刀盘转速和扭矩的 控制和调整，正常顶进情况下刀盘应调至高转速、中低扭矩的状态工作，以获得较好的泥水分离效果；在施工中需停止刀盘回转时，应先停止顶进，让刀盘回转一段时间，观察到刀盘工作电流（或工作油压）开始回落后方可停止刀盘回转；在顶进过程中发现刀盘工作电流 （或油压）异常上升时，应降低顶进速度或停止顶进，待刀盘电流（或油压）平稳后再按正常速度顶进；当顶管机头发生自转时，应将刀盘回转方向调至与顶管机头自转相同方向进行顶管机头的旋转偏移纠正；刀盘的重新起动应采取一切可能的措施降低起动阻力，在确认不会对设备造成破坏或进一步加大顶进困难后，方可加大扭矩起动刀盘。

优选的，顶进设备的操作应按前方顶进反馈的控制信息要求实施，初始顶 进或中途停机重新顶进时，都应遵循从低速到高速的控制原则，顶进速度应尽量控制平稳，尤其要避免顶速突然加大的现象，遇到下列情况时应立即停止顶进，及时分析原因并采取相应措施，处理完善后再继续顶进： ①顶进顶力骤升或顶力达最大值时； ②后背发生位移或后背开裂时； ③千斤顶油管不通或油泵工作不正常时； ④ 进水排泥管路不畅时； ⑤ 监视器工作不正常时； ⑥ 激光经纬仪工作不正常时； ⑦ 砼管出现裂缝或破损时； ⑧ 洞口止水圈漏水时。

优选的，根据地质情况，在渗透系数较小的土层中，泥水比重可控制在 1.05以下；在渗透系数适中的土层中，必须保持泥水稳定，即泥水中除必须含有一定比例的粘土外，还须加一定比例的膨润土，保持泥 水稳定，泥水比重控制在 1.05~1.10 之间；在渗透系数大的土层，浓 度太小泥水会渗入土层，致使泥水压力无法建立，无法排泥，为了保证压力水不易渗透到土层中，泥水的浓度应适当增加，泥水比重控制 在 1.10~1.20 之间。

优选的，在机头和机头连接工具管进洞前，即使发生中线和高程偏差，也 尽可能不要纠偏，机头连接管进洞后，若高程中线在±2 ㎝以内时，可不纠偏，当高程或中线超出标准值 2 ㎝以上时，根据监视器内的光点位置变化趋势进行纠偏，必须有一个提前量，纠偏遵循“先纠高程，后纠 中线，小角度连续纠偏”的原则，纠偏油缸的伸出量一次不得太大（以不超过 2 ㎝为宜）；当光点位置有反向移动趋势或移动速度放缓时，可将纠偏油缸缩回，停止纠偏，纠偏时还应观察监视器内仰俯角和旋转角变化，作为参考数值，仰俯角和旋转角最大偏差不得超过原始值 2.5°，在复合地层中还要通过机头的纠偏动作还要将不易排出的石 块挤压出掘进断面，以保证掘进施工的顺利进行。

优选的，顶进到达有两种方式，一种是提前做好接收井，接收设备到达； 另一种是顶进到位后直接开挖吊出掘进机，到达多采用第一种方式，第二种方式多在短距离应急工程中使用。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：自动上管装置6将管道从地面运输至工作坑底部进行管道拼接，辅助支架2在管道拼接时，对管道进行支撑的同时可以进行左右，上下位移进行调整管道位置，并且最终对管道进行转动，保证管道方向一致，管道拼接完成后，采用管道缓冲装置9连接管道和顶进装置对管道进行顶进；

本发明解决了顶管施工过程中工作坑狭小，工作坑造成周围地质扰动，不便于大型吊装机械对管道进行吊装的问题，并且解决了管道拼接过程中，大型管道较为沉重，无法进行便捷的管道位置，以及角度调整，同时解决了管道顶进过程中，顶进装置压力对管道内部造成的一定应力损伤，使得管道寿命下降的问题。

实施例2

在实施例1的基础上，辅助支架2包括有基座21，基座21上设有导轨22，导轨22上滑动连接有N型架23，基座21在N型架23左右两端分别固定有电动丝杠螺杆24，电动丝杠螺杆24上转动连接有调节螺母25，调节螺母25固定在N型架23左右两端，基座21上分布有若干通孔一26，通孔一26内滑动连接有锚定杆27，N型架23上设有上下位移组件3。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：管道在进行拼装时，将管道置于辅助支架2上，辅助支架2的基座21通过通孔一26和锚定杆27固定在工作坑底部，防止辅助支架2倾倒，同时辅助支架2上的电动丝杠螺杆24启动，带动调节螺母25在电动丝杠螺杆24上进行左右往复运动，调节管道的位置，便于管道进行拼装；

本发明利用电动丝杠螺杆24进行调节辅助支架2进行左右移动，能够有效的对管道进行左右移动，且移动过程稳定，移动速度快，效率高，可以较高精度的对位移进行调节，使得管道安装时，减小管道X轴方向的位置误差，同时，锚定杆27的设计能够有效保持辅助支架2的稳定性，保证管道安装时的精度。

实施例3

在实施例2的基础上，上下位移组件3包括有托板31，托板31两侧设有滑卡32，N型架23外壁上设有滑槽33，滑卡32滑动在滑槽33内，托板31顶部设有转动组件4,托板31下方固定有剪叉式升降机34，剪叉式升降机34固定在N型架23上，N型架23两侧上设有紧固组件5。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：管道通过电动丝杠螺杆24进行调节后，其在X轴方向上与已安装管道保持平行，随后进行Z轴方向上的调节，剪叉式升降机34启动进行升降，推动托板31上的滑卡32在滑槽33内滑动，使得管道与已安装管道同轴心，便于对管道进行拼装；

本发明利用剪叉式升降机34对托板进行升降，该设计使得管道能够进行Z轴方向上的调整，剪叉式升降机34的升降较为平稳，稳定性好，同时载重能力强,可以进行任意高度的升降，同时，搭配上托板31和滑卡32的设计，能够使得在升降过程中管道保持稳定，只能在z轴方向上进行位移。

实施例4

在实施例3的基础上,转动组件4包括有大齿轮41，大齿轮41固定在转轴一42上，转轴一42转动连接在托板31上，转轴一42另一端固定有弧板43，弧板43上设有若干滚珠44，大齿轮41与齿轮组45的小齿轮相互啮合，齿轮组45转动连接在托板31上，齿轮组45的蜗轮与蜗杆46相互啮合，蜗杆46转动连接在轴架47上，蜗杆46一端固定有摇柄48。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：管道同轴心后，由于管道之间存在一定的角度偏转，因此，利用摇柄48对管道角度进行微调，摇柄48转动带动蜗杆46进行转动，蜗杆46转动带动蜗轮转动，蜗轮转动则齿轮组45的小齿轮进行转动，小齿轮传动带动大齿轮41进行转动，最终使得转轴一42进行转动，转轴一42顶部的弧板43随着转轴一42进行转动；

本发明利用齿轮对管道进行转动调节，该设计能够有效保证传动效率，并且结构简单，易于进行维护，便于对任意转动角度进行调节，同时，本设计利用齿轮组45和蜗杆46的设计进行转动调节，能够有效减轻管道重力对转动所带来的阻力，利用小齿轮和大齿轮41之间的杠杆原理，轻易使得大齿轮41进行转动。

实施例5

在实施例3的基础上，紧固组件5包括有紧固压板51，N型架23顶部贯穿有通孔二52和对错缝53，通孔二52内滑动有顶杆54，顶杆54下方固定有紧固压板51，顶杆54和通孔二52之间设有压缩弹性件一55，对错缝53内转动连接有压杆56，压杆56一端滑动连接在紧固压板51上，N型架23顶部左右对称固定有夹板57，顶杆54上螺纹连接有螺母58。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：管道安装调节完毕后，为保证管道不发生扰动，对管道进行紧固，旋转螺母58脱离压杆56，使得压杆56能够绕对错缝53进行转动，压杆56向下顶压紧固压板51，使得顶杆54沿通孔二52滑动，并挤压压缩弹性件一55，压杆56使得紧固压板51挤压管道保持固定后，旋转螺母58直至接触夹板57，使得压杆56无法绕对错缝53进行转动，保持对管道的固定；

本发明利用紧固压板51对管道进行固定，该设计能够使得紧固压板51不需要固定管道时，因为压缩弹性件一55的原因自动升起，不会影响管道的安装，当需要进行固定管道时，紧固压板51被压杆56顶压进行固定管道，同样的，压杆56的设计使得在不需要进行固定管道时，压杆56相互交叉，不会对管道安装造成影响，需要进行固定管道时，压杆56转动对紧固压板施压。

实施例6

在实施例1的基础上，自动上管装置6包括有底座61，底座61上方固定有输送架62，输送架62两侧均转动连接有若干驱动轮63，驱动轮63通过铰链64相互连接，驱动轮63与铰链64相互啮合，铰链64上固定有若干托架65，输送架62一侧固定有承载板66，承载板66上设有两道直缝67，托架65滑动在直缝67内，承载板66在托架65前进末端设有下降组件7。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：待安装管道置于自动上管装置6上的托架65上后，输送架62上的驱动轮63带动铰链64转动，铰链64带动托架65前进，托架65前进至承载板66时，托架65进入承载板66上的直缝67内，管道由托架65和承载板66共同进行托顶，直至到达下降组件7处，管道到达下降组件7处后，托架65继续前进，直至管道完全落于承载板66上，最终进入下降组件7内；

本发明利用托架65和承载板66的设计，使得托架65托举的管道能够被柔和的放置在承载板66上，不会对管道造成破损，使得管道能够完好无损的进入下降组件进行下降，同时输送架62和驱动轮63的设计，保证了管道在运输过程中的平稳性，且链式输送具有较大发负载力，能够有效承担管道所带来的重量。

实施例7

在实施例6的基础上，下降组件7包括有吊架71，吊架71固定在输送架62上，吊架71上下固定有电动绞盘72，电动绞盘72上缠绕有钢索73，钢索73末端固定有U型吊卡74，U型吊卡74侧壁上设有若干滑动缝75，U型吊卡74正下方设有若干承载托卡76，承载托卡76两侧固定有导向板77，承载托卡76下方设有套筒一78，承载托卡76滑动连接在套筒一78内，套筒一78和承载托卡76之间设有压缩弹性件二79，承载托卡76之间设有承载组件8。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：管道落于承载板66上后，管道继续前进，直至进入与承载板66接触的U型吊卡74内，U型吊卡74在电动绞盘72的作用下，放松钢索73，将U型吊卡74逐渐下放，U型吊卡74下落至承载托卡76时，沿导向板77前进，向一侧倾斜，承载托卡76则在U型吊卡74侧壁上的滑动缝75内滑动，对管道进行承托，直至U型吊卡74继续向下运动后，管道逐渐脱离U型吊卡74，完全落于承载托卡76上，承载托卡76在套筒一78内滑动，挤压压缩弹性件二79；

本发明利用U型吊卡74对管道实现上下的运输，能够将管道完好无损的运输至工作坑底，并且在导向板77的配合下，管道被转换至承载托卡76内，该设计既不需要人工进行干预，也不会对管道造成损伤，实现了全自动，稳定的对管道进行运输，同时承载托卡76上套筒一78和压缩弹性件二79的设计，使得管道在转换过程中的能量被吸收，对管道起到保护作用。

实施例8

在实施例7的基础上，承载组件8包括有若干托管辊轴81，托管辊轴81均转动在U型辊轴架82上，U型辊轴架82固定在升降座架83上；

导向板77上固定有导向滑轨771，导向滑轨771前进方向末端设有活动挡板772，活动挡板772转动连接在导向板77上，活动挡板772一侧固定有挡条773。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：当管道被安置在承载托卡76上后，升降座架83进行上升使得U型辊轴架82上的托管辊轴81能够承载管道；

导向板77上的导向滑轨771对U型吊卡74进行导向，使得U型吊卡74呈一定角度倾斜下降，保证承载托卡76能够进入滑动缝75内对管道进行托举，并最终承载托卡76完全托举管道后，U型吊卡74继续沿导向滑轨771滑动脱离管道，并在滑动过程中顶开活动挡板772，在穿过活动挡板772后，活动挡板772自动回落，使得U型吊卡74无法沿原路返回，顺着活动挡板772进行上升；

本发明利用U型辊轴架82和托管辊轴81的设计，保证了可以通过托管辊轴81轻易的对管道进行位移，而导向滑轨771的设计则保证了U型吊卡74行动轨迹的稳定，以及U型吊卡74在下降时，不会发生倾覆现象。

实施例9

在实施例1的基础上，管道缓冲装置9包括有顶盘91，顶盘91转动连接在转轴二92上，顶盘91侧面固定有锁定钩93，转轴二92固定在移动架94上，移动架94下方设有福马轮95，转轴二92另一端固定伸缩杆96和外环97，伸缩杆96上下对称设有螺旋凹槽98，伸缩杆96滑动连接在套筒二99内，套筒二99转动连接在外环97上，套筒二99内固定有滑块910，滑块910滑动连接在螺旋凹槽98内，套筒二99另一端设有摩擦组件10。

上述技术方案的工作原理及有益效果为： 顶盘91通过锁定钩93与顶进装置相连接，并进行转动锁定，伸缩杆96进行伸缩，使得套筒二99上的滑块910在伸缩杆96上的螺旋凹槽98内滑动，最终带动套筒二99进行沿外环97进行转动，使得套筒二99上的摩擦组件10进行转动；

本发明利用伸缩杆96、螺旋凹槽98、套筒二99和滑块910，将直线往复运动转换位圆周运动，整体结构紧凑，节省空间，并且运动平稳，本设计既保证了管道缓冲装置9结构小巧，能够在管道内进行使用，又保证了管道缓冲装置9的动力源即便能量溢出，也不会对管道的结构造成影响。

实施例10

在实施例9的基础上，摩擦组件10包括有旋转盘101，旋转盘101固定在套筒二99上，旋转盘101上对称设有轨道槽102，外环97另一端上下对称固定有滑动套103，滑动套103内滑动连接有支撑块104，支撑块104上固定有滑动轴105，滑动轴105滑动连接在轨道槽102内，支撑块104上固定有摩擦弧板106。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：旋转盘101在套筒二99的带动下进行转动，旋转盘101转动时，滑动轴105沿轨道槽102进行滑动，使得支撑块104沿滑动套103内向圆心外运动，最终使得摩擦弧板106向圆心外扩张，当需要进行顶管时，摩擦弧板106在管道内扩张，贴近管道内壁，使得管道内壁和摩擦弧板106之间的摩擦力增大，随后顶进装置对管道缓冲装置9顶进，管道缓冲装置9利用摩擦力将管道缓缓顶进；

本发明利用轨道槽102和滑动轴105，使得支撑块104能够在径向方向上进行往复运动，实现摩擦弧板106的扩张和收缩，本设计利用摩擦弧板106扩张进行增大摩擦力来顶进管道，既保证了管道顶进的效果，又保证了在管道顶进过程对管道的损伤降至最低，避免了利用压力顶进管道时，管道内部产生的应力损伤，延长了管道的使用寿命。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，其特征在于：包括如下步骤：

一、施工准备：三通一平后进行测量放线；

二、工作坑施工：工作坑开挖时进行工作坑支护和工作坑排水，工作坑开挖完成后进行垫层施工；

三、刀盘改造：对刀盘面板的出渣口进行改造，并加装掘进刀和切削刀；

四、顶进施工：地面设备安装，地面设备包括有自动上管装置（6）、顶进设备和辅助设备，辅助设备包括有辅助支架（2）和管道缓冲装置（9），工具管坑内就位后，工具管进行穿墙进洞，随后开始一边进行管道顶进，一边进行管节拼装，直至工具管出洞，并将设备进行转换检修；

自动上管装置（6）将管道从地面运输至工作坑底部进行管道拼接，辅助支架（2）在管道拼接时，对管道进行支撑的同时可以进行左右，上下位移进行调整管道位置，并且最终对管道进行转动，保证管道方向一致，管道拼接完成后，采用管道缓冲装置（9）连接管道和顶进装置对管道进行顶进；

待安装管道置于自动上管装置（6）上的托架（65）上后，输送架（62）上的驱动轮（63）带动铰链（64）转动，铰链（64）带动托架（65）前进，托架（65）前进至承载板（66）时，托架（65）进入承载板（66）上的直缝（67）内，管道由托架（65）和承载板（66）共同进行托顶，直至到达下降组件（7）处，管道到达下降组件（7）处后，托架（65）继续前进，直至管道完全落于承载板（66）上，最终进入下降组件（7）内；

管道落于承载板（66）上后，管道继续前进，直至进入与承载板（66）接触的U型吊卡（74）内，U型吊卡（74）在电动绞盘（72）的作用下，放松钢索（73），将U型吊卡（74）逐渐下放，U型吊卡（74）下落至承载托卡（76）时，沿导向板（77）前进，向一侧倾斜，承载托卡（76）则在U型吊卡（74）侧壁上的滑动缝（75）内滑动，对管道进行承托，直至U型吊卡（74）继续向下运动后，管道逐渐脱离U型吊卡（74），完全落于承载托卡（76）上，承载托卡（76）在套筒一（78）内滑动，挤压压缩弹性件二（79）；

五、后续施工：清理基底后，进行固定墩或阀门井的施工，并在施工完毕后进行回填恢复原地貌；

自动上管装置（6）包括有底座（61），底座（61）上方固定有输送架（62），输送架（62）两侧均转动连接有若干驱动轮（63），驱动轮（63）通过铰链（64）连接，驱动轮（63）与铰链（64）相互啮合，铰链（64）上固定有若干托架（65），输送架（62）端面固定有承载板（66），承载板（66）上设有两道直缝（67），直缝（67）位置与托架（65）位置相对应，托架（65）的宽度小于直缝（67）宽度，承载板（66）在托架（65）前进末端设有下降组件（7）；

下降组件（7）包括有吊架（71），吊架（71）固定在输送架（62）上，吊架（71）上转动连接有电动绞盘（72），电动绞盘（72）上缠绕有钢索（73），钢索（73）末端固定有U型吊卡（74），U型吊卡（74）侧壁上设有若干滑动缝（75），U型吊卡（74）正下方设有若干承载托卡（76），承载托卡（76）两侧固定有导向板（77），承载托卡（76）下方设有套筒一（78），承载托卡（76）滑动连接在套筒一（78）内，套筒一（78）和承载托卡（76）之间设有压缩弹性件二（79），承载托卡（76）之间设有承载组件（8）；

承载组件（8）包括有若干托管辊轴（81），托管辊轴（81）均转动在U型辊轴架（82）上，U型辊轴架（82）固定在升降座架（83）上；

导向板（77）上固定有导向滑轨（771），导向滑轨（771）前进方向末端设有活动挡板（772），活动挡板（772）转动连接在导向板（77）上，活动挡板（772）一侧固定有挡条（773）。

2.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，其特征在于：辅助支架（2）包括有基座（21），基座（21）上设有导轨（22），导轨（22）上滑动连接有N型架（23），基座（21）内转动连接有电动丝杠螺杆（24），电动丝杠螺杆（24）上转动连接有调节螺母（25），调节螺母（25）固定在N型架（23）左右两端，基座（21）上分布有若干通孔一（26），通孔一（26）内滑动连接有锚定杆（27），N型架（23）上设有上下位移组件（3）。

3.根据权利要求2所述的一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，其特征在于： 上下位移组件（3）包括有托板（31），托板（31）两侧设有滑卡（32），N型架（23）外壁上设有滑槽（33），滑卡（32）滑动在滑槽（33）内，托板（31）顶部设有转动组件（4）,托板（31）下方安装有剪叉式升降机（34），剪叉式升降机（34）底部安装在N型架（23）上，N型架（23）两侧上设有紧固组件（5）。

4.根据权利要求3所述的一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，其特征在于： 转动组件（4）包括有大齿轮（41），大齿轮（41）固定在转轴一（42）上，转轴一（42）转动连接在托板（31）上，转轴一（42）另一端固定有弧板（43），弧板（43）上设有若干滚珠（44），大齿轮（41）与齿轮组（45）的小齿轮相互啮合，齿轮组（45）转动连接在托板（31）上，齿轮组（45）的蜗轮与蜗杆（46）相互啮合，蜗杆（46）转动连接在轴架（47）上，蜗杆（46）一端固定有摇柄（48）。

5.根据权利要求4所述的一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，其特征在于： 紧固组件（5）包括有紧固压板（51），N型架（23）顶部贯穿有通孔二（52）和对错缝（53），通孔二（52）内滑动有顶杆（54），顶杆（54）下方固定有紧固压板（51），顶杆（54）上套设有压缩弹性件一（55），对错缝（53）内转动连接有压杆（56），压杆（56）一端滑动连接在紧固压板（51）上，N型架（23）顶部左右对称固定有夹板（57），顶杆（54）上螺纹连接有螺母（58）。

6.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，其特征在于：管道缓冲装置（9）包括有顶盘（91），顶盘（91）转动连接在转轴二（92）上，顶盘（91）侧面固定有锁定钩（93），转轴二（92）固定在移动架（94）上，移动架（94）下方设有福马轮（95），转轴二（92）另一端固定伸缩杆（96）和外环（97），伸缩杆（96）上设有螺旋凹槽（98），套筒二（99）转动连接在外环（97）内壁，套筒二（99）内固定有滑块（910），滑块（910）滑动连接在螺旋凹槽（98）内，套筒二（99）另一端设有摩擦组件（10）。

7.根据权利要求6所述的一种泥水平衡顶管在土石复合地层中的施工工法，其特征在于： 摩擦组件（10）包括有旋转盘（101），旋转盘（101）固定在套筒二（99）上，旋转盘（101）上对称设有轨道槽（102），外环（97）另一端上下对称固定有滑动套（103），滑动套（103）内滑动连接有支撑块（104），支撑块（104）上固定有滑动轴（105），滑动轴（105）滑动连接在轨道槽（102）内，支撑块（104）上固定有摩擦弧板（106）。