CN204984430U - 一种应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其包括：外套管,所述外套管包括，支撑壳体，所述支撑壳体为钢制外壳；调节油缸，调节油缸连接在支撑壳体的内腔和机头之间，用于调节机头的伸缩量；钢管顶进刃口，钢管顶进刃口安装在支撑壳体的前端；滑动导轨，滑动导轨安装在支撑壳体内腔的底部；密封带；顶管机还包括：机头,机头可拆卸地安装在外套管的滑动导轨上，用于挖掘土体并将渣土运出。本实用新型的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机具有三种工作模式，可以适应更多地质条件。敞开式顶进模式可以处理在顶进过程中前方遇到的障碍物，在施工管幕时机头可以调节伸缩量，利用激光导向系统可以实时发现顶进方位偏差及时调整。

Description

一种应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机

技术领域

本实用新型属于地下工程暗挖技术领域，特别是涉及一种应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机。

背景技术

随着国家经济发展和城市人口密度的增加,地面可开发的空间越来越少,向地下空间发展是国际化大都市发展的必然趋势,城市隧道工程特别是解决城市交通拥挤的地下铁道、公路隧道和各种地下通道、人防通道、地下共同沟等已大量涌现。

管幕法是一种新型的地下工程暗挖技术,是在小口径钢管密排支护的基础上构筑大跨度大断面地下开挖工程的施工方法,特别是在城市建筑密集、地面交通繁忙路段,超浅埋及超大断面的隧道工程中有着极为明显的优越性。

目前，在200mm-600mm口径的管幕施工中多采用拉管法和夯管法，也有采用螺旋出土的顶进法施工。在1500mm-2500mm口径的管幕施工目前只能使用传统顶管机进行顶管施工。在施工过程中存在顶管机前端出现障碍物时无法处理，比如孤石、钢材、回填建筑垃圾等。一旦出现上术情况只能采用开挖竖井的办法进行解决，从而给顶管施工带来极大隐患，也影响了施工工效和施工效果。另一方面通常顶管机在管幕施工中必须有接收井，机头通过在接受井进行回收。施工接受井需要占用大量资金和时间。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，旨在解决采用顶管方法的管幕施工中现有顶管机无法处理前端障碍物及需要有接受作业面的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其包括：

外套管,所述外套管包括，

支撑壳体，所述支撑壳体为钢制外壳；

调节油缸，所述调节油缸连接在所述支撑壳体内；

钢管顶进刃口，所述钢管顶进刃口安装在支撑壳体的前端；

滑动导轨，所述滑动导轨安装在支撑壳体内腔的底部；

密封带；

顶管机还包括：机头,所述机头可拆卸地安装在外套管的滑动导轨上，用于挖掘土体并将渣土运出；

所述密封带安装在支撑壳体与机头之间，形成为阻挡机头的刀盘切割下的渣土进入机头与外套管间隙的结构。

本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，进一步，所述机头包括：

刀盘，所述刀盘上安装有超挖刀；

主轴减速机，所述主轴减速机与所述刀盘连接，用于将旋转动力进行减速输出，驱动刀盘旋转切割土体；

螺旋输送装置，所述螺旋输送装置用于排出刀盘切割土体产生的渣土。

本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，进一步，所述超挖刀设置为能够沿着刀盘径向进行伸缩。

本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，进一步，所述螺旋输送装置包括螺旋输送器和排渣减速机，所述排渣减速机驱动螺旋输送器运行。

本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，进一步，所述机头还包括渣土搅拌棒，所述渣土搅拌棒固定在所述刀盘的盘面上。

本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，进一步，还包括纠偏系统，所述纠偏系统包括：

激光发射器,所述激光发射器安装在顶管机后端的稳定结构上，用于发射基准光点;

测偏光靶,用于接收基准光点;所述纠偏系统的激光发射器发射出基准光点。当所述光点位于外套管前端的光靶中心时则认为顶进方位与设计轨迹相吻合，当光点偏大离光靶中心时则认为实际顶进方位与设计轨迹不吻合。

纠偏油缸,所述纠偏油缸安装在外套管的支撑壳体与机头之间，用于调整机头的顶进方向。优选地，所述纠偏油缸的数量为4个，间隔安装在所述支撑壳体。

本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，进一步，机头与外套管的支撑壳体通过伸缩油缸连接。

本实用新型的有益效果是：

应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机具有三种工作模式：超挖顶进模式：即刀盘超出外套管，超前切割土体。吃土顶进模式：即刀盘退回外套管保护范围内，由外套管刃口切割土体，由机头进行渣土改良排渣。敞开式顶进模式：即将机头回退撤出，由人工出渣顶进，可以适应更多地质条件。敞开式顶进模式可以处理在顶进过程中前方遇到的障碍物，在施工管幕时机头可以重复利用，利用激光导向系统可以实时发现顶进方位偏差及时调整。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1为一种案例的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机初始状态剖面示意图；

图2为一种案例的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机超挖顶进模式工作剖面图；

图3是图2中C处的刀盘内部超挖刀放大示意图；

图4是图2中D处的纠偏油缸、密封带放大示意图；

图5是图2中E处调节油缸放大示意图；

图6为一种案例的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机吃土顶进模式工作示意图；

图7是图6中A处的机头与外套管连接油缸、导轨放大示意图；

图8是图6中B处的外套管刃口放大示意图；

图9为本实用新型一种案例的机头撤出后敞开模式工作剖面示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外套管，11、支撑壳体，12、调节油缸，13、钢管顶进刃口，14、滑动导轨，15、密封带；

2、机头，21、刀盘，22、超挖刀，23、主轴减速机，24、螺旋输送器，25、排渣减速机，26、伸缩油缸，27、渣土搅拌棒；

3、纠偏系统，31、激光发射器，32、测偏光靶，33、纠偏油缸。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本实用新型的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机的案例。

在此记载的案例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的案例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的案例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型案例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1示出本实用新型一种案例的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其包括：

外套管1,如图1所示，所述外套管1包括，

支撑壳体11，所述支撑壳体11为钢制外壳；支撑壳体为机头外部支承土体的钢制外壳，同时承受调节油缸的顶力。

调节油缸12，所述调节油缸12连接在所述支撑壳体11的后端，如图5所示；

钢管顶进刃口13，所述钢管顶进刃口13安装在支撑壳体11的前端；钢管顶进刃口13用于切割土体。

滑动导轨14，所述滑动导轨14安装在支撑壳体内腔的底部；

密封带15；如图4所示。

顶管机还包括：机头2,所述机头2可拆卸地安装在外套管的滑动导轨上14，用于挖掘土体并将渣土运出；在一种案例中，机头2与外套管的支撑壳体11通过伸缩油缸26连接，如图7所示。机头与外套管用油缸连接，可以进行机头相对于外套管的小距离前后调节以改变顶管机的工作模式。

所述密封带15安装在支撑壳体11与机头2之间，形成为阻挡机头的刀盘切割下的渣土进入机头与外套管间隙的结构。

在本发明本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机中，所述机头2包括：

刀盘21，如图3和图8所示，所述刀盘21上安装有超挖刀22；在一种案例中，所述超挖刀22设置为能够沿着刀盘21径向进行伸缩。超挖刀可以在超挖模式工作时对土体进行适量超挖减小顶进阻力。此外，所述机头在超挖刀完全收回时可以从外套管内部通过，以达到机头可回撤的功能。

主轴减速机23，所述主轴减速机23与所述刀盘21连接，用于将旋转动力进行减速输出，驱动刀盘旋转切割土体；

螺旋输送装置，所述螺旋输送装置用于排出刀盘切割土体产生的渣土。在一种案例中，所述螺旋输送装置包括螺旋输送器24和排渣减速机25，所述排渣减速机25驱动螺旋输送器24运行。

对本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机进一步改进，所述机头还包括渣土搅拌棒27，所述渣土搅拌棒27固定在所述刀盘21的盘面上。渣土搅拌棒27的作用是搅动渣土，使渣土顺利进入螺旋输送器。

对本实用新型如上所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机进一步改进，顶管机还包括纠偏系统3，所述纠偏系统3包括：

激光发射器31,所述激光发射器31安装在顶管机后端的稳定结构上，用于发射基准光点;

测偏光靶32,用于接收基准光点;

纠偏油缸33,所述纠偏油缸33安装在外套管的支撑壳体11与机头2之间，用于调整机头的顶进方向。在一种优选的案例中，油缸有4个，分布固定在支撑壳体的上下左右四个方位，当发现顶进方位与设计轨迹不吻合时可调整机头位置，以实现顶进方位纠正。

激光发射器发射出基准光点。当所述光点位于外套管前端的测偏光靶中心时顶进方位与设计轨迹相吻合，当光点偏离光靶中心时实际顶进方位与设计轨迹不吻合，需要利用纠偏油缸进行机头掘进方向的调整。

本实用新型上述应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机有三种工作模式：

1、超挖顶进模式：即刀盘超出外套管，超前切割土体，如图2所示。

2、吃土顶进模式：即刀盘退回外套管保护范围内，由外套管刃口切割土体，由机头进行渣土改良排渣，如图6所示。

3、敞开式顶进模式：即将机头回退撤出，由人工出渣顶进，如图9所示。

下面以顶管机在实际项目中的应用为例，进行顶管机使用过程的说明：实例项目为单孔需要依次穿过粘土地层、含有较大尺寸异物的回填土、沙性地层三种地层，直径2.2米管幕施工项目。

在初始顶进时是粘土地层，地层稳定性较好，可以调节机头与外套管连接的伸缩油缸使机头伸出外套管，并伸出超挖刀和外套管同径进行超挖顶进，在顶进的过程中通过测偏光靶上光点的偏移来判断顶进的方位与预定的方位是否吻合，如发现顶进方位向下偏移，则调整纠偏油缸使机头在外套管内部向上偏移，加大外套管上部土体的切削量，减小外套管上部与土体的阻力，从而实现外套管向上纠偏；当光靶显示偏移减小时逐渐调整纠偏油缸，在顶进方位回归预定顶进方位时恢复机头在外套管内的初始位置。当顶进到含有较大尺寸异物的回填土位置时，首先收回超挖刀，再调整机头与外套管间的伸缩油缸使机头向后撤，在机头后撤的过程中逐渐顶进外套管，直至达到安全吃土长度停止顶进。解除机头与外套管间的连接通过基坑中卷扬机，快速将机头由外套管内撤出，形成敞开式顶进模式，在此顶进模式下可以由人工处理前方较大回填物。当顶进至沙性地层时，清理外套管内部杂物，通过机头与外套管连接的伸缩油缸将机头推进到初始位置，因为沙性地层稳定较差需要采用吃土顶进模式，这时调整机头与外套管间的伸缩油缸，使机头撤回到外套管内部，开始吃土顶进模式顶进。当达到预定顶进深度后，通过解除机头与外套管间的伸缩连接，将机头从外套管内撤回，此时单孔施工结束，机头可以在下一施工循环重复使用。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。

Claims (8)

1.一种应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其特征在于，包括：

外套管,所述外套管包括，

支撑壳体，所述支撑壳体为钢制外壳；

调节油缸，所述调节油缸连接在所述支撑壳体内；

钢管顶进刃口，所述钢管顶进刃口安装在支撑壳体的前端；

滑动导轨，所述滑动导轨安装在支撑壳体内腔的底部；

密封带；

顶管机还包括：机头,所述机头可拆卸地安装在外套管的滑动导轨上，用于挖掘土体并将渣土运出；

所述密封带安装在支撑壳体与机头之间，形成为阻挡机头的刀盘切割下的渣土进入机头与外套管间隙的结构。

2.根据权利要求1所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其特征在于，所述机头包括：

刀盘，所述刀盘上安装有超挖刀；

主轴减速机，所述主轴减速机与所述刀盘连接，用于将旋转动力进行减速输出，驱动刀盘旋转切割土体；

螺旋输送装置，所述螺旋输送装置用于排出刀盘切割土体产生的渣土。

3.根据权利要求2所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其特征在于，所述超挖刀设置为能够沿着刀盘径向进行伸缩。

4.根据权利要求1-3任一项所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其特征在于，所述螺旋输送装置包括螺旋输送器和排渣减速机，所述排渣减速机驱动螺旋输送器运行。

5.根据权利要求2所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其特征在于，所述机头还包括渣土搅拌棒，所述渣土搅拌棒固定在所述刀盘的盘面上。

6.根据权利要求1所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其特征在于，还包括纠偏系统，所述纠偏系统包括：

激光发射器,所述激光发射器安装在顶管机后端的稳定结构上，用于发射基准光点;

测偏光靶,用于接收基准光点;

纠偏油缸,所述纠偏油缸安装在外套管的支撑壳体与机头之间，用于调整机头的顶进方向。

7.根据权利要求6所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其特征在于，所述纠偏油缸的数量为4个，间隔安装在所述支撑壳体。

8.根据权利要求1所述的应用于管幕施工的机头可回撤式顶管机，其特征在于，机头与外套管的支撑壳体通过伸缩油缸连接。