CN211422652U - 一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，属于岩土及地质工程技术领域，包括底座、压裂机构、掘进机构、顶进机构、切换机构和控制系统，压裂机构用于致裂岩层，掘进机构用于掘进经压裂机构致裂后的岩层，顶进机构用于推顶压裂机构或掘进机构沿底座长度方向移动，切换机构用于推顶或拉动压裂机构或掘进机构沿底座宽度方向移动，控制系统用于控制压裂机构、掘进机构、顶进机构和切换机构的动作。本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，具有对岩层先致裂后掘进，减少了坚硬的岩层对顶管机刀盘的磨损，且掘进施工容易，顶管作业速度快，有利于提高顶管施工工期的技术效果。

Description

一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置

技术领域

本实用新型属于岩土及地质工程技术领域，更具体地说，是涉及一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置。

背景技术

顶管工程技术是指一种非开挖或少开挖的施工方法，利用顶进设备产生的作用力将管道按照实际的设计坡度顶入土中，克服管道与土的摩擦力，将土方运走，实现最终的管道施工。顶管施工工艺中有一种为泥水平衡式施工工艺，是指顶管机的切削具腔室内泥水保持一定的压力来进行的顶管工作的方法。

在一些城市岩石地层中，由于岩石较多，当进行岩石地层顶管工程施工时，主要是利用现有的顶管机刀盘进行工作，通过滚刀对岩石进行施工，利用产生的荷载促使岩石破碎，其工作原理是在岩石表面施加超过岩石承受能力的载荷，破碎后进行顶管施工。现有的顶管机当遇到岩石较多的地层时，会遇到很多施工困难，如刀盘磨损较严重，刀盘的使用寿命短，需要经常更换，岩石地层顶进施工进度慢，往往会延误顶管施工工期。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，旨在解决对城市岩石地层顶管施工中顶管机刀盘磨损严重，影响施工进度的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，包括底座、压裂机构、掘进机构、顶进机构、切换机构和控制系统，底座设于已挖掘的基坑内，所述底座的高度和所述底座长度方向上的倾角可调；压裂机构设于所述底座上并与所述底座滑动连接，用于致裂岩层；掘进机构设于所述底座一侧，与所述压裂机构交替作业，用于掘进经所述压裂机构致裂后的岩层；顶进机构设于基坑内且高度可调，用于推顶或拉动所述压裂机构或所述掘进机构沿所述底座长度方向移动；切换机构设于基坑内，用于推顶或拉动所述压裂机构或所述掘进机构沿所述底座宽度方向移动，所述压裂机构或所述掘进机构置于所述底座上后对岩层作业；控制系统设于基坑外侧，用于控制所述压裂机构、所述掘进机构、所述顶进机构和所述切换机构的动作。

作为本申请另一实施例，所述压裂机构致裂岩层后，所述压裂机构借助于所述顶进机构和所述切换机构的拉力远离所述底座，所述掘进机构借助于所述顶进机构和所述切换机构的推力置于所述底座上；所述掘进机构对已致裂的岩层掘进后，所述掘进机构借助于所述顶进机构和所述切换机构的拉力远离所述底座，所述压裂机构借助于所述顶进机构和所述切换机构的推力置于所述底座上。

作为本申请另一实施例，所述压裂机构包括压裂壳体、钻机、泵组和封隔器，钻机设于所述压裂壳体内，用于向岩层内钻进钻孔，所述钻机受控于所述控制系统；泵组设于所述压裂壳体内，用于向已钻的钻孔内泵入压裂液，并在所述钻孔内形成高压，所述泵组受控于所述控制系统；封隔器用于封堵已钻的钻孔端口，所述泵组将压裂液泵入至所述封隔器内侧的所述钻孔中，通过所述压裂液的压力对所述钻孔围岩致裂。

作为本申请另一实施例，压裂机构还包括设于所述压裂壳体前端面上的钻盘，所述钻机为多个，且周向均匀布置在所述钻盘上，所述钻盘竖直设置并朝向岩层，多个所述钻机同时用于钻进岩层。

作为本申请另一实施例，城市岩石地层泥水平衡顶管装置还包括设于所述基坑外侧的用于起吊所述压裂机构和所述掘进机构的起吊机构，所述起吊机构用于调整所述压裂机构或所述掘进机构的作业位置。

作为本申请另一实施例，所述切换机构包括第一组切换器、第二组切换器和连接器，第一组切换器用于推顶或拉动所述压裂机构沿所述底座宽度方向移动，所述第一组切换器受控于所述控制系统；第二组切换器与所述第一组切换器相对设置，且分别位于所述压裂机构或所述掘进机构的两侧，用于推顶或拉动所述掘进机构沿所述底座宽度方向移动，所述第二组切换器受控于所述控制系统；连接器为多个，分别设于所述第一组切换器和所述第二组切换器的推顶端上，用于连接所述压裂机构或所述掘进机构。

作为本申请另一实施例，所述顶进机构包括第一组顶进器、第二组顶进器、第一顶铁和第二顶铁，第一组顶进器用于向岩层内推顶所述压裂机构或所述掘进机构，所述第一组顶进器受控于所述控制系统；第二组顶进器与所述第一组顶进器首尾相接，用于推顶所述第一组顶进器移动，所述第二组顶进器受控于所述控制系统；第一顶铁设于所述第一组顶进器的推顶端上；第二顶铁设于所述第二组顶进器的推顶端上。

作为本申请另一实施例，所述掘进机构包括切削壳体、切削端面、泥水总成、排屑总成和动力总成，切削端面设于所述切削壳体端面上，设有用于切削岩层的刀架总成，所述切削端面上设于排泥端口；泥水总成设于所述切削壳体内，设有用于连接外界水源的进水管道和用于排出泥水的排泥管道，所述排泥管道的一端与所述排泥端口连接，用于维持所述切削壳体内的泥水压力平衡；排屑总成设于所述切削壳体内，用于向所述切削壳体外排出经所述刀架总成切削后的碎岩石；动力总成用于驱动所述刀架总成对岩层进行切削和驱动所述排屑总成排出碎岩石，所述动力总成受控于所述控制系统。

作为本申请另一实施例，在所述顶进机构与所述压裂机构或所述掘进机构之间设有砼管，所述砼管的一端与所述顶进机构套接、另一端与所述压裂机构或所述掘进机构套接。

作为本申请另一实施例，沿所述底座的长度方向上设有滑轨，所述砼管、所述压裂机构和所述掘进机构分别设于所述滑轨上，并可沿所述滑轨滑行。

本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，通过在基坑内设置压裂机构，可将岩层预先致裂，经致裂后的岩层出现松动，有利于掘进机构进行切削掘进作业，借助于顶进机构的推顶力和切换机构的切换作业，使压裂机构和掘进机构交替作业，经过致裂后的岩层对掘进机构的刀盘磨损小，解决了顶管机对岩层施工刀盘磨损严重，使用寿命短，影响施工进度的技术问题，具有对岩层先致裂后掘进，减少了坚硬的岩层对顶管机刀盘的磨损，且掘进施工容易，顶管作业速度快，有利于提高顶管施工工期的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的俯视图；

图3为图1中的A-A处截面图；

图4为图2中的B-B处截面图；

图5为本实用新型实施例提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的压裂壳体侧视图；

图6为本实用新型实施例提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的压裂机构对岩层致裂后的岩层端面效果图；

图7为本实用新型实施例提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的控制系统控制框图。

图中：1、底座；11、第一支撑柱；2、压裂机构；21、压裂壳体；22、钻机；23、泵组；24、钻盘；3、掘进机构；31、切削壳体；32、切削端面；33、泥水总成；34、排屑总成；4、顶进机构；41、第一组顶进器；42、第二组顶进器；43、第一顶铁；44、第二顶铁；45、第二支撑柱；5、切换机构；51、第一组切换器；52、第二组切换器；53、连接器；6、控制系统；7、起吊机构；8、砼管；9、滑轨；10、支撑台。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1及图7，现对本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置进行说明。所述一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，包括底座1、压裂机构2、掘进机构3、顶进机构4、切换机构5和控制系统6，底座1设于已挖掘的基坑内，底座1的高度和底座1长度方向上的倾角可调；压裂机构2设于底座1上并与底座1滑动连接，用于致裂岩层；掘进机构3设于底座1一侧，与压裂机构2并排设置且交替作业，用于掘进经压裂机构2致裂后的岩层；顶进机构4设于基坑内且高度可调，用于推顶或拉动压裂机构2或掘进机构3靠近或远离岩层壁，压裂机构2或掘进机构3沿底座1长度方向移动；切换机构5设于基坑内，用于推顶或拉动压裂机构2或掘进机构3靠近或远离底座1上，压裂机构2或掘进机构3沿底座1宽度方向移动，压裂机构2或掘进机构3置于底座1上后对岩层进行作业(压裂作业或掘进作业)；控制系统6设于基坑外侧，用于控制压裂机构2、掘进机构3、顶进机构4和切换机构5的动作，并控制压裂机构2和掘进机构3的交替作业。要注意，在进行一刀工序之前，要先经过压裂机构2作业，岩层致裂后退出压裂机构2，才能使掘进机构3作业；当进行下一工序时，将掘进机构3退出底座1，使压裂机构2沿底座1滑行至岩层壁上进行压裂作业，再进行掘进机构3作业。

本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，与现有技术相比，通过在基坑内设置压裂机构2，可将岩层预先致裂，经致裂后的岩层出现松动，有利于掘进机构3进行切削掘进作业，借助于顶进机构4的推顶力和切换机构5的切换作业，使压裂机构2和掘进机构3交替作业，经过致裂后的岩层对掘进机构3的刀盘磨损小，解决了顶管机对岩层施工刀盘磨损严重，使用寿命短，影响施工进度的技术问题，具有对岩层先致裂后掘进，减少了坚硬的岩层对顶管机刀盘的磨损，且掘进施工容易，顶管作业速度快，有利于提高顶管施工工期的技术效果。

基坑是预先挖掘好的，可以在该基坑内设置用于顶管作业的一些机械设备，具体的，在该基坑内设置有两组台阶，且两组台阶呈一定高差设置，其中一组台阶是用于安装底座1、压裂机构2、掘进机构3和切换机构5的、另一组台阶是用于安装顶进机构4的，且使顶进机构4的推顶方向朝向压裂机构2和掘进机构3。

在一个具体实施例中，底座1的横截面为圆弧形，由于顶管施工是便于安装管道的，该管道是指顶管施工的管道，管道的横截面一般为圆形，则设置底座1为圆弧形结构，该圆弧形结构能与管道的外弧形相适配，因此，设置该底座1能够便于在顶管施工和管道安装中快速作业，减少对管道的磨损，管道在底座1上作业，不容易滑脱，便于提高作业效率。

压裂机构2为水力压裂法的致裂设备，其中水力压裂又称水压致裂，其施工的方法属于现有技术，该装置能实现压裂机构2和掘进机构3的相互交替循环作业，在一个顶管施工工序过程中，要预先采用压裂机构2对岩层进行压裂或致裂，然后通过掘进机构3对已致裂后的岩层进行切削开挖，由于岩层被致裂后，会在岩层中形成很多的缝隙，然后通过掘进机构3的刀盘将岩层切削下来，这样完成一个工序的顶管施工作业。以上的压裂机构2和掘进机构3的交替作业，是借助于切换机构5进行切换的，切换作业完成后，通过顶进机构4将压裂机构2或掘进机构3向岩层内部顶进一端距离，方可进行下一工序的顶管施工，通过控制系统6可以对压裂机构2、掘进机构3、顶进机构4和切换机构5进行控制。在压裂机构2或掘进机构3完成一个工序以后，再通过顶进机构4返回至岩层的外侧，通过切换机构5使压裂机构2和掘进机构3相互交换位置，最后再通过顶进机构4将压裂机构2或掘进机构3推入已掘进好的岩层中。如此反复交替作业，最后使岩层被挖掘出一条通道，这样便于管道安装在该通道内。

控制系统6为工控机，设有用于控制各个机构运行的PLC可编程的控制器，以及用于控制各个机构动作的控制按钮，控制系统6还包括用于控制各个机构运行的控制软件，该控制软件为现有技术，可从市场上购买到，因此对控制软件的控制原理和控制过程在此不再赘述，因此该控制系统6可以实现对以上机构的控制。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图1-图2、图4和图7，压裂机构2致裂岩层后，压裂机构2借助于顶进机构4和切换机构5的拉力远离底座1，掘进机构3借助于顶进机构4和切换机构5的推力置于底座1上；掘进机构3对已致裂的岩层掘进后，掘进机构3借助于顶进机构4和切换机构5的拉力远离所述底座1，压裂机构2借助于顶进机构4和切换机构5的推力置于底座1上，实现压裂机构2和掘进机构3交替作业。通过控制系统6控制顶进机构4和切换机构5的动作，使压裂机构2和掘进机构3交替作业，有利于对岩层进行快速掘进作业，压裂机构2和掘进机构3的运动路径是沿着底座1的宽度方向上的，而顶进机构4的运动路径是沿着底座1的长度方向上的，可以实现对城市岩层的顶管施工。通过采用压裂机构2，能将坚硬的岩石破裂开，由于掘进机构3上的刀盘对具有裂缝的岩层切削效率高，因此再通过掘进机构3对裂缝的岩层进行切削的效率较高。压裂机构2和掘进机构3均能在底座1上滑动，这样可以减小与底座1之间的摩擦力，有利于通过顶进机构4的推动，很快的推入至岩层壁上。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图1-图2、图4至图5，压裂机构2包括压裂壳体21、钻机22、泵组23和封隔器，钻机22设于压裂壳体21内，用于向岩层内钻进钻孔，钻机22受控于控制系统6；泵组23设于压裂壳体21内，用于向已钻的钻孔内泵入压裂液，并在钻孔内形成高压，泵组23受控于控制系统6；封隔器用于封堵已钻的钻孔端口，泵组23将压裂液泵入至封隔器内侧的钻孔中，通过压裂液的压力对钻孔围岩致裂。在使用时先通过钻机22对岩层进行钻孔，然后将泵入压裂液的软管伸入至钻孔内，然后用封隔器将钻孔的外端口封堵，这样在钻孔内形成一个封闭的空间，通过计算得出的预定的致裂压力，最后再通过泵组23向该封闭空间内注入压裂液，当压力达到预计算的压力时，则在钻孔围岩内形成裂纹，实现了对岩层的水力压裂。压裂机构2的使用过程和对岩层的压裂原理已属现有技术，因此在此不再过多介绍压裂机构2的使用过程。其中，封隔器的安装是通过人工安装的。钻机22为液压钻机，泵组23为液压泵组，封隔器属于现有技术中使用的封隔器。

在一个具体实施例中，压裂壳体21即为一种壳体结构，内部为空腔体，钻机22、泵组23和封隔器均位于该空腔体内。钻机22为多个，均朝向岩层钻进，泵组23为液压泵组23，能将压裂液泵入至钻孔内，再通过泵组23的泵入压裂液，在钻孔内的压裂液由于压力过大，对钻孔围岩形成压力，将围岩致裂。其中，泵组23所产生的压力有一个公式可以计算得出，要根据此处围岩的性质进行确定此处的围岩致裂压力。压力越大，则对围岩造成的损伤就越大，产生的裂缝就越大。

具体的，压裂壳体21为圆柱形结构，该圆柱形结构的外圆弧用于与底座1相适配。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图1-图2、图4至图5，压裂机构2还包括设于压裂壳体21前端面上的钻盘24，钻机22为多个，且周向均匀布置在钻盘24上，钻盘24竖直设置并朝向岩层，多个钻机22同时用于钻进岩层。钻盘24是用于安装钻机22的，钻盘24为圆形，多个钻进安装在钻盘24上后，也能形成圆形，通过水力压裂技术对岩层压裂，由于岩层内的裂纹为不规则的形状，则通过水力压裂后的岩层被掘进机构3掘进完毕后，由于钻机22排布呈圆形，则最后能在被掘进后的岩层中形成类似于圆形的通道，这样便于在该圆形的通道内进行顶管施工，即将管道顶入至该通道内。控制系统6能控制多个钻机22同时作业，也能控制泵组23产生的压力值。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，城市岩石地层泥水平衡顶管装置还包括设于基坑外侧的用于起吊压裂机构2和掘进机构3的起吊机构7，起吊机构7用于调整压裂机构2或掘进机构3的作业位置，起吊机构7受控于控制系统6。当压裂机构2和掘进机构3的位置需要进行调整时，可通过起吊机构7将压裂机构2或掘进结构起吊一定高度，当找到对岩层进行压裂作业和掘进作业合适的位置后，通过起吊机构7下落，可将压裂机构2或掘进机构3置于合适的位置上，这样对压裂机构2和掘金机构的调整，可以提高对岩层的压裂和掘进效率。

在一个具体实施例中，起吊机构7也可对压裂机构2和掘进机构3的交替作业进行实施操作，当不使用切换机构5进行切换作业时，可通过起吊机构7实现压裂机构2和掘进机构3的位置调换，同样也能达到对岩层压裂作业和掘进作业的目的。该起吊机构7和切换机构5对于岩层的压裂和掘进的作用相同，因此，对压裂机构2和掘进机构3的交替作业也可通过起吊机构7来完成。要注意，当使用起吊机构7进行吊装作业时，要保证起吊机构7的起吊重量大于压裂机构2或掘进机构3的自身重量。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图2和图4，切换机构5包括第一组切换器51、第二组切换器52和连接器53，第一组切换器51用于推顶或拉动压裂机构2沿底座1宽度方向移动，第一组切换器51受控于控制系统6；第二组切换器52与第一组切换器51相对设置，且分别位于压裂机构2或掘进机构3的两侧，用于推顶或拉动掘进机构3沿底座1宽度方向移动，第二组切换器52受控于控制系统6；连接器53为多个，分别设于第一组切换器51和第二组切换器52的推顶端上，用于连接压裂机构2或掘进机构3。第一组切换器51和第二组切换器52的固定端均固定在基坑内，通过第一组切换器51控制压裂机构2的移动，通过第二组切换器52控制掘进机构3的移动，通过连接器53可以实现将第一组切换器51的推顶端连接到压裂机构2上，通过连接器53实现将第二组切换器52的推顶端连接到掘进机构3上，提高了对压裂机构2和掘进机构3的移动速度，且对压裂机构2和掘进机构3的移动量可以实现自由控制。

具体的，第一组切换器51和第二组切换器52的结构相同，均为能产生推顶力的驱动件，第一组切换器51和第二组切换器52可为液压伸缩杆件，均包括多个伸缩液压缸，且均连通液压泵站，液压泵站设置在基坑的外侧或地面上，通过液压泵站产生的液压驱动力，并产生伸缩，从而可以推动或拉动压裂机构2或掘进机构3的移动。

在一个具体实施例中，连接器53为卡紧件或锁紧件，能将第一组切换器51或第二组切换器52的推顶端连接到压裂结构或掘进机构3上。优选的，连接器53为可拆卸的器件。当第一组切换器51和第二组切换器52的推顶或拉动的距离不能满足施工需要时，在基坑的内壁上放置枕木，将枕木固定在基坑内，方可提高第一组切换器51和第二组切换器52的操作范围。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，顶进机构4包括第一组顶进器41、第二组顶进器42、第一顶铁43和第二顶铁44，第一组顶进器41用于向岩层内推顶压裂机构2或掘进机构3，第一组顶进器41受控于控制系统6；第二组顶进器42与第一组顶进器41首尾相接，用于推顶第一组顶进器41移动，第二组顶进器42受控于控制系统6；第一顶铁43设于第一组顶进器41的推顶端上；第二顶铁44设于第二组顶进器42的推顶端上。第一组顶进器41和第二组顶进器42首尾相接，能实现对压裂机构2和掘进机构3很大的推进长度，使压裂机构2和掘进机构3可在很大的范围内进行施工，该范围是指沿底座1的长度方向上的一段移动范围。

其中，第一顶铁43和第二顶铁44都属于现有技术，第一组顶进器41和第二组顶进器42的结构相同，均为能产生推顶力的驱动件，第一组顶进器41和第二组顶进器42可为液压伸缩杆件，均包括多个伸缩液压缸，且均连通液压泵站，液压泵站设置在基坑的外侧或地面上，通过液压泵站产生的液压驱动力，并产生伸缩，从而可以推动或拉动压裂结构或掘进机构3的沿着底座1的长度方向滑动。

具体的，第一顶铁43和第二顶铁44都能起到推力的均匀分配，使作用于压裂机构2和掘进机构3上的推力或拉力是均匀的。当第一组顶进器41和第二组顶进器42的推顶或拉动的距离不能满足施工需要时，在基坑的内壁上放置枕木，将枕木固定在基坑内，方可提高第一组顶进器41和第二组顶进器42的操作范围。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图2和图4，掘进机构3包括切削壳体31、切削端面32、泥水总成33、排屑总成34和动力总成，切削端面32设于切削壳体31端面上，设有用于切削岩层的刀架总成，切削端面32上设于排泥端口；泥水总成33设于切削壳体31内，设有用于连接外界水源的进水管道和用于排出泥水的排泥管道，排泥管道的一端与排泥端口连接，用于维持切削壳体31内的泥水压力平衡；排屑总成34设于切削壳体31内，用于向切削壳体31外排出经刀架总成切削后的碎岩石；动力总成用于驱动刀架总成对岩层进行切削和驱动排屑总成34排出碎岩石，动力总成受控于控制系统6。排泥端口排出的泥水和进水管道进入的水能维持切削壳体31内的泥水压力平衡，进而实现泥水平衡顶管施工。控制系统6能控制动力总成的动作，而动力总成又能控制排屑总成34和刀架总成的动作，进而，控制系统6可以控制刀架总成和排屑总成34的动作，便于对岩层进行切削。其中泥水总成33、排屑总成34和动力总成均属于现有技术，均能实现对掘进机构3的各个操作动作，其各个总成的操作原理在此不再赘述。

在一个具体实施例中，切削壳体31为一种壳体结构，内部为空腔体，泥水总成33、排屑总成34和动力总成均位于该空腔体内，切削端面32位于切削壳体31的端部，且为竖直设置，刀架总成设置在切削端面32上，刀架总成用于对已致裂后的岩层进行切削，在切削端面32上的排泥端口能向外排出泥水，泥水总成33能维持切削壳体31内的泥水平衡，排屑总成34能将经过切削后的岩石排出，动力总成能控制排屑总成34和刀架总成的动作，便于对岩层进行切削作业。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，在顶进机构4与压裂机构2或掘进机构3之间设有砼管8，砼管8的一端与顶进机构4套接、另一端与压裂机构2或掘进机构3套接。砼管8即为混凝土管道，在操作压裂机构2和掘进机构3时，可采用在顶进机构4与压裂机构2或掘进机构3之间设置砼管8，由于砼管8的外径与压裂机构2或掘进机构3的横截面外缘尺寸相当，则可通过设置砼管8，将压裂机构2和掘进机构3推顶或拉动。

具体的，在砼管8的两端设置连接器53，该连接器53能将顶进机构4、砼管8、压裂机构2或掘进机构3相互连接处连接起来，通过顶进机构4的推动或拉动可以实现砼管8、压裂机构2或掘进机构3的往复滑动，该滑动是指沿着底座1的长度方向滑动的。砼管8的一端通过连接器53与第一顶铁43连接、另一端通过连接器53与压裂机构2或掘进机构3连接。

作为本实用新型提供的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置的一种具体实施方式，请参阅图1、图3和图4，沿底座1的长度方向上设有滑轨9，砼管8、压裂机构2和掘进机构3分别设于滑轨9上，并可沿滑轨9滑行。底座1为呈弧形的支撑板，为了使砼管8、压裂机构2和掘进机构3减小与底座1之间的摩擦力，在底座1上设置滑轨9，滑轨9包括若干个能沿底座1长度方向上滑动的滚轮，滚轮安装在支撑板上，多个滚轮安装在支撑板上以后，其截面也能围成圆弧形，滚轮能与砼管8、压裂壳体21和切屑壳体相互适配或滚动摩擦。

具体的，底座1的底部设有若干个第一支撑柱11，第一支撑柱11的伸缩高度可调，通过调节若干个第一支撑柱11的伸缩长度，则可实现底座1的高度和所述底座1长度方向上的倾角可调。

具体的，顶进机构4的底部设有若干第二支撑柱45，通过调节若干个第二支撑柱45的伸缩长度，则可实现顶进机构4的高度和可调。

在一个实施例中，在底座1的两侧设有高度相等的支撑台10，且支撑台10的上端面高度与底座1的上端面高度相等，支撑台10上用于放置压裂机构2和掘进机构3，且压裂机构2和掘进机构3分别位于底座1的两侧，通过切换机构5的推顶和拉动，可实现压裂机构2位于底座1上或掘进机构3位于底座1上，进而实现对岩层的致裂和切屑作业。其中压裂机构2和掘进机构3是交替置于底座1上的。通过切换机构5的操作，可克服底座1的阻力，将压裂机构2的底部和掘进机构3的底部均设有一平面结构，能够使切削壳体31和压裂壳体21置于支撑台10上，当需要使用压裂机构2或掘进机构3时，通过切换机构5的动作，将其移动至底座1上即可，满足了对岩层的顶管施工，提高对城市岩层泥水平衡顶管施工的施工进度。支撑台10的高度可调，且在切换机构5的推顶端上设有铰接的连接器53，该连接器53连接稳定且不易脱落，保证施工效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，包括：

底座，设于已挖掘的基坑内，所述底座的高度和所述底座长度方向上的倾角可调；

压裂机构，设于所述底座上并与所述底座滑动连接，用于致裂岩层；

掘进机构，设于所述底座一侧，与所述压裂机构交替作业，用于掘进经所述压裂机构致裂后的岩层；

顶进机构，设于基坑内且高度可调，用于推顶或拉动所述压裂机构或所述掘进机构沿所述底座长度方向移动；

切换机构，设于基坑内，用于推顶或拉动所述压裂机构或所述掘进机构沿所述底座宽度方向移动，所述压裂机构或所述掘进机构置于所述底座上后对岩层作业；以及

控制系统，设于基坑外侧，用于控制所述压裂机构、所述掘进机构、所述顶进机构和所述切换机构的动作。

2.如权利要求1所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，所述压裂机构致裂岩层后，所述压裂机构借助于所述顶进机构和所述切换机构的拉力远离所述底座，所述掘进机构借助于所述顶进机构和所述切换机构的推力置于所述底座上；所述掘进机构对已致裂的岩层掘进后，所述掘进机构借助于所述顶进机构和所述切换机构的拉力远离所述底座，所述压裂机构借助于所述顶进机构和所述切换机构的推力置于所述底座上。

3.如权利要求1所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，所述压裂机构包括：

压裂壳体；

钻机，设于所述压裂壳体内，用于向岩层内钻进钻孔，所述钻机受控于所述控制系统；

泵组，设于所述压裂壳体内，用于向已钻的钻孔内泵入压裂液，并在所述钻孔内形成高压，所述泵组受控于所述控制系统；以及

封隔器，用于封堵已钻的钻孔端口，所述泵组将压裂液泵入至所述封隔器内侧的所述钻孔中，通过所述压裂液的压力对所述钻孔围岩致裂。

4.如权利要求3所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，还包括设于所述压裂壳体前端面上的钻盘，所述钻机为多个，且周向均匀布置在所述钻盘上，所述钻盘竖直设置并朝向岩层，多个所述钻机同时用于钻进岩层。

5.如权利要求1所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，城市岩石地层泥水平衡顶管装置还包括设于所述基坑外侧的用于起吊所述压裂机构和所述掘进机构的起吊机构，所述起吊机构用于调整所述压裂机构或所述掘进机构的作业位置。

6.如权利要求2所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，所述切换机构包括：

第一组切换器，用于推顶或拉动所述压裂机构沿所述底座宽度方向移动，所述第一组切换器受控于所述控制系统；

第二组切换器，与所述第一组切换器相对设置，且分别位于所述压裂机构或所述掘进机构的两侧，用于推顶或拉动所述掘进机构沿所述底座宽度方向移动，所述第二组切换器受控于所述控制系统；以及

连接器，为多个，分别设于所述第一组切换器和所述第二组切换器的推顶端上，用于连接所述压裂机构或所述掘进机构。

7.如权利要求1所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，所述顶进机构包括：

第一组顶进器，用于向岩层内推顶所述压裂机构或所述掘进机构，所述第一组顶进器受控于所述控制系统；

第二组顶进器，与所述第一组顶进器首尾相接，用于推顶所述第一组顶进器移动，所述第二组顶进器受控于所述控制系统；

第一顶铁，设于所述第一组顶进器的推顶端上；以及

第二顶铁，设于所述第二组顶进器的推顶端上。

8.如权利要求1所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，所述掘进机构包括：

切削壳体；

切削端面，设于所述切削壳体端面上，设有用于切削岩层的刀架总成，所述切削端面上设于排泥端口；

泥水总成，设于所述切削壳体内，设有用于连接外界水源的进水管道和用于排出泥水的排泥管道，所述排泥管道的一端与所述排泥端口连接，用于维持所述切削壳体内的泥水压力平衡；

排屑总成，设于所述切削壳体内，用于向所述切削壳体外排出经所述刀架总成切削后的碎岩石；以及

动力总成，用于驱动所述刀架总成对岩层进行切削和驱动所述排屑总成排出碎岩石，所述动力总成受控于所述控制系统。

9.如权利要求1所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，在所述顶进机构与所述压裂机构或所述掘进机构之间设有砼管，所述砼管的一端与所述顶进机构套接、另一端与所述压裂机构或所述掘进机构套接。

10.如权利要求9所述的一种城市岩石地层泥水平衡顶管装置，其特征在于，沿所述底座的长度方向上设有滑轨，所述砼管、所述压裂机构和所述掘进机构分别设于所述滑轨上，并可沿所述滑轨滑行。

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