CN214273657U - 一种可全程监测的顶管施工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可全程监测的顶管施工装置，包括：钻孔机构，包括钻孔座、安装在钻孔座的钻杆、驱动钻杆转动的第一驱动电机；顶进机构，用于驱动所述钻孔机构沿所述钻杆的轴向往复移动；监测控制机构，包括速度传感器、控制器，所述速度传感器用于监测所述钻孔机构的顶进速度，所述控制器与所述第一驱动电机连接，用于接收速度传感器的信号并控制所述第一驱动电机的输出功率。本实用新型的有益效果在于，可实时监测顶进速度，并根据顶进速度调整钻孔力度。

Description

一种可全程监测的顶管施工装置

技术领域

本实用新型涉及一种可全程监测的顶管施工装置，应用在小型管路的顶管施工领域。

背景技术

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

对于小型管路，顶管施工所使用的装置设备采用小型的顶进设备为宜，例如现有技术公开号CN210858572U公开了一种小型水钻顶管机，包括底座，所述底座顶部的一侧固定安装有侧板，且侧板的顶部活动套接有调节架，所述调节架的顶部固定安装有支撑板，所述调节架一侧的中部固定安装有连接板，且连接板的正面开设有滑槽，所述连接板的顶部滑动套接有U型架，所述U型架的顶部固定安装有水钻机，所述水钻机的一侧固定安装有转动杆。该小型水钻顶管机，通过凹槽、弹簧和卡块之间的相互配合，便于更好的将钻杆与转动杆连接在一起，从而解决了钻杆与转动杆在连接的过程中都采用螺纹连接的方式进行连接，进而导致钻机反向转动时，会出现转动杆与钻杆之间脱离的问题，提高了转动杆与钻杆连接的稳定性。

这种小型的顶管机的顶进是通过人工操作转动把来实现的，比较费力，而且顶进的速度与钻头的钻孔力度的匹配度完全依赖施工作人员的施工经验，而且，如果顶管施工的土体状况较为复杂，那么一方面人工操控顶进的难度相对较大，操控的力度变化不易掌握，而另一方面由于钻头的钻孔力度也需要根据土体情况作为相应变化，在该现有技术中这两点问题均无法得到解决。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可全程监测的顶管施工装置，可实时监测顶进速度，并根据顶进速度调整钻孔力度。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的。

一种可全程监测的顶管施工装置，包括：

钻孔机构，包括钻孔座、安装在钻孔座的钻杆、驱动钻杆转动的第一驱动电机；

顶进机构，用于驱动所述钻孔机构沿所述钻杆的轴向往复移动；

监测控制机构，包括速度传感器、控制器，所述速度传感器用于监测所述钻孔机构的顶进速度，所述控制器与所述第一驱动电机连接，用于接收速度传感器的信号并控制所述第一驱动电机的输出功率。

作为本实用新型的进一步改进，所述顶进机构的顶进速度小于最低阈值时所述控制器控制所述第一驱动电机输出三档功率，所述顶进机构的顶进速度在最低阈值和最高阈值之间时所述控制器控制所述第一驱动电机输出二挡功率，所述顶进机构的顶进速度大于最高阈值时所述控制器控制所述第一驱动电机输出一挡功率。

作为本实用新型的进一步改进，所述顶进机构包括具有前架板和后架板的架体、固定在后架板的第二驱动电机、安装在第二驱动电机的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆平行于所述钻杆并且其前端连接在所述前架板，所述滚珠丝杆上套装有螺母副用于固定连接所述钻孔机构，所述钻杆穿过所述前架板。

作为本实用新型的进一步改进，所述速度传感器安装在所述螺母副上。

作为本实用新型的进一步改进，所述前架板与所述后架板之间连接有至少一个平行于钻杆的导向轴，所述导向轴滑动套有至少一个滑块，所述滑块与所述钻孔机构固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述钻孔机构还包括至少一个固定板以及固定架，所述固定板固定连接所述滑块以及所述钻孔座，所述固定架固定连接所述固定板以及所述螺母副。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向轴设置有两个并且分别位于所述钻杆的上方、下方，所述固定板设置有两个并且分别固定在所述钻孔座的顶部以及底部，所述固定架的顶端、底端分别固定连接两个所述固定板，所述固定架的中部固定连接所述螺母副。

作为本实用新型的进一步改进，所述钻孔座的后端设置有套于所述钻杆的轴承套，所述钻孔座的前端设有加强法兰盘，所述加强法兰盘的内圈与所述钻孔座的前端之间连接有多个加强筋。

作为本实用新型的进一步改进，所述钻杆包括轴体以及钻杆本体，所述轴体安装在所述钻孔座，所述钻杆本体的后端与所述轴体的前端可拆卸连接，前端具有钻刀。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过速度传感器以及控制器可以实现监测顶进机构的顶进速度并且控制钻孔机构输出相匹配的功率，可根据土体情况通过调整钻孔力度以减小顶进速度的变化幅度，从而获得质量较高的钻孔以及顶管施工效果。

附图说明

下面将通过附图详细描述本实用新型中优选实施案例，以助于理解本实用新型的目的和优点，其中：

图1为可全程监测的顶管施工装置的正视示意图；

图2为可全程监测的顶管施工装置一种视角的立体示意图；

图3为可全程监测的顶管施工装置另一种视角的立体示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施案例对本实用新型作进一步详细说明。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

参照图1-图3，一种可全程监测的顶管施工装置，包括：钻孔机构、顶进机构以及监测控制机构，所述钻孔机构用于对土体打钻，顶进机构用于推动钻孔机构配合其打钻功能实施顶管施工，而监测控制机构用于监测顶进机构的顶进速度并且控制钻孔机构输出相匹配的功率，简单来说，如果顶进机构的顶进速度低于正常速度，则说明土体的钻孔施工难度较大，例如硬土地质、粘土地质、砾质土等，此时监测控制机构控制加大输出功率，反之则说明土质较松，但是推进速度过快会使得钻孔不够充分，导致孔壁的土体容易发生脱落的现象，此时监测控制机构控制减小输出功率，减缓顶进速度。

实用新型的顶管施工装置，主要是使用在小型管路的顶进施工，尤其是市政设施的地下管道线路更新或整修，顶进机构包括架体11、第二驱动电机12、滚珠丝杆13，所述架体11具有前架板111以及后架板112，两者之间的间隔长度即为顶进机构实际可以顶进的距离，所述第二驱动电机12固定安装在所述后架板112上，滚珠丝杆13安装在第二驱动电机12，其前端通过轴承连接在所述前架板111上。

具体的，所述架体11靠近后架板112处具有一个与后架板112间隔一定距离的隔板113，所述隔板113上固定有套管114并且套于所述滚珠丝杆13，滚珠丝杆13的部分位于后架板112与隔板113之间，其后端与所述第二驱动电机12的输出轴之间连接有联轴器121，所述隔板113以及联轴器121作为滚珠丝杆13的一个支撑点，可以起到加固滚珠丝杆13的作用，可以减少滚珠丝杆13的杆身在顶进过程中出现晃动的情况，提高顶进时的稳定性。所述滚珠丝杆13上套有螺母副131，螺母副131与所述钻孔机构固定连接，启动第二驱动电机12带动钻孔机构向前移动可实施顶进钻孔，向后移动可复位。

所述钻孔机构包括钻孔座21、钻杆22、第一驱动电机23、两个固定板241以及固定架242，所述钻杆22平行于滚珠丝杆13并且安装在所述钻孔座21，其穿过所述架体11的前架板111，对于钻杆22，其包括轴体221以及钻杆本体222，所述轴体221安装在所述钻孔座21，所述钻杆本体222的后端与所述轴体221的前端可拆卸连接，钻杆本体222穿过前架板111并且其前端具有钻刀223，所述钻杆本体222可以根据顶管施工的需求更换不同长度以及不同钻刀223类型的，提高了设备使用的通用性。

所述架体11的前架板111以及后架板112之间连接有两个导向轴251，这两个导向轴251分别位于钻杆22的上方以及下方，两个固定板241分别固定连接在所述钻孔座21的顶部以及底部，为方便拆卸安装以及维护更换，钻孔座21与固定板241之间优选采用螺丝进行固定连接，两个固定板241上分别沿前后方向固定两个滑块252，滑块252与固定板241之间也采用螺丝进行固定连接，两个固定板241的滑块252分别滑动套于对应的所述导向轴251上，所述固定架242呈C型结构，其顶端与底端分别与两个固定板241固定连接，其中部与所述螺母副131的前端固定连接，考虑到固定连接的强度，可在固定架242与螺母副131之间设置一个面积大于螺母副131横截面的板体以增加连接面积。

钻孔机构在螺母副131的带动下通过导向轴251实现向前顶进或向后复位，较为平滑顺畅，导向轴251以及滑块252的数量并不现定于本实施案例，例如若第一驱动电机23的重量使得钻孔机构的整体重心偏移，则滑块252与导向轴251之间的摩擦就会相对较大，可以在钻杆22与滚珠丝杆13之间再增设一个导向轴251以提高平衡性。又例如若钻孔座21的前后长度较长时可以增加滑块252以提高支撑性。

所述钻孔座21的后端设置有轴承套211，套于轴体221的后端用以提高对钻杆22的支撑力度以防止钻杆22在转动过程中偏离轴向，钻孔座21的前端设有加强法兰212，其作用是增强钻孔座21的整体结构强度，另外在加强法兰212的内圈与钻孔座21的前端面之间连接有多个加强筋212-1，该加强筋212-1均沿加强法兰212的径向设置并且围绕一周布置。

所述第一驱动电机23固定在钻孔座21的侧方，其输出轴与钻杆22的轴体221之间通过传动部件进行传动连接，皮带传动或齿轮传动均可。

所述监测控制机构包括速度传感器31以及控制器（图中未显示），速度传感器31用于监测所述钻孔机构的顶进速度，所述控制器与所述第一驱动电机23连接，用于接收速度传感器31的信号并控制所述第一驱动电机23的输出功率。所述速度传感器31安装在螺母副131上，也可以安装在钻孔机构上，但是由于第一驱动电机23运行状态的震动较大容易对速度传感器31造成影响，使其精确度受到影响，因此安装在螺母副131上为最优方案，所述控制器与第一驱动电机23连接。

在本实施案例中，第一驱动电机23的输出功率设置为一档功率、二挡功率、三挡功率，速度传感器31监测的顶进速度设置有最低阈值和最高阈值，当钻孔机构的顶进速度位于最低阈值与最高阈值之间时为正常顶进状态，此时第一驱动电机23的输出功率为二挡功率，当速度传感器31监测的顶进速度低于最低阈值时，即判断顶进速度过慢，说明此时土体硬度较大，控制器控制第一驱动电机23的输出功率调整至三挡功率，增强钻杆22的钻孔力度以加快顶进速度，当速度传感器31监测的顶进速度高于最高阈值时，即判断顶进速度过快，说明此时土体较为松散，控制器控制第一驱动电机23的输出功率调整至一档功率，降低顶进速度以提高钻孔质量。

最后应说明的是：以上实施案例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施案例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施案例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，包括：

钻孔机构，包括钻孔座、安装在钻孔座的钻杆、驱动钻杆转动的第一驱动电机；

顶进机构，用于驱动所述钻孔机构沿所述钻杆的轴向往复移动；

监测控制机构，包括速度传感器、控制器，所述速度传感器用于监测所述钻孔机构的顶进速度，所述控制器与所述第一驱动电机连接，用于接收速度传感器的信号并控制所述第一驱动电机的输出功率。

2.根据权利要求1所述的可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，所述顶进机构的顶进速度小于最低阈值时所述控制器控制所述第一驱动电机输出三档功率，所述顶进机构的顶进速度在最低阈值和最高阈值之间时所述控制器控制所述第一驱动电机输出二挡功率，所述顶进机构的顶进速度大于最高阈值时所述控制器控制所述第一驱动电机输出一挡功率。

3.根据权利要求1所述的可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，所述顶进机构包括具有前架板和后架板的架体、固定在后架板的第二驱动电机、安装在第二驱动电机的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆平行于所述钻杆并且其前端连接在所述前架板，所述滚珠丝杆上套装有螺母副用于固定连接所述钻孔机构，所述钻杆穿过所述前架板。

4.根据权利要求3所述的可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，所述速度传感器安装在所述螺母副上。

5.根据权利要求3所述的可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，所述前架板与所述后架板之间连接有至少一个平行于钻杆的导向轴，所述导向轴滑动套有至少一个滑块，所述滑块与所述钻孔机构固定连接。

6.根据权利要求5所述的可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，所述钻孔机构还包括至少一个固定板以及固定架，所述固定板固定连接所述滑块以及所述钻孔座，所述固定架固定连接所述固定板以及所述螺母副。

7.根据权利要求6所述的可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，所述导向轴设置有两个并且分别位于所述钻杆的上方、下方，所述固定板设置有两个并且分别固定在所述钻孔座的顶部以及底部，所述固定架的顶端、底端分别固定连接两个所述固定板，所述固定架的中部固定连接所述螺母副。

8.根据权利要求1所述的可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，所述钻孔座的后端设置有套于所述钻杆的轴承套，所述钻孔座的前端设有加强法兰盘，所述加强法兰盘的内圈与所述钻孔座的前端之间连接有多个加强筋。

9.根据权利要求1所述的可全程监测的顶管施工装置，其特征在于，所述钻杆包括轴体以及钻杆本体，所述轴体安装在所述钻孔座，所述钻杆本体的后端与所述轴体的前端可拆卸连接，前端具有钻刀。

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