CN216950380U - 一种塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，包括机头和与机头连接的混凝土管节，机头包括钢筒，钢筒的前端设置有上下对称的支护结构和刀具结构，钢筒上设置有多个注浆孔，注浆孔沿远离前端的方向从内向外倾斜设置于钢筒上；多个注浆孔以所述钢筒轴线所在的竖直面为对称面环向对称设置于钢筒上。本实用新型通过在钢筒上环向对称设置逆顶管前进方向倾斜的注浆孔，减小了顶管施工过程中的侧摩擦力，实现减小顶管掘进时的前进阻力的作用，且结构简单紧凑；通过在钢筒前端的内侧环向设置切割刀片和支护结构，使机头受力均匀，保证了顶管的顶进方向，避免了顶进施工过程中发生塌孔等事故，也便于人工转运土方，提高了施工效率。

Description

一种塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头

技术领域

本实用新型涉及市政工程施工，具体涉及一种塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头。

背景技术

在城市快速化改造工程施工过程中，多对现有地下排水工程优化，排水工程施工主要有放坡开挖施工、钢板桩、三轴搅拌桩支护施工、顶管施工等。对于开挖深度较大、土质较差、地下水分部极端的情况下，由于放坡开挖边坡稳定性难以保证，钢板桩、三轴搅拌桩支护施工不经济以及场地受限等，该地质条件下多采用顶管施工。

顶管施工包括土压平衡和泥土平衡，对于地下水影响小的多采用土压平衡，反之，选择泥土平衡。传统的土压平衡施工过程中，对于较长的顶管施工多采用增设中继间注入触变泥浆减阻，但对于长度临介于需增设中继间的条件下增设中继间易造成成本和工期增加。同时，传统的顶管刀头由于其布置不具有很好的对称性，易造成顶管机头受理不均，导致顶进方向发生偏离；且土体切割不均，不利于人工外运土方。施工效率较低。

现有减轻顶管前进阻力的顶管，申请号为CN202021736103.1的中国实用新型专利公开了顶管端头装置及由该顶管端头装置构成的顶管，通过在顶管前端活动安装的顶管端头装置，包括内嵌套的软质筒状体和外包的顶头，能够大大减轻进入顶管内芯中的泥土在顶管内芯中前进的阻力，防止顶管在挺进中内芯中泥土堵塞情况，但在实际应用时内嵌套的软质筒状体减小了顶管前端内径，增大了端部阻力，且软质筒状体泥芯套在顶进挤压中与装置内管间的减阻会损失较大，同时该装置安装也复杂繁琐。

现有具有纠偏功能的人工掘进顶管，申请号为CN201810581276.1的中国实用新型专利公开了一种大管径分仓开挖人工顶管，通过将工具管刃脚段内部用隔板分割成“丄”形，然后分仓掏掘土，减小了前进阻力和土体的二次扰动，还在与混凝土管之间设置纠偏器，用于调整工具管的方向，但在分仓掘进过程中，工具管的管壁并没有起到支护作用，且刃脚段向内倾斜，工具管的下部与土接触面积小于上部，上下阻力存在差异，在实际掘进过程中极易偏离轴线，虽然设置有纠偏器，但实际操作起来步骤繁琐，使用极其不便。

鉴于此，根据实际施工需要，亟需实用新型一种既能减小顶管施工过程中的阻力，同时保证机头顶进方向，又能便于人工转运土方的顶管机头。

实用新型内容

针对现有的塑性岩土层人工掘进顶管存在的上述问题，现提供一种旨在实现减小顶管掘进时前进阻力，保证机头前进方向不偏，又便于人工转运土方的塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头。

具体技术方案如下：

一种塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，包括机头和与机头连接的混凝土管节，所述机头包括钢筒，所述钢筒的前端设置有上下对称的支护结构和刀具结构，所述钢筒上设置有多个注浆孔，所述注浆孔沿远离前端的方向从内向外倾斜设置于钢筒上。

在一些实施例中，多个所述注浆孔以所述钢筒轴线所在的竖直面为对称面环向对称设置于所述钢筒上。

在一些实施例中，所述支护结构为支护钢架，所述支护钢架包括多个钢板，所述钢板以钢筒的轴心呈上下对称分布。

在一些实施例中，所述刀具结构为环向焊接于所述钢筒前端的多个切割刀片，多个所述切割刀片均匀设置于所述钢筒前端的内侧。

进一步的，在一些实施例中，所述支护结构和刀具结构设置于所述钢筒前端的同一截面上。

进一步的，在一些实施例中，所述支护结构为十字形钢架。

进一步的，在一些实施例中，所述注浆孔与所述钢筒内壁的夹角为10°～75°。

上述方案的有益效果是：

1、通过在钢筒上环向对称设置逆顶管前进方向倾斜的注浆孔，使顶管能够在长距离顶进施工的同时，向管外注入触变泥浆，减小了顶管施工过程中的侧摩擦力，实现减小顶管掘进时的前进阻力的作用；且结构简单紧凑，易于制作施工，操作便捷。

2、通过在钢筒前端的内侧环向设置切割刀片和支护结构，使机头在掘进施工的过程中对前方土体均匀切割，并在切割时对前方土体进行支护，使机头受力均匀，保证了顶管的顶进方向，避免了顶进施工过程中发生塌孔等事故，也便于人工转运土方，提高了施工效率。

附图说明

图1为本实用新型的机头断面剖视图；

图2为本实用新型的机头侧视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、钢筒，2、注浆孔，3、支护结构，4、切割刀片，5、混凝土管节。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

一种塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，包括机头和与机头连接的混凝土管节5，机头包括钢筒1，钢筒1的前端设置有上下对称的支护结构3和刀具结构，钢筒1上设置有多个注浆孔2，注浆孔2沿远离前端的方向从内向外倾斜设置于钢筒1上。

如图2所示，钢筒1的前端同时设置上下对称的支护结构3和刀具结构，在顶进设备将机头向前顶进时，钢筒1前端的支护结构3抵接前方土体，在顶进的过程中刀具结构对土体进行切割，能够有效防止前方土体坍塌，提高顶管的顶进效率。如图1所示，注浆孔2逆顶管顶进方向由管内向管外倾斜设置，在顶管顶进的过程中通过注浆孔2向管外注入触变泥浆，减小顶管顶进时的侧摩擦力，达到减阻的效果，同时有效避免竖直注浆孔2在使用时容易被土体堵塞的问题。

在一些优选的实施例中，多个注浆孔2以钢筒1轴线所在的竖直面为对称面环向对称设置于钢筒1上，利用注浆孔2连接注浆设备，在向管外注入触变泥浆时，触变泥浆能够覆盖于顶管外侧，保证了顶管外侧整体的润滑效果，且结构简单，操作简便。

在一些优选实施例中，支护结构3为支护钢架，支护钢架包括多个钢板，钢板以钢筒1的轴心呈上下对称分布，在顶管向前顶进时机头能够对前方土体进行支护，使机头前端上下受力均匀，防止上下受力不均造成机头在顶进时向上偏移，保证了顶管的顶进方向。

在一些优选的实施例中，刀具结构为环向焊接于钢筒1前端的多个切割刀片4，多个切割刀片4均匀设置于钢筒1前端的内侧，切割刀片4在机头向前顶进的同时将前方土体切割成形状大小相同的土方，便于后期进行人工运土，也有助于保持前进机头的上下受力均匀。

在一些具体的扩展实施例中，支护结构3和刀具结构设置于钢筒1前端的同一截面上，使机头的前端在顶进时同时对前方土体进行支护和切割，同时支护结构3在机头前进时也能够起到切割土体的作用，能够有效提高顶进效率，且结构更为紧凑，避免土体在支护结构3和切割结构之间松散开，保证了对土体的切割效果，便于后期人工运土。

在一些具体的扩展实施例中，支护结构3为十字形钢架，保证了机头上下左右四个方向与前方土体的接触面积相同，受力均匀，保证了顶管机头前进方向不偏移。

在一些具体的扩展实施例中，刀具结构焊接于支护结构3上，支护结构3焊接于钢筒1的前端，能够简化机头的制作过程，提高施工效率。

在一些具体的扩展实施例中，注浆孔2与钢筒1内壁的夹角为10°～75°，顶管顶进过程中，机头外侧的土体随着机头的顶进会进入注浆孔2，竖直的注浆孔2容易被堵住，逆顶管前进方向以一定角度倾斜设置注浆孔2能够一定程度上延长注浆孔2的长度，避免土体堵塞整个注浆孔2的情况，保持注浆孔2的畅通。

施工步骤：

1、制作钢筒1及注浆孔2

采用一定厚度的钢板按设计的机头直径切割后进行焊接，保证制作后的钢筒1为圆形状，形成顶管机头的钢筒1，沿钢筒1环向钻取一定数量的注浆孔2，注浆孔2沿逆于顶进方向上倾一定角度，便于每次顶进前沿注浆孔2往管道外壁注入触变泥浆，达到减小管道外壁与周围土体的侧摩阻力。

2、制作、焊接刀片

在一定厚度的钢板上放样标出刀片尺寸，然后进行切割，对切割后的刀片沿钢筒1环向对称焊接刀片，同时在钢筒内侧预留十字形钢架的焊接位置，便于机头顶进时使机头均匀受力，同时保证切割的土体大小均匀，便于人工外运土方。

3、制作焊接十字形钢架

对钢板进行放样后切割，焊接成十字形钢架，十字形钢架的钢板长度略小于钢筒1内径，便于焊接，将十字型钢架焊接在钢筒1内，便于机头顶进过程中挡土，防止前方土体坍塌。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，包括机头和与机头连接的混凝土管节，其特征在于，所述机头包括钢筒，所述钢筒的前端设置有上下对称的支护结构和刀具结构，所述钢筒上设置有多个注浆孔，所述注浆孔沿远离前端的方向从内向外倾斜设置于钢筒上。

2.根据权利要求1所述的塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，其特征在于，多个所述注浆孔以所述钢筒轴线所在的竖直面为对称面环向对称设置于所述钢筒上。

3.根据权利要求1所述的塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，其特征在于，所述支护结构为支护钢架，所述支护钢架包括多个钢板，所述钢板以钢筒的轴心呈上下对称分布。

4.根据权利要求1所述的塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，其特征在于，所述刀具结构为环向焊接于所述钢筒前端的多个切割刀片，多个所述切割刀片均匀设置于所述钢筒前端的内侧。

5.根据权利要求1所述的塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，其特征在于，所述支护结构和刀具结构设置于所述钢筒前端的同一截面上。

6.根据权利要求3所述的塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，其特征在于，所述支护结构为十字形钢架。

7.根据权利要求1所述的塑性岩土层人工掘进顶管超前支护刀头，其特征在于，所述注浆孔与所述钢筒内壁的夹角为10°～75°。

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