CN218348051U - 一种适用于长距离顶管的顶进装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于长距离顶管的顶进装置，包括顶紧件和顶进单元，顶紧件与管道同轴设置，顶紧件具有前端面和后端面，顶进单元为多个，顶紧件的前端面上设置有与顶进单元的顶杆对应的柔性套管，顶进单元的顶杆顶在柔性套管内，顶紧件的后端面与管道抵接。本实用新型的有益效果是：顶紧件上设置柔性套管，使得长距离顶管施工时极易出现顶管机偏移的问题能够被及时发现，同时顶紧件将多个顶进单元连接，能够有效缓解对顶进单元的偏移程度，从而及时进行纠偏，保证顶管安全。

Description

一种适用于长距离顶管的顶进装置

技术领域

本实用新型涉及长距离顶管施工技术领域，特别是一种适用于长距离顶管的顶进装置。

背景技术

顶管施工技术是在不开挖地表的情况下，以液压为动力将顶管机和待铺设的管节在工作井地下逐节顶进直到顶管接收井的非开挖地下管道敷设施工工艺。其具备施工精度高、适用土质广、适用管径范围广、施工成本较低、对周边环境影响较小等优点。随着我国城市化进程加速，顶管技术广泛应用于城市给排水﹑煤气、电力、通信等地下管网以及公路、铁路隧道建设中。

目前我国长距离输水隧洞的掘进通常都是采用钻爆法施工，对施工区域环境干扰较大，施工效率低，安全风险大，岩石顶管施工技术因其速度快、安全性高，越来越多的应用到市政、石油、水利等行业。尤其是在近年来国内开发建设的大中型引调水工程中，考虑到征地和钻爆法适用性等问题，大断面、长距离岩石顶管施工多有涉及，伴随着城市化建设和工业发展需要，解决供水短缺的矛盾日益突出，区域性、跨区域性大型引调水工程越来越多，复杂地层长距离顶管技术应用也将越来越普遍。

对于长距离顶管施工，精确导向和顶进力控制是两个基本问题。当超过400m时，传统的激光经纬仪导向技术精度会有较大降低。穿越区地层软硬不一，在地层交界处极易出现顶管机偏移，同时，机头刀盘切削岩石地层产生的岩屑无法及时完全排出，将逐渐堆积于管节周围的环空间隙中。一旦顶进方向偏离轴线，纠偏不及时或是屡次重复偏移、纠偏操作，管周的泥浆和岩屑会相互作用形成坚硬的“岩饼”，存在卡管的风险，进而导致顶进力骤增威胁管节结构安全，甚至造成工程失败。由于复合地层或上软下硬地层与大直径顶管的摩擦力不同，导致长距离顶管时容易出现管道受力不均偏移的情况，因此需要设计一种适用于长距离顶管的顶进装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种适用于长距离顶管的顶进装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种适用于长距离顶管的顶进装置，包括顶紧件和顶进单元，顶紧件与管道同轴设置，顶紧件具有前端面和后端面，顶进单元为多个，顶紧件的前端面上设置有与顶进单元的顶杆对应的柔性套管，顶进单元的顶杆顶在柔性套管内，顶紧件的后端面与管道抵接。

可选的，顶紧件的后端面上开设有环形卡槽，管道的管口位于环形卡槽内。

可选的，卡槽的外槽壁与卡槽的槽底之间的夹角为钝角，卡槽的内槽壁与卡槽的槽底之间的夹角为钝角。

可选的，顶紧件包括第一套环、第二套环和肋板，第一套环和第二套环同轴间隔设置，且第一套环和第二套环之间设置有多个肋板，柔性套管设置在第一套环的前端面，卡槽设置在第二套环的后端面上。

可选的，多个肋板均匀分布在同一圆周上。

可选的，第一套环的前端面上还设置有陀螺仪。

可选的，柔性套管为橡胶套管。

可选的，顶进单元包括千斤顶、高压油泵和电动机，电动机与高压油泵连接，高压油泵通过分配器、控制阀与千斤顶油路连接，千斤顶的顶杆顶在对应柔性套管内。

可选的，顶进单元的顶力全力作用点与管道壁反作用力作用点处于同一轴线。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型的顶进装置，顶紧件上设置柔性套管，使得长距离顶管施工时极易出现顶管机偏移的问题能够被及时发现，同时顶紧件将多个顶进单元连接，能够有效缓解对顶进单元的偏移程度，从而及时进行纠偏，保证顶管安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为顶紧件的结构示意图。

图3为第一套环的结构示意图。

图4为第二套环的结构示意图。

图中，1-顶进单元；2-管道；3-顶紧件；4-柔性套管；5-第一套环；6-第二套环；7-肋板；8-卡槽；9-外槽壁；10-内槽壁；11-陀螺仪。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，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方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种适用于长距离顶管的顶进装置，包括顶紧件3和顶进单元1，顶紧件3与管道2同轴设置，顶紧件3具有前端面和后端面，顶进单元1为多个，顶紧件3的前端面上设置有与顶进单元1的顶杆对应的柔性套管4，顶进单元的顶杆顶在柔性套管4内，顶紧件3的后端面与管道2抵接，在使用时，顶紧件3通过顶进单元1顶设在管道口处，而顶进单元1的顶杆顶在柔性套管4内，由于复合地层或上软下硬地层与大直径顶管的摩擦力不同，多个顶进单元1使用同样的顶进力时管道2容易造成偏移，而通过顶紧件3能够减缓偏移的同时通过柔性套管4以及顶紧件3的位移状态能够及时发现偏移从而进行纠偏，并且偏移量小，管周的泥浆和岩屑会相互作用形成坚硬的“岩饼”的概率降低，有利于顶管安全。

在本实施例中，顶紧件3的后端面上开设有环形卡槽8，管道2的管口位于环形卡槽8内，优选的，管道2的管口与环形卡槽8匹配，从而通过卡槽8实现了管道2与顶紧件3的定位，从而保证管道2与顶紧件3的同轴设置。

在本实施例中，卡槽8的外槽壁9与卡槽8的槽底之间的夹角为钝角，卡槽8的内槽壁10与卡槽8的槽底之间的夹角为钝角，在长距离顶管施工中，由于土质的不同会造成管道2的偏移，进而可能会使卡槽8的内槽壁10及外槽壁9对管道2壁造成损坏，因此将卡槽8的外槽壁9及内槽壁10均与卡槽8的槽底设置为钝角；若管道2出现偏移时，卡槽8的外槽壁以及内槽壁与管道2壁之间由于存在一定的夹角，会避免卡槽8的大部分槽壁与管道2壁之间的碰触，只有管道2口处会受到偏移的影响与卡槽8的槽底形成挤压。因此上述设计方式能够避免卡槽8内壁及外壁对管道2壁造成损坏。

在本实施例中，顶紧件3包括第一套环5、第二套环6和肋板7，第一套环5和第二套环6同轴间隔设置，且第一套环5和第二套环6之间设置有多个肋板7，柔性套管4设置在第一套环5的前端面，卡槽8设置在第二套环6的后端面上，当管道2的管口位于卡槽8后，在使用时，卡槽8还能防止第二套环6移位，顶紧件3一般由型钢焊成，其为承压件，刚度和强度应经过核算。

在本实施例中，多个肋板7均匀分布在同一圆周上，从而保证顶紧力传递均匀，使得管道2受力均匀，从而保证管道2顶进的直线度。

在本实施例中，第一套环5的前端面上还设置有陀螺仪11，第一套环上预设有陀螺仪座，陀螺仪11的安装面上设置有双面胶层，陀螺仪11通过双面胶层粘贴于陀螺仪座上，陀螺仪座应设置于第一套环5上便于观察的位置处。在隧道等挖掘工程中，坑内的中心线测量一般采用难以保证精度的长距离导线。特别是进行盾构挖掘的情况，从立坑的短基准中心线出发必须有很高的测角精度和移站精度，测量中还要经常进行地面和地下的对应检查，以确保测量的精度。特别是在密集的城市地区，不可能进行过多的检测作业而遇到困难。而采用陀螺仪11，陀螺经纬仪可以得到绝对高精度的方位基准，而且可减少耗费很高的检测作业，从而能够对管道2在顶进过程中的偏斜进行监测，能够及时发现偏斜、偏斜方向，管周的泥浆和岩屑会相互作用形成坚硬的“岩饼”的概率降低，有利于顶管安全。

在本实施例中，柔性套管为橡胶套管，橡胶套管容易发生形变，偏斜后，橡胶套受力不均匀，从而导致橡胶套形变不均匀，从而通过橡胶套的形变判断是否偏斜，同时橡胶套管还能起到衬垫的作用，从而对顶进单元1和顶紧件3具有保护作用。

在本实施例中，顶进单元1包括千斤顶、高压油泵和电动机，电动机与高压油泵连接，高压油泵通过分配器、控制阀与千斤顶油路连接，千斤顶的顶杆顶在对应柔性套管4内，千斤顶是掘进顶管的主要设备，在长距离顶管施工中每个工作井可配置多个液压千斤顶，数量可为四个、六个、八个、十个等。根据施工经验，采用机械挖运土方，管道2上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。高压油泵由电动机带动油泵工作，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致，进一步的，顶进单元1的顶力全力作用点与管道2壁反作用力作用点处于同一轴线，顶力全力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，能够防止产生顶时力偶造成的顶进偏差。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施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,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：包括顶紧件（3）和顶进单元（1），所述顶紧件（3）与管道（2）同轴设置，所述顶紧件（3）具有前端面和后端面，所述顶进单元（1）为多个，所述顶紧件（3）的前端面上设置有与所述顶进单元（1）的顶杆对应的柔性套管（4），所述顶进单元（1）的顶杆顶在所述柔性套管（4）内，所述顶紧件（3）的后端面与所述管道（2）抵接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：所述顶紧件（3）的后端面上开设有环形卡槽（8），所述管道（2）的管口位于所述环形卡槽（8）内。

3.根据权利要求2所述的一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：所述卡槽（8）的外槽壁（9）与所述卡槽（8）的槽底之间的夹角为钝角，所述卡槽（8）的内槽壁（10）与所述卡槽（8）的槽底之间的夹角为钝角。

4.根据权利要求3所述的一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：所述顶紧件（3）包括第一套环（5）、第二套环（6）和肋板，所述第一套环（5）和第二套环（6）同轴间隔设置，且所述第一套环（5）和所述第二套环（6）之间设置有多个所述肋板，所述柔性套管（4）设置在所述第一套环（5）的前端面，所述卡槽（8）设置在所述第二套环（6）的后端面上。

5.根据权利要求4所述的一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：多个所述肋板均匀分布在同一圆周上。

6.根据权利要求4或5所述的一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：所述第一套环（5）的前端面上还设置有陀螺仪（11）。

7.根据权利要求1所述的一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：所述柔性套管为橡胶套管。

8.根据权利要求1所述的一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：所述顶进单元（1）包括千斤顶、高压油泵和电动机，所述电动机与所述高压油泵连接，所述高压油泵通过分配器、控制阀与所述千斤顶油路连接，所述千斤顶的顶杆顶在对应所述柔性套管（4）内。

9.根据权利要求1所述的一种适用于长距离顶管的顶进装置，其特征在于：所述顶进单元（1）的顶力全力作用点与管道（2）壁反作用力作用点处于同一轴线。

Images