CN220626697U - 顶管作业的同步监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及顶管作业的同步监测装置。本申请所述的顶管作业的同步监测装置包括：钻探杆和检测组件；所述钻探杆包括检测端部、长杆部、端面支撑部、套接安装部；所述检测端部连接在所述长杆部的一端，所述端面支撑部连接在所述长杆部的另一端，所述套接安装部套装在所述端面支撑部上；所述检测端部内部沿环向形成有容纳腔体，所述超声波检测传感器和所述温度传感器分别安装在该容纳腔体内；所述钻探杆的轴线处形成有贯通孔，该贯通孔分别贯穿所述检测端部、所述长杆部、所述端面支撑部、所述套接安装部；所述容纳腔体与所述贯通孔同轴。本申请所述的顶管作业的同步监测装置，具有辅助提高监测准确性的优点。

Description

顶管作业的同步监测装置

技术领域

本申请涉及顶管施工技术领域，特别是涉及顶管作业的同步监测装置。

背景技术

顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术。其优点在于不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小；而且能够深入地下作业，这是开挖埋管无法比拟的优点。

顶管施工是一种非开挖施工方法，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住顶进设备产生的顶力，克服管道和周围土壤的摩擦力，将管道按设计要求顶入土中，并将土方运出。一节管子顶入土中后，再下第二节管子继续顶进。

非开挖技术主要解决了管道埋设施工中对建筑物的破坏和道路交通的堵塞，通过工作井把要顶进的管子顶入接收井内，一个工作井内的管子可在地下穿行1500米以上，并且还能曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物。

顶管施工最突出的特点就是适应性问题。针对不同的地质情况、施工条件和设计要求，选用与之适应的顶管施工方式，如何正确地选择顶管机和配套辅助设备，对于顶管施工来说将是非常关键的。

现有的顶管施工技术中，环境监测与顶管施工是分别进行的；这里的环境监测是指对施工前或者施工过程中的地下环境的监测，包括地质情况、埋设物、硬质障碍物等。通常的做法是先通过检测设备(如超声波、射线)的方式在地面勘探，然后进行顶管施工。这种方式会存在检测不到位或者漏检的问题，因为地下情况复杂，不能较好的检测到，这就使得在顶管施工的过程中，会有一些不必要的意外发生，既影响施工进度，又影响施工场所周围的生产生活。

实用新型内容

基于此，本申请的目的在于，提供顶管作业的同步监测装置，其具有提高顶管施工过程中的检测频率，辅助提高检测精度和准确性，有效避免错检漏检的优点。

本申请的一方面，提供一种顶管作业的同步监测装置，包括钻探杆和检测组件；所述钻探杆包括检测端部、长杆部、端面支撑部、套接安装部；所述检测组件包括超声波检测传感器、温度传感器；

所述检测端部连接在所述长杆部的一端，所述端面支撑部连接在所述长杆部的另一端，所述套接安装部套装在所述端面支撑部上；

所述检测端部内部沿环向形成有容纳腔体，所述超声波检测传感器和所述温度传感器分别安装在该容纳腔体内；

所述钻探杆的轴线处形成有贯通孔，该贯通孔分别贯穿所述检测端部、所述长杆部、所述端面支撑部、所述套接安装部；所述容纳腔体与所述贯通孔同轴。

本申请所述的顶管作业的同步监测装置，钻探杆在前进或者后退，完成对地下的钻探和采样，检测组件用于对地下物质和成分的探测，以完成和实现检测。长杆部一方面起到支撑检测端部的作用，另一方面起到采样的作用；检测端部形成的容纳腔体，能够容纳检测组件，从而在检测端部处可以实现检测和探测的作用，由于检测端部可以伸入到地下，所以可检测的距离和范围较大。端面支撑部的直径较长杆部大，起到很好的支撑和分散应力的作用，并方便与套接安装部的连接安装。套接安装部用于对与驱动机构安装连接，用于紧固端面支撑部的连接。通过本申请的探测杆，可以探测地下的成分和物质，在完成一个行程距离的探测之后，顶管机前进一个行程距离，顶管机前进一个行程距离之后，探测杆前进一个行程距离，如此往复，从而顶管机一边前进，探测杆一边探测，间歇式循环往复，以辅助探测提高了检测精准性。

在一些优选的技术方案中，所述检测端部包括端盖和端头；

所述端盖的一侧端面与所述端头的一侧端面平行并抵接，所述端头的该侧端面上形成有多个限位柱，所述端盖的该侧端面上形成有多个限位槽；所述限位柱与所述限位槽配合连接；

多个所述限位柱环绕所述贯通孔设置；

所述检测组件还包括压力传感器，多个该压力传感器分别安装在所述端头的一侧端面上；

所述容纳腔体形成在所述端头上。

在一些优选的技术方案中，所述检测端部的两端分别形成有锥面；

所述端盖的一侧端面的外圆位于所述锥面上。

在一些优选的技术方案中，所述限位柱上套接有弹簧，该弹簧的一端固定在所述端盖上，其另一端固定在所述端头上。

在一些优选的技术方案中，所述长杆部呈锥形，其靠近所述检测端部的一端，较其另一端细。

在一些优选的技术方案中，所述端头的另一侧与所述长杆部连接，并且所述端头的外壁与所述长杆部的外壁圆弧过渡。

在一些优选的技术方案中，所述钻探杆内还形成有容纳槽，该容纳槽的一端位于所述端头处，其另一端贯穿所述端部安装部；

且所述容纳槽的一端与所述容纳腔室连通；

所述容纳槽用于容纳线缆。

在一些优选的技术方案中，所述检测组件还包括红外传感器，多个所述红外传感器分别安装在所述套接安装部上；

所述红外传感器用于检测所述检测端部前方的障碍物。

在一些优选的技术方案中，所述红外传感器设置有四个，其中三个所述红外传感器分布在等边三角形的三个端点处，另一个所述红外传感器与其一所述红外传感器对称分布在所述套接安装部上。

在一些优选的技术方案中，所述检测组件还包括控制器和电源，所述超声波检测传感器、所述温度传感器、所述压力传感器、所述红外传感器分别与所述控制器电连接，所述电源与所述控制器电连接。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。

附图说明

图1为本申请示例性的顶管作业的同步监测装置的主视图；

图2为本申请的一种示例性的顶管作业的同步监测装置的剖视图；

图3为本申请的另一种示例性的顶管作业的同步监测装置的剖视图；

图4为本申请示例性的顶管作业的同步监测装置的立体结构示意图；

图5为本申请示例性的检测端部的爆炸图；

图6为本申请示例性的检测端部的另一视角的爆炸图；

图7为本申请的再一种示例性的顶管作业的同步监测装置的侧视图；

图8为本申请示例性的检测组件的连接关系原理图。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

请参阅图1-图8，本申请示例性的一种顶管作业的同步监测装置，包括钻探杆10和检测组件；所述钻探杆10包括检测端部11、长杆部12、端面支撑部13、套接安装部14；所述检测组件包括超声波检测传感器、温度传感器；

所述检测端部11连接在所述长杆部12的一端，所述端面支撑部13连接在所述长杆部12的另一端，所述套接安装部14套装在所述端面支撑部13上；

所述检测端部11内部沿环向形成有容纳腔体A，所述超声波检测传感器和所述温度传感器分别安装在该容纳腔体A内；

所述钻探杆10的轴线处形成有贯通孔B，该贯通孔B分别贯穿所述检测端部11、所述长杆部12、所述端面支撑部13、所述套接安装部14；所述容纳腔体A与所述贯通孔B同轴。

本申请所述的顶管作业的同步监测装置，钻探杆10在前进或者后退，完成对地下的钻探和采样，检测组件用于对地下物质和成分的探测，以完成和实现检测。长杆部12一方面起到支撑检测端部11的作用，另一方面起到采样的作用；检测端部11形成的容纳腔体A，能够容纳检测组件，从而在检测端部11处可以实现检测和探测的作用，由于检测端部11可以伸入到地下，所以可检测的距离和范围较大。端面支撑部13的直径较长杆部12大，起到很好的支撑和分散应力的作用，并方便与套接安装部14的连接安装。套接安装部14用于对与驱动机构安装连接，用于紧固端面支撑部13的连接。通过本申请的探测杆，可以探测地下的成分和物质，在完成一个行程距离的探测之后，顶管机前进一个行程距离，顶管机前进一个行程距离之后，探测杆前进一个行程距离，如此往复，从而顶管机一边前进，探测杆一边探测，间歇式循环往复，以辅助探测提高了检测精准性。

在一些优选实施例中，所述超声波检测传感器包括发送器和接收器，发送器安装在容纳腔体A的前端，接收器安装在容纳腔体A的后端。此处所指的前端和后端，分别是检测端部11前进方向的前端和后端。在附图1所示的状态下，检测端部11的前端是指左端，后端是指右端。

在一些优选实施例中，端面支撑部13紧固套接并固定在套接安装部14上。

在一些优选实施例中，还包括推送机构(未图示)，该推送机构的一端固定在所述套接安装部14上，所述推送机构用于推动所述钻探杆10往复运动。

通过推送机构驱动套接安装部14沿轴向的横向移动，并且钻探杆10沿轴向自转，从而检测端部11螺旋式的前进和后退，以使得钻探杆10螺旋式的前进或后退，最终达到钻探式前进的效果。

进一步的，推送机构上设置有旋转机构和往复驱动机构，从而实现套接安装部14的旋转和横向移动的运动叠加，最终实现螺旋式前进或后退。

需要说明的是，推送机构可以采用现有技术中的具有相同原理中的一种，由于其为现有技术，此处不再赘述。

在一些优选实施例中，所述检测端部11包括端盖111和端头112；

所述端盖111的一侧端面与所述端头112的一侧端面平行并抵接，所述端头112的该侧端面上形成有多个限位柱31，所述端盖111的该侧端面上形成有多个限位槽D；所述限位柱31与所述限位槽D配合连接；

多个所述限位柱31环绕所述贯通孔B设置；

所述检测组件还包括压力传感器20，多个该压力传感器20分别安装在所述端头112的一侧端面上；

所述容纳腔体A形成在所述端头112上。

端盖111和端头112之间设置有压力传感器20，从而端盖111受到的压力通过压力传感器20检测到，进而可以检测端盖111上的压力。当端盖111上的压力值超过工作阈值范围时，说明遇到较硬的物质，不能强行前进，可以先进行检测，并分析检测结果之后，继续前进。

在一些优选实施例中，所述检测端部11的两端分别形成有锥面；所述端盖111的一侧端面的外圆位于所述锥面上。

进一步的，锥面可以是圆锥面，也可以是方锥面等具有一定倾斜度的面。

形成锥面是为了方便钻探。

在一些优选实施例中，所述限位柱31上套接有弹簧32，该弹簧32的一端固定在所述端盖111上，其另一端固定在所述端头112上。

设置弹簧32能够提高端盖111和端头112的连接稳定性，并且弹簧32具有压缩极限长度，当弹簧32被压缩到极限状态下，就不能继续被压缩；在本申请中，弹簧32的压缩极限长度大于压力传感器20的压缩极限，从而保证端盖111相对于端头112贴紧时，压力传感器20不被压坏。

进一步的，为了保证弹簧32的稳定使用，设置有至少八个限位柱31，每个限位柱31上套接有一个弹簧32，从而多个弹簧32起到保证被压缩时的稳定的作用，分散受力。

在一些优选实施例中，所述长杆部12呈锥形，其靠近所述检测端部11的一端，较其另一端细。

长杆部12的靠近检测端部11的一端较细，靠近端面支撑部13的一端较粗，从而呈锥形的状态。

在一些优选实施例中，所述端头112的另一侧与所述长杆部12连接，并且所述端头112的外壁与所述长杆部12的外壁圆弧过渡。

端头112的锥面与长杆部12的锥面相交处，不是形成夹角，而是采用圆弧过渡，避免了应力集中在该处。

如图3，在一些优选实施例中，所述钻探杆10内还形成有容纳槽C，该容纳槽C的一端位于所述端头112处，其另一端贯穿所述端部安装部；

且所述容纳槽C的一端与所述容纳腔室连通；

所述容纳槽C用于容纳线缆。

容纳槽C的设置，提供了线缆可以收纳埋设的空间，并且可以通过线缆与控制器连接。线缆用于连接容纳腔体A内的检测组件与钻探杆10外的控制器，甚至还用于连接电源。

在一些优选实施例中，所述检测组件还包括红外传感器40，多个所述红外传感器40分别安装在所述套接安装部14上；

所述红外传感器40用于检测所述检测端部11前方的障碍物。

在一些优选实施例中，所述红外传感器40设置有四个，其中三个所述红外传感器40分布在等边三角形的三个端点处，另一个所述红外传感器40与其一所述红外传感器40对称分布在所述套接安装部14上。

本申请中的四个红外传感器40的分布并不全部等距，而是其中三个等距，另一个与其中一个对称分布，就会形成其中三个的间距较小，再一个与它们三个的间距较大的状态。这种分布方式，有利于实现与顶管机的通孔的配合。

在一些优选实施例中，所述检测组件还包括控制器和电源，所述超声波检测传感器、所述温度传感器、所述压力传感器20、所述红外传感器40分别与所述控制器电连接，所述电源与所述控制器电连接。

在一些优选实施例种，钻探杆10为金属材质，尤其是以不锈钢材质为宜。

进一步的，钻探杆10的外壁涂覆有防锈漆涂层。

本申请的顶管作业的同步监测装置的工作原理：

通过四个红外传感器40检测钻探杆10前方是否对应顶管机的通孔，若是则通过推送机构驱动钻探杆10螺旋前进，并使得检测端部11螺旋前进。螺旋钻探的过程中土壤会进入贯通孔B，检测端部11的所述超声波检测传感器、所述温度传感器分别进行探测。若四个红外传感器40之一检测到顶管机的通孔没有置于钻探杆10的前方，需要顶管机转动，并调整使得顶管机的通孔与钻探杆10对应。

超声波检测传感器主要用于探测大块的金属物质(例如块状金属、金属管道、球形金属容器等)、硬质物质、地下的气体成分。温度传感器用于探测地下的温度。

压力传感器20用于感应端盖111受到的压力，先根据试验得到正常土体钻探时的压力阈值范围，然后设定该范围运行，当压力值过大时，说明端盖111碰撞到了硬物，此时停止钻探杆10的钻探前进。

由于在贯穿孔内收集有土壤，该土壤可以在钻探杆10收回的时候，倒出或者推送出以进行土壤成分分析。

工作状态下，先进行钻探杆10前进一个行程距离，也就是一个钻探杆10的长度距离，然后检测的结果会同时同步发送至控制器，控制器采用PLC模组并内置处理器，将分析结果同时同步显示在与控制器相连的显示器上，以便实时获取。

在完成一个行程距离的钻探，顶管机进行一个行程距离的顶管作业。然后顶管机停止工作，钻探杆10又前进一个行程距离的钻探，之后顶管机再前进一个行程距离的顶管作业。当顶管机作业时，钻探杆10在推送机构的驱动下回缩，避免顶管机与钻探杆10的碰撞。在附图所示的状态下，如图1所示状态时，钻探杆10的前进是指向左方向运动，钻探杆10的回缩是指向右方向运动。

本申请的顶管作业的同步监测装置，辅助和提高了地下顶管作业的检测精准性，进一步提高了地下作业的检测效果，更好的避免了顶管作业过程中造成的碰撞和管线的损坏。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种顶管作业的同步监测装置，其特征在于：包括钻探杆和检测组件；所述钻探杆包括检测端部、长杆部、端面支撑部、套接安装部；所述检测组件包括超声波检测传感器、温度传感器；

所述检测端部连接在所述长杆部的一端，所述端面支撑部连接在所述长杆部的另一端，所述套接安装部套装在所述端面支撑部上；

所述检测端部内部沿环向形成有容纳腔体，所述超声波检测传感器和所述温度传感器分别安装在该容纳腔体内；

所述钻探杆的轴线处形成有贯通孔，该贯通孔分别贯穿所述检测端部、所述长杆部、所述端面支撑部、所述套接安装部；所述容纳腔体与所述贯通孔同轴。

2.根据权利要求1所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述检测端部包括端盖和端头；

所述端盖的一侧端面与所述端头的一侧端面平行并抵接，所述端头的该侧端面上形成有多个限位柱，所述端盖的该侧端面上形成有多个限位槽；所述限位柱与所述限位槽配合连接；

多个所述限位柱环绕所述贯通孔设置；

所述检测组件还包括压力传感器，多个该压力传感器分别安装在所述端头的一侧端面上；

所述容纳腔体形成在所述端头上。

3.根据权利要求2所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述检测端部的两端分别形成有锥面；

所述端盖的一侧端面的外圆位于所述锥面上。

4.根据权利要求3所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述限位柱上套接有弹簧，该弹簧的一端固定在所述端盖上，其另一端固定在所述端头上。

5.根据权利要求3所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述长杆部呈锥形，其靠近所述检测端部的一端，较其另一端细。

6.根据权利要求3所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述端头的另一侧与所述长杆部连接，并且所述端头的外壁与所述长杆部的外壁圆弧过渡。

7.根据权利要求2-6任一项所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述钻探杆内还形成有容纳槽，该容纳槽的一端位于所述端头处，其另一端贯穿所述端部安装部；

且所述容纳槽的一端与所述容纳腔体连通；

所述容纳槽用于容纳线缆。

8.根据权利要求7所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述检测组件还包括红外传感器，多个所述红外传感器分别安装在所述套接安装部上；

所述红外传感器用于检测所述检测端部前方的障碍物。

9.根据权利要求8所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述红外传感器设置有四个，其中三个所述红外传感器分布在等边三角形的三个端点处，另一个所述红外传感器与其一所述红外传感器对称分布在所述套接安装部上。

10.根据权利要求8所述的顶管作业的同步监测装置，其特征在于：所述检测组件还包括控制器和电源，所述超声波检测传感器、所述温度传感器、所述压力传感器、所述红外传感器分别与所述控制器电连接，所述电源与所述控制器电连接。