类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置及其施工方法

本发明涉及顶管法施工工程领域，特指一种类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置及其施工方法。

背景技术：

顶管施工是目前日益发展应用的一种非开挖施工方法，不需要开挖面层就能够穿越已有的公路、铁路、河道、地下管线、地下构筑物和文物古迹等，可减少大量土方工程，减少拆迁安置，节约施工用地，降低对周围环境干扰等。顶管施工技术早年应用于连接通道、市政管线等小断面隧道工程，近年来随着技术的进步与发展，逐渐在类矩形、大断面下穿隧道、地铁隧道和市政管廊等场合中得到应用。

大口径管节的吊装通常是利用吊架将管节水平的放置在安装位置处，而后在地面设置翻转装置将管节翻转到竖直状态，在通过平推该翻转装置来安装管节，这样的管节吊装及安装方式存在如下问题：一方面，需要为不同口径的管节定制相适配的吊架，不利于装置的重复利用，增加成本；另一方面，通过特别设计的翻转装置来翻转管节并完成管节的安装，增加了施工工序，影响管节的安装效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置及其施工方法，解决现有的管节吊装及安装方法中存在的不能适应不同口径管节的吊装需求，无法重复利用，增加成本以及影响安装效率的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置，包括：

长度可调节的吊梁；

垂直连接于所述吊梁两端的吊臂，通过调节所述吊梁的长度可实现调节两个吊臂之间的距离以与待吊装的管节的尺寸相适配；

垂直连接于所述吊臂的底部处的连接件，所述连接件有部分自所述吊臂靠近待吊装的管节的一侧伸出形成供与待吊装的管节连接的连接端部；

连接在所述吊梁对应端部处的至少两个牵拉机构，所述牵拉机构的牵拉长度可调节，其中的一个牵拉机构的端部可拆卸的连接在待吊装的管节的上部，另一个牵拉机构的端部可拆卸的连接在待吊装的管节的下部，通过调节牵拉机构的牵拉长度可使得待吊装的管节绕所述连接端部进行转动调节以实现待吊装的管节的翻转。

本发明的管节吊装翻运装置能够完成管节的吊装与翻转，通过牵拉机构拉住管节的上部和下部以让管节呈水平状态并保持管节在吊装过程中的平稳性，在吊装到安装位置处时，可通过调节牵拉机构的长度让管节实现翻转至垂直状态，而直接吊运到安装位置并完成安装，相对于现有技术中设置特制的翻转装置能够节省施工工序，加快管节的安装速度，提高管节的安装效率，且利用牵拉机构的牵引来实现管节的翻转能够控制管节的翻转速度，并保证管节翻转动作的安全性。吊梁的长度可调使得该吊装翻运状态能够适用于不同口径的管节的吊运，适用性广泛，可以重复利用，能够降低成本。

本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的进一步改进在于，还包括可拆卸的连接在所述吊臂上并靠近所述连接件的位置设置的限位件，所述限位件有部分自所述吊臂靠近所述的待吊装的管节的一侧伸出形成限位端部；

所述的待吊装的管节上对应所述限位件设有限位孔；

通过所述限位端部插入对应限位孔内以限制所述的待吊装的管节的翻转。

本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的进一步改进在于，所述吊梁包括梁体和固定连接在所述梁体一端的伸缩件，所述伸缩件可伸缩调节，通过伸缩调节所述伸缩件以实现所述吊梁的长度调节；

所述梁体的另一端与对应的吊臂连接，所述伸缩件的端部与另一吊臂连接。

本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的进一步改进在于，所述吊梁包括梁体和固定连接在所述梁体两端的伸缩件，所述伸缩件可伸缩调节，通过伸缩调节所述伸缩件以实现所述吊梁的长度调节；

所述伸缩件的端部与对应的吊臂连接。

本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的进一步改进在于，所述伸缩件上设有锁止机构，在所述伸缩件伸缩调节好后，通过所述锁止机构锁定所述伸缩件以限制所述伸缩件的伸缩调节。

本发明还提供了一种利用类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的施工方法，包括如下步骤：

利用吊装设备连接所述吊装翻运装置的吊梁，并通过所述吊装设备将所述吊梁吊运至对应的管节处；

调节所述吊梁的长度以使得两个吊臂位于对应的管节的外侧，并让所述吊臂上的连接件的连接端部与所述管节上设置的连接孔相对应；

调节所述吊梁的长度以使得两个吊臂夹持所述管节且所述连接端部插设于对应的连接孔内；

将所述牵拉机构的端部与所述管节对应的连接；

利用所述吊装设备及所述吊装翻运装置将所述管节呈水平状态的吊运至安装位置处；以及

调节所述牵拉机构的牵拉长度以使得所述管节绕所述连接端部转动并调节至所述管节呈竖直状态，从而实现了所述管节的翻转并完成所述管节的安装。

本发明施工方法的进一步改进在于，在吊运所述管节之前，于所述吊臂上连接一限位件，并将所述限位件插入所述管节上对应的限位孔内以对所述管节的转动调节进行限位。

本发明施工方法的进一步改进在于，所述吊梁包括梁体和固定连接在所述梁体一端的伸缩件；

在将所述吊臂的连接端部与所述管节连接时，伸缩调节所述伸缩件的长度以使得两个吊臂之间的距离大于所述管节的尺寸；

将远离所述伸缩件的一侧的吊臂上的连接端部插入对应的连接孔内；

伸缩调节所述伸缩件以让连接在所述伸缩件的一侧的吊臂上的连接端部插入对应的连接孔内，从而完成了吊臂与管节的连接。

本发明施工方法的进一步改进在于，在所述吊臂与管节完成连接后，通过锁止机构锁定所述伸缩件以限制所述伸缩件的伸缩调节。

本发明施工方法的进一步改进在于，所述牵拉机构包括卷扬机和绕设所述卷扬机上的绳索；

在翻转所述管节时，利用卷扬机卷收连接在管节上部的绳索，同时利用卷扬机放出连接在管节下部的绳索从而使得所述管节的上部向上转动而管节的下部向下转动，直至所述管节转动至竖直状态。

附图说明

图1为本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的施工方法的流程图。

图2为本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的结构示意图。

图3为本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置吊运管节的侧视图。

图4为本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置适用的管节另一实施例的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置及其施工方法，用于解决现有的管节吊装及安装方式存在的无法适用多种口径尺寸，且翻运工序繁杂影响安装效率的问题。本发明的吊装翻运装置通过可调节长度的吊梁来适应不同口径的管节，实现了对特定尺寸区间内不同口径管节的起吊。通过连接件连接吊臂，配合牵拉机构拉住管片，能够满足管节吊装过程中的稳定性和安全性，在进一步地，牵拉机构的牵拉长度的调节，可以让管节绕连接件进行转动调节进而使得管节实现翻转，提高了管节吊运及翻转效率，管节在翻转到位后可直接完成安装，提高了管节的安装效率，节省了成本。下面结合附图对本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置及其施工方法进行说明。

参阅图2，显示了本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的结构示意图。参阅图3，显示了本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置吊运管节的侧视图。下面结合图2和图3，对本发明类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的结构进行说明。

如图2和图3所示，本发明的类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置20包括吊梁21、吊臂22、连接件23以及牵拉机构24，其中的吊梁21的长度可调节，吊臂22垂直连接在吊梁21的两端，通过调节吊梁21的长度可实现调节两个吊臂22之间的距离以与待吊装的管节10的尺寸相适配。连接件23垂直连接在吊臂22的底部处，该连接件23有部分自吊臂22靠近待吊装的管节10的一侧伸出形成供与待吊装的管节10连接的连接端部。牵拉机构24垂直连接在吊梁21对应的端部处，较佳地，在吊梁21的各端部均设置至少两个牵拉机构24，牵拉机构24的牵拉长度可调节，其中的一个牵拉机构24的端部可拆卸的连接在待吊装的管节10的上部，另一个牵拉机构24的端部可拆卸的连接在待吊装的管节10的下部，通过调节牵拉机构24的牵拉长度可使得待吊装的管节10绕连接端部进行转动调节以实现待吊装的管节10的翻转。

较佳地，连接件23为销轴，该销轴固定连接在吊臂22的底部处，在管节10上对应的位置设有轴孔，连接时，将销轴部分插入到轴孔内，实现了销轴与管节10的连接，而且管节10还可以绕着销轴进行转动调节。较佳地，轴孔设于管节10的中部处。

进一步地，在吊装的过程中，为避免管节10发生晃动而绕连接件23进行转动，在每一个吊臂22处设置至少两个牵拉机构24，通过牵拉机构24拉住管节10的上部和下部，能够确保管节10在吊装过程的稳定性。

在本发明的一种具体实施方式中，吊装翻运装置20还包括限位件25，该限位件25可拆卸的连接在吊臂22上，且该限位件25靠近连接件23的位置设置，该限位件25有部分自吊臂22靠近待吊装的管节10的一侧伸出形成限位端部；管节10上对应限位件25设有限位孔，通过限位端部插入对应的限位孔内以限制待吊装的管节10的翻转。

在一较佳实施方式中，限位件25为螺杆，在吊臂22的底部对应的设有螺纹孔，螺杆螺合在该螺纹孔上且有部分伸出并形成限位端部，该限位端部可插入到管节10上的限位孔内。通过限位件25的限位，使得管节10不会发生转动，能够确保管节10在吊装的过程中始终处于水平状态，保证了吊装的安全性。

在另一较佳实施方式中，限位杆25为方形销轴，管节10上的限位孔为方形孔，在吊臂22的底部开设贯穿孔，方形销轴的一个端部设有端板，方形销轴通过另一个端部穿过贯穿孔并插设于方形孔内，此时端板贴合在吊臂22对应的侧面上，吊臂22在该侧面上设有可滑动的挡板，在方形销轴插设到位后，滑动挡板以让挡板挡设在方形销轴的端板的外侧，可避免方形销轴发生意外而滑出脱落。

在本发明的一种具体实施方式中，如图2和图3所示，吊梁21包括梁体211和固定连接在梁体211一端的伸缩件212，该伸缩件212可伸缩调节，通过伸缩调节该伸缩件212以实现吊梁21的长度调节。梁体211的另一端与对应的吊臂22连接，伸缩件212的端部与另一吊臂22连接。

在本发明的一种具体实施方式中，吊梁21包括梁体211和固定连接在梁体211两端的伸缩件212，该伸缩件212可伸缩调节，通过伸缩调节该伸缩件212以实现吊梁21的长度调节；伸缩件212的端部与对应的吊臂22连接。

具体地，梁体211为筒状结构，内部形成有容置空间，伸缩件212可以设置两个，也可以设置一个，伸缩件212与梁体211连接时，可将伸缩件212部分插入到梁体211的容置空间内，再将该伸缩件212与梁体211固定连接。

在一较佳实施方式中，伸缩件212上设有锁止机构，在伸缩件212伸缩调节好后，通过锁止机构锁定伸缩件212以限制伸缩件212的伸缩调节。设置的锁止机构能够确保伸缩件212在管片10吊运过程中的稳定性，进而提高了管片10的吊运安全。

在一较佳实施方式中，伸缩件212为千斤顶，包括可伸缩调节的活塞杆，通过伸缩调节活塞杆可实现吊梁21整体长度的调节。较佳地，该活塞杆为螺杆，锁止机构为螺合在该螺杆上的锁止螺母，在将活塞杆伸缩调节好后，旋拧锁止螺母至与缸筒相贴，从而利用锁止螺母限制了活塞杆的回收，实现了锁止的效果。在管片10吊装完成后，将锁止螺母旋拧到活塞杆的端部处，接触对该活塞杆的限位，此时该活塞杆可回缩到缸筒内。

在另一较佳实施方式中，伸缩件212为推杆电机，通过电机驱动推杆的伸出与缩回以调节吊梁21的整体长度。

在本发明的一种具体实施方式中，如图3所示，牵拉机构24包括卷扬机和绕设于卷扬机上的绳索241，卷扬机固设于吊梁21的端部处，绳索241的端部可拆卸的连接在待吊装的管节10上，通过卷扬机对绳索241的收放可实现驱动管节10以实现翻转。

具体地，绳索241的一端固定在卷扬机上，绳索241大部分卷绕在卷扬机的转轴上，卷扬机可驱动该转轴正转或反转，绳索241的另一端向下垂放形成拉结端部，该拉结端部可与管节10实现可拆卸连接。在卷扬机正转时，卷扬机将绳索241卷收起来，使得绳索241位于卷扬机外的部分的长度变短，卷扬机反转时，卷扬机将绳索241放出，使得绳索241位于卷扬机外的部分的长度变长。

在利用吊装翻运装置20吊运管节10时，启动卷扬机反转以放出绳索241，将绳索241的拉结端部与管节10连接，在连接好后，启动卷扬机正转以卷收绳索241，让绳索241呈绷紧状态的拉结在卷扬机与管节10之间。在管节10需要翻转时，利用卷扬机调节连接在管节10上部的绳索241位于卷扬机外的长度变短，这样能够将管节10的上部向上拉以让管节10的上部向上转动，调节连接在管节10下部的绳索241位于卷扬机外的长度变长，这样能够使得管节10的下部随着上部而向下转动，直至该管节10转动到竖直状态，完成了管节10的翻转。

进一步地，在吊梁21的端部固定连接有固定板242，绳索241穿过该固定板242后再与待吊装的管节10连接。管节10上设有连接绳索241的连接环，该连接环在管节10平放时位于限位孔的左右两侧(状态如图3所示)。绳索241的端部设有连接钩，该连接钩可钩挂在对应的连接环上。

较佳地，固定板242上设有定滑轮，绳索241穿过固定板242时绕设在该定滑轮上，利用定滑轮的转动以便于收放该绳索241。

在另一较佳实施方式中，牵拉机构24为手拉葫芦，在吊装管节时，可将手拉葫芦的链接锁固，使其不能调节长度。在翻转管节时，通过人工手动操作手拉葫芦来实现管节的翻转，能够控制管节的翻转速度，从而提高安全性。

在本发明的一种具体实施方式中，如图2所示，吊臂22和吊梁21的连接处固设有肋板222，该肋板222呈三角形，可加固吊梁21与吊臂22的连接处。

在本发明的一种具体实施方式中，吊梁21上固设有吊耳213，该吊耳213用于与吊装设备连接，以实现对管节10的吊运。

在本发明的一种具体实施方式中，如图4所示，管节10侧部的轴孔11设置在偏离中心位置处，在该实施例中，管节10的侧部设置了两个轴孔11，一个轴孔11靠近管节10的上部，另一个轴孔11靠近管节10的下部，如此为管节10提供了一种利用自身重力进行翻转的方式，在连接管节时，可将连接件23插入到靠近管节10上部的轴孔11内，也可将连接件23插入到靠近管节10下部的轴孔11内。在将管节10吊装到位需要进行翻转时，只需要调节牵拉机构24的长度，管节10受其自身重力的作用而使得管节10发生翻转，如此可节省管节翻转所需的外力。

本发明还提供了一种利用类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的施工方法，下面对该施工方法进行说明。

如图1所示，本发明的利用类矩形大口径顶管隧道管节吊装翻运装置的施工方法，包括如下步骤：

执行步骤s101，利用吊装设备连接吊装翻运装置的吊梁，并通过吊装设备将吊梁吊运至对应的管节处；接着执行步骤s102；

执行步骤s102，调节吊梁的长度以使得两个吊臂位于对应的管节的外侧，并让吊臂上的连接件的连接端部与管节上设置的连接孔相对应；接着执行步骤s103；

执行步骤s103，调节吊梁的长度以使得两个吊臂夹持管节且连接端部插设于对应的连接孔内；接着执行步骤s104；

执行步骤s104，将牵拉机构的端部与管节对应的连接；接着执行步骤s105；

执行步骤s105，利用吊装设备及吊装翻运装置将管节呈水平状态的吊运至安装位置处；接着执行步骤s106；

执行步骤s106，调节牵拉机构的牵拉长度以使得管节绕连接端部转动并调节至管节呈竖直状态，从而实现了管节的翻转并完成管节的安装。

在本发明的一种具体实施方式中，如图2所示，在吊运管节之前，于吊臂22上连接一限位件25，并将限位件25插入管节上对应的限位孔内以对管节的转动调节进行限位。

在本发明的一种具体实施方式中，吊梁21包括梁体211和固定连接在梁体211一端的伸缩件212；

在将吊臂22的连接端部与管节连接时，伸缩调节伸缩件212的长度以使得两个吊臂22之间的距离大于管节的尺寸；

将远离伸缩件的一侧的吊臂22上的连接端部插入对应的连接孔内；

伸缩调节伸缩件212以让连接在伸缩件212的一侧的吊臂上的连接端部插入对应的连接孔内，从而完成了吊臂与管节的连接。

在另一较佳实施方式中，吊梁21包括梁体211和固定连接在梁体211两端的伸缩件212；如此在连接管节时，调节伸缩件212的长度让吊臂之间的距离大于管节的尺寸；而后让连接端部与连接孔相对齐，而后调节伸缩件212的长度让连接端部插入到对应的连接孔内，从而完成了吊臂与管节的连接。

在本发明的一种具体实施方式中，在吊臂与管节完成连接后，通过锁止机构锁定伸缩件以限制伸缩件的伸缩调节。

在本发明的一种具体实施方式中，如图3所示，牵拉机构24包括卷扬机和绕设卷扬机上的绳索241；

在翻转管节时，利用卷扬机卷收连接在管节10上部的绳索241，同时利用卷扬机放出连接在管节10下部的绳索241从而使得管节的上部向上转动而管节的下部向下转动，直至管节10转动至竖直状态。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。