一种顶管排泥系统及顶管施工方法与流程

1.本技术涉及土压平衡盾构的领域，尤其是涉及一种顶管排泥系统及顶管施工方法。


背景技术：

2.土压平衡盾构的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。盾构推进时，在顶管前端的刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态。土舱内的泥土由排送至顶管内部的土箱中，随后将带有泥土的土箱运至地表。
3.在运送泥土的过程中，需要将土箱从顶管中移出，才能将新的土箱运送至顶管内部，从而承接螺旋输送机排出的泥土，在大跨度的隧道作业中，此种排出泥土的方式会有较长的等待时间，效率较低。


技术实现要素：

4.为了提高顶管内部泥土排出效率，进而提高施工效率，本技术提供一种顶管排泥系统及顶管施工方法。
5.本技术提供的一种顶管排泥系统及顶管施工方法采用如下的技术方案：第一方面，本技术提供一种顶管排泥系统，采用如下的技术方案：一种顶管排泥系统，包括若干首尾相连的管体，首端的所述管体上设有切削刀盘和螺旋输送机，所述管体内部设有朝向所述螺旋输送机的第一驱动机构，所述第一驱动机构上设有运输车，所述管体内部还设有第二驱动机构，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构靠近所述螺旋输送机的一端之间设有用于交换运输车的移动组件。
6.通过采用上述技术方案，运输车通过第一驱动机构移动至螺旋输送机处，螺旋输送机将切削刀盘切削下的泥土输送至第一驱动机构上的运输车中，随后运输车通过移动组件移动至第二驱动机构上，第二驱动机构则驱动运输车脱离顶管，从而排出泥土，在运输车移动第二驱动机构的过程中，第二辆运输车在第一驱动机构的作用下再次移动到螺旋输送机处，由此运输车的进入和脱离顶管的工作能够同时运行，进而降低等待时间，提高排土效率，提高顶管施工的整体效率。
7.可选的，所述第一驱动机构包括设置在管体内部的且与管体轴线平行的第一导轨，所述第一导轨上端面开设有平行于管体轴线的导向槽，所述运输车的下端插接在导向槽内，所述导向槽的槽底设有用于输送运输车的第一传送带，第一传送带两端均设有与所述第一导轨转动连接的转动辊，相邻所述转动辊之间设有用于驱动转动辊转动的驱动件。
8.通过采用上述技术方案，运输车下端插接在导向槽内，并抵接在第一传送带上，驱动件带动转动辊转动，使得第一传送带传动，从而带动运输车移动，在相邻第一导轨上的转动辊同时在驱动件的作用下转动，由此依次安装的第一导轨上的第一传动带能够获得传动力，从而提高安装的效率。
9.可选的，所述第一导轨一端设有第一连接部，另一端设有第二连接部，相邻第一导轨之间的所述第一连接部和所述第二连接部卡接。
10.通过采用上述技术方案，相邻的第一导轨和第二导轨通过第一连接部和第二连接部卡接，从而快速安装第一导轨，并且在第一连接部和第二连接部的作用下快速定位调整第一导轨的位置，以及提高第一导轨在安装后的稳定性。
11.可选的，所述第二驱动机构与所述第一驱动机构结构相同且并排设置，所述第二驱动机构包括与第一导轨平行的第二导轨，所述第一导轨和第二导轨之间设有连接两者的连接块，所述连接块上螺纹连接有固定杆，所述固定杆远离连接块的一端抵接在管体内壁上。
12.通过采用上述技术方案，固定杆相对连接块转动，使得固定杆远离连接块的一端抵紧在顶管一侧的内壁上，同时挤压连接块朝向顶管另一侧的内壁移动，使得第一导轨和第二导轨在固定杆的压力下压紧在顶管的内壁上，由此第一导轨、第二导轨和固定杆在顶管内构成三角支撑，从而提高第一导轨和第二导轨的稳定性，同时也便于拆装。
13.可选的，所述第一传送带的上端面设置为波浪状，所述运输车的下端面与所述第一传送带的上端面插接配合。
14.通过采用上述技术方案，第一传送带的波浪状的端面与运输车配合，从而提高第一传动带和运输车之间的摩擦力，进而减少运输车与第一传送带打滑而移动的可能，同时，由于波浪状的结构具有一定的弧度，使得运输车能够在外力的作用下保持与第一传送带的相对滑动，进而减少运输车与第一传送带因卡死而造成第一传送带破损的可能。
15.可选的，所述移动组件包括设置在螺旋输送机下方的支撑架，所述支撑架上设有输送带，所述输送带连接所述第一导轨和所述第二导轨，所述输送带上设有若干均匀分布且能与所述导向槽相对的导向轨，所述支撑架上还设有驱动运输车脱离输送带至第二导轨上的排泥组件。
16.通过采用上述技术方案，当运输车沿第一导轨移动至输送带上时，导向轨限制运输车在输送带上的位置，随后输送带传送运输车到与第二导轨相对的位置处，当下一个运输车通过输送带再次靠近第二导轨时，排泥组件驱动上一个运输车移动到第二导轨上，从而沿第二导轨将泥土输送到顶管外，由此运输车在顶管内的进入和排出互不影响，提高排泥效率。
17.可选的，所述排泥组件位于输送带远离第二导轨的一侧，所述排泥组件包括平行于第二导轨且与支撑架滑动连接的推杆，所述推杆远离第二导轨的一端设有驱动推杆往复运动的偏心轮，所述偏心轮与所述支撑架转动连接，所述支撑架上设有驱动偏心轮转动的驱动电机。
18.通过采用上述技术方案，当输送带传动时，驱动电机驱动偏心轮转动，偏心轮在转动过程中驱动推杆往复运动，当第二个运输车向靠近第二导轨时，推杆朝向第二导轨伸出，并推动第一个运输车进入第二导轨，在第一个运输车完全进入第二导轨后，第二个运输车逐渐到达原第一个运输车的位置，由此重复且持续排泥。
19.可选的，所述移动组件和排泥组件均电连接有控制组件，所述控制组件包括用于控制驱动电机和输送带开闭的控制器，控制器还电连接有用于检测运输车位置的传感器。
20.通过采用上述技术方案，当传感器检测到运输车通过输送带移动到正对第二导轨
时，控制器控制输送带停止传送，随后控制驱动电机转动，从而使偏心轮转动一圈，使得推杆将运输车推送至第二导轨上，传感器检测到运输车到达第二导轨后，控制器再次控制输送带传送， 由此重复上述步骤，逐渐更换运输车从而快速排泥。
21.可选的，所述传送带上方设有进料斗，所述进料斗一端连通所述螺旋输送机，另一端朝向所述输送带靠近第一导轨的一端，所述进料斗靠近所述第一导轨的一侧设有用于存放沙土的储料仓，所述储料仓下方开设有朝向运输车的下料口，所述下料口内转动连接有转轴，所述转轴上设有若干均匀分布的分隔板，所述分隔板远离转轴的一侧抵接在所述下料口的侧壁上，所述转轴端部设有橡胶块，且所述橡胶块的侧壁与所述运输车边框的上端面抵接。
22.通过采用上述技术方案，在运输车从第一导轨移动到输送带的过程中，运输车边框的上端面摩擦橡胶块，从而带动转轴转动，从而通过分隔板储料仓内的沙土冲下料口处排出，并洒落在运输车中，随后运输车到达输送带并承接泥土，沙土使得泥土不易粘附运输车侧壁，由此方便泥土被排出运输车。
23.第二方面，本技术提供一种顶管施工方法，采用如下的技术方案：一种顶管施工方法，包括以下步骤：s1：切削刀盘和螺旋输送机安装在一个顶管的端部；s2:顶管内部安装进料斗、第一驱动机构、第二驱动机构和移动组件；s3:第一驱动机构驱动运输车到进料斗下方，运输车收集泥土；s4：移动组件驱动运输车靠近第二驱动机构，同时排泥组件将前一个运输车推送至第二驱动机构上，并在第二驱动机构的驱动下脱离顶管；s5：第二个顶管端部衔接第一个顶管的尾部，并在第二个顶管内部沿顺序安装第一驱动机构和第二驱动机构，保持运输车的通行。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.第一驱动机构、第二驱动机构和移动组件使得顶管内部能够同时进入或排出运输车，减少顶管内部排泥的等待时间，提高工作效率；2.固定杆、第一导轨和第二导轨构成三角支撑的结构，提高第一导轨和第二导轨的稳定性以及拆装的便捷性；3.运输车承载泥土之前通过移动自动添加沙土能够减少泥土在运输车内壁粘附的可能，同时减少人工操作，提高工作效率。
附图说明
25.图1是本技术实施例中整体的结构示意图。
26.图2是本技术实施例中第一节管体内部的结构示意图。
27.图3是支撑块和第一传送带连接的结构示意图。
28.图4是本技术实施例中移动组件、排泥组件和控制组件的结构示意图。
29.图5是本技术实施例中相邻的第一导轨的连接结构示意图。
30.图6是本技术实施例中储料仓和运输车的连接结构示意图。
31.图7是图6中a部的放大示意图。
32.附图标记说明：1、管体；2、切削刀盘；3、螺旋输送机；4、第一驱动机构；41、第一导
轨；411、导向槽；412、第一连接部；413、第二连接部；42、第一传送带；43、转动辊；44、驱动件；5、第二驱动机构；51、第二导轨；52、连接块；53、固定杆；6、移动组件；61、输送带；62、导向轨；7、支撑架；71、进料斗；72、储料仓；721、下料口；722、转轴；723、橡胶块；724、分隔板；73、控制组件；731、第一传感器；732、第二传感器；8、排泥组件；81、推杆；82、偏心轮；83、驱动电机；84、弹簧；9、运输车；91、支撑块。
具体实施方式
33.以下结合附图1-附图7对本技术作进一步详细说明。
34.本技术实施例公开一种顶管排泥系统。参照图1和图2，一种顶管排泥系统包括管体1，管体1的一端安装有切削刀盘2，切削刀盘2朝向管体1内部的一侧安装有位于管体1内部的螺旋输送机3，螺旋输送机3远离切削刀盘2的一端下方设有支撑架7，支撑架7上设有移动组件6，移动组件6一端连接有第一驱动机构4，另一端连接有第二驱动机构5，运输车9沿第一驱动机构4、移动组件6和第二驱动机构5的顺序依次移动。支撑架7上端固定连接有进料斗71，进料斗71一端位于螺旋输送机3的出料口，另一端朝向移动组件6靠近第一驱动机构4的一端。
35.运输车9沿第一驱动机构4到达移动组件6上，同时承接螺旋输送机3排出的泥土，随后运输车9沿移动组件6移动到第二驱动机构5，并在第二驱动机构5的作用下向着脱离管体1的方向移动，从而排出管体1内部的泥土。
36.参照图2和图3，第一驱动机构4包括平行于管体1轴线的第一导轨41，第一导轨41的上端面开设有两个平行于管体1轴线的导向槽411，运输车9的下端设有插接在导向槽411内的支撑块91。在第一导轨41的两端均转动连接有转动辊43，转动辊43的轴线与管体1的轴线垂直，两个转动辊43之间设有连接两者且与导向槽411一一对应的第一传送带42，第一传送带42位于导向槽411的槽底和支撑块91之间，其中一个转动辊43通过电机驱动，在转动辊43旋转时，第一传送带42带动运输车9移动。在第一传送带42朝向支撑块91一侧的侧壁设置为波浪状，并且支撑块91朝向第一传送带42一侧的侧壁同样设置为波浪状，支撑块91和第一传送带42配合插接。
37.第二驱动机构5与第一驱动机构4结构相同，第二驱动机构5包括位于第一导轨41一侧并且与第一导轨41平行的第二导轨51，第一导轨41和第二导轨51之间设有连接两者的连接块52，第一导轨41和第二导轨51分别抵接在管体1内部下端的两侧壁上。为了提高第一导轨41和第二导轨51在管体1内的稳定性，在连接块52设有竖直设置的固定杆53，固定杆53一端与连接块52螺纹连接，另一端抵接在管体1内部的上侧壁上，此时固定杆53、第一导轨41和第二导轨51构成三角支撑的结构，由此能够快速且稳定地固定第一导轨41和第二导轨51。
38.参照图2和图4，移动组件6包括安装在支撑架7上的输送带61，输送带61同样通过电机驱动。输送带61的输送方向垂直于管体1的轴线。输送带61一端的一侧与第一导轨41相对设置，输送带61另一侧的同一侧与第二导轨51相对设置。输送带61的外侧壁上固定有若干平行于管体1轴线的导向轨62，导向轨62上开设有与第一导轨41上的导向槽411相同的导向槽411，且沿靠近第一导轨41的方向，导向槽411位于导向轨62端部位置处的两个相对侧壁相互远离，从而方便运输车9从第一导轨41的导向槽411滑动到导向轨62的导向槽411中。
39.在运输车9脱离第一导轨41并进入输送带61上时，输送带61处于静止状态，此时管体1在切削刀盘2的辅助下沿轴线方向移动，泥土通过沿进料斗71被排送至运输车9中。在管体1移动一定距离并停止后，输送带61驱动运输者向第二导轨51所在的一侧移动，支撑架7上设有驱动运输者至第二导轨51上的排泥组件8。
40.参照图2和图4，当运输车9正对第二导轨51时，排泥组件8推动运输车9至第二导轨51的导向槽411中。排泥组件8包括设置在输送带61远离第二导轨51一侧的推杆81，推杆81平行于管体1的轴线，且与支撑架7滑动连接。推杆81上套接有弹簧84，弹簧84的一端与支撑架7固定连接，另一端与推杆81固定连接，弹簧84处于压缩状态并驱动推杆81远离第二导轨51。推杆81远离第二导轨51的一侧设有偏心轮82，偏心轮82与支撑架7在水平面上转动连接，且偏心轮82的边缘抵接在推杆81的端部，支撑架7上安装有驱动偏心轮82转动的驱动电机83。
41.驱动电机83驱动偏心轮82转动，在偏心轮82和弹簧84的共同作用下，推杆81做往复滑移运动，并使得推杆81推动运输车9至第二导轨51上。
42.为了控制运输车9在输送带61上的位置，支撑架7上还设有控制组件73，控制组件73包括固定在支撑架7上的第一传感器731和第二传感器732，其中，第一传感器731朝向第一导轨41，第二传感器732朝向第二导轨51，控制组件73还包括有控制器，第一传感器731、第二传感器732、驱动电机83和电机均与控制器电连接。
43.当第一传感器731检测到第一导轨41上的运输车9到达输送带61上时，控制器控制输送带61运动，并带动运输车9靠近第二导轨51，当运输车9正对第二导轨51时，第二传感器732正好检测到运输车9，此时控制器控制输送带61停止传送，同时控制器控制驱动电机83运行，从而驱使偏心轮82转动一圈，推杆81随即将运输车9推送到第二导轨51上，第二传感器732检测到运输车9远离输送带61后，控制器接受第一传感器731的信号，并重复上述步骤。
44.参照图2和图5,，在第一个管体1顶入土层后，需要第二节管体1继续衔接顶进，当第二节管体1同样进入土层后，第二节管体1内部继续安装第一驱动机构4和第二驱动机构5。第一导轨41的一端设置有第一连接部412，另一端设有第二连接部413，第一连接部412设置为7字型直角钩，第二连接部413设置为与第一连接部412相互卡接配合的7字型直角钩。相邻第一导轨41上的相邻的转动辊43上设有连接两者的驱动件44，驱动件44设置为皮带，由此一个电机即可驱动所有的第一导轨41上的第一传送带42传动。
45.第二节管体1内部的第一导轨41通过第一连接部412与第一接管体1内部的第一导轨41的第二连接部413插接配合，从而快速连接相邻管体1内的第一导轨41，同理第二导轨51采用相同的方式连接。
46.另外参照图2和图6，为了减少泥土对于运输车9内壁的粘度，在进料斗71靠近第一导轨41的一侧固定有用于存储沙土的储料仓72。参照图6和图7，储料仓72下端开设有位于运输车9正上方的下料口721，下料口721内转动连接有转轴722，转轴722两端的端部固定有圆环状的橡胶块723，运输车9上平行于管体1轴线的边框上侧壁与橡胶块723边缘的侧壁相互抵接，且橡胶块723不与储料仓72内部相接，当运输车9移动时，通过摩擦力带动橡胶块723转动，并使得转轴722转动。转轴722外壁固定连接有若干分隔板724，转轴722两侧的分隔板724与下料口721的侧壁抵接并滑动连接。
47.当运输车9移动到下料口721下方时，转轴722随运输车9移动而转动，并通过分隔板724将沙土从下料口721带离储料仓72，沙土脱离下料口721并洒落在运输车9的内壁上，从而减少运输车9内壁的粘度。
48.本技术实施例一种顶管排泥系统的实施原理为：运输车9通过第一驱动机构4移至移动组件6上，并承载管体1内部的泥土，随后在移动组件6的传送下正对第二驱动机构5，此时排泥组件8将运输车9从移动组件6上推至第二驱动机构5上，第二驱动机构5则将运输车9移动至管体1外。
49.本技术实施例还公开一种顶管施工方法。
50.一种顶管施工方法，包括以下步骤：s1：切削刀盘2和螺旋输送机3安装在一个顶管的端部；s2:顶管内部安装进料斗71、第一驱动机构4、第二驱动机构5和移动组件6，同时第一驱动机构4、第二驱动机构5和移动组件6均电连接控制组件73；s3:第一驱动机构4驱动运输车9到移动组件6的输送带61上，并位于进料斗71下方，控制组件73控制输送带61停运，运输车9收集螺旋输送机3输送的泥土；s4：控制组件73控制输送带61传送运输车9靠近第二驱动机构5，同时排泥组件8将前一个运输车9推送至第二驱动机构5上，并在第二驱动机构5的驱动下脱离顶管；s5：第二个顶管端部衔接第一个顶管的尾部，并在第二个顶管内部沿顺序安装第一驱动机构4和第二驱动机构5，保持运输车9的通行，重复上述步骤。
51.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。