一种用于回收顶管机的原路返回设备及方法与流程

本发明涉及顶管施工，具体是一种用于回收顶管机的原路返回设备及方法。

背景技术：

1、为了解决城市土地紧缺与日益扩大的土地需求之间的矛盾，提高土地空间利用率，城市建设的施工逐步从地面转入地下。但地下施工受地面交通、市政管线等条件制约严重，顶管法施工以其对地面交通、市政管线影响小、施工安全等优点，被广泛应用于市政车行隧道、过街通道、地铁出入口及市政排水管涵等领域。

2、顶管法施工需要在拟建通道的两端各设置一个工作井，分别为始发井和接收井，始发井用于顶管机始发，接收井用于顶管机到达后吊出。目前，大多数地铁车站的施工场地位于城市交通繁华地段，且进行占道施工，而地铁车站在主体结构完成后需立即对车站进行回填，并修复原有道路，使路面尽快恢复交通。由于车站主体建好后基本就要投入运营，而附属出入口通道的施工工期往往与其不同步。当后期采用顶管法建设附属的出入口通道时，由于地面早已恢复交通，拟建通道的末端无条件施工接收井或者预留的接收井随着地面环境的变化使得吊出条件受限，因此，会导致顶管机无法从接收井吊出的情况。

3、当面临上述情况时，目前普遍是采用以下两种方式接收顶管机：

4、1、弃壳接收，即顶管机顶推到位后，将顶管机内部部件拆除并通过已顶通通道(即顶管通道)运输至始发井后再吊出，由于顶管机的壳体体积较大，壳体外尺寸大于顶管通道净空，难以直接通过顶管通道运输至始发井，因此不得不将顶管机壳体保留在地下作为通道的初支结构，再在壳体内浇筑混凝土二次衬砌和防水施工，最后与顶管通道连接形成整体结构；

5、2、站内平移，即顶管机顶推到位后，将顶管机平移至具备吊装条件的位置后再吊出。由于顶管机自身重量较重，需对顶管机平移路径上的车站结构板进行临时支撑加固，才能将顶管机进行抬升平移至具备吊装条件的位置吊出。

6、上述两种方法具有以下缺点：(1)采用弃壳接收方法时，在既有通道有限空间内现浇二衬结构，施工作业不方便、难度大，且顶管机壳体做为初支结构保留在地下无法回收，使顶管机在二次使用时需重新加工壳体，壳体的加工制造成本昂贵，因此，弃壳成本较高。(2)采用站内平移接收方法中，需沿平移路径布置大量的临时钢结构平台，在顶管机吊装接收完成后拆除，不仅结构计算复杂、工作量大，而且平移过程中安全风险大。

7、因此，为解决上述问题迫切需要研发一种用于顶管机在无接收吊出条件下的原位返回接收系统及其施工方法。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明提出了一种用于回收顶管机的原路返回设备，能够将顶管机通过顶管通道运回至始发井，使顶管机能够从始发井吊出，本发明的原路返回设备结构简单，稳定可靠，成本低，解决了目前在顶管施工终点端无接收井或无正常接收吊出条件时，回收顶管机困难、风险大和成本高的问题。

2、本发明的另一目的在于提出一种用于回收顶管机壳体的方法，采用上述原路返回设备，分步回收顶管机，具有回收方法操作简单且成本低的优点，解决了目前在顶管施工终点端无接收井或无正常接收吊出条件时，回收顶管机壳体困难、风险大、工期不可控和成本高的问题。

3、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

4、一种用于回收顶管机的原路返回设备，包括第一升降装置、第二升降装置、输送装置、旋转装置和推动装置；

5、所述第一升降装置设有两个，两个所述第一升降装置分别对称设置于顶管通道的终点端的两侧，所述第一升降装置包括支撑框架、滑动块、升降机构和插销，所述滑动块滑动安装于所述支撑框架的内部，所述升降机构安装于所述支撑框架的底部，且所述升降机构的伸缩端与所述滑动块连接，所述升降机构用于驱动所述滑动块沿所述支撑框架的竖向方向上下移动，使滑动块顶升或下降，从而使得顶管机壳体上下部分分离；

6、所述插销与所述滑动块活动连接；顶管机壳体设置有插孔，所述插销的大小与所述插孔相匹配，使所述插销能够插入至所述插孔内；

7、所述旋转装置包括固定底板、旋转顶板和驱动装置，所述旋转顶板水平旋转安装于所述固定底板的上方，所述驱动装置安装于所述固定底板，所述驱动装置用于驱动所述旋转顶板在水平方向做旋转运动，使得顶管机壳体能够从横向旋转至能够经过的顶管通道的纵向；所述旋转装置的宽度小于顶管通道的宽度；

8、所述第二升降装置设置于两个所述第一升降装置之间，且所述第二升降装置的伸缩端能够与所述旋转装置接触，并驱动旋转装置沿竖向方向上下移动；

9、所述输送装置滑动设置于顶管通道内，所述输送装置能够移动至两个对称的所述第一升降装置之间，且位于所述旋转装置的下方；

10、所述推动装置设置于顶管通道的终点端，且位于所述第二升降装置的一侧，所述推动装置用于将顶管机壳体推至所述旋转顶板上。

11、优选地，所述支撑框架包括上固定板、下固定板、第一支撑梁和第二支撑梁，所述下固定板、第一支撑梁、上固定板和第二支撑梁依次首尾连接，形成内部中空的支撑框架；

12、所述第一支撑梁和第二支撑梁朝向内部的一侧分别设有第一导向槽和第二导向槽；所述滑动块的两侧分别滑动安装于所述第一导向槽和所述第二导向槽，所述升降机构的固定端固定安装于下固定板。

13、优选地，所述第一升降装置还包括第一斜支撑组件和第二斜支撑组件；

14、所述第二斜支撑组件设有两个，两个所述第二斜支撑组件分别设置于所述支撑框架的两侧，其中一个所述第二斜支撑组件的一端与第一支撑梁固定连接，另一端用于连接外部的接收支撑平台，另一个所述第二斜支撑组件的一端与第二支撑梁固定连接，另一端用于连接外部的接收支撑平台；

15、所述第一斜支撑组件设置于所述支撑框架远离所述插销的一侧，所述第一斜支撑组件的一端固定连接于支撑框架的顶部，另一端用于连接外部的接收支撑平台。

16、优选地，所述旋转顶板呈圆环形，所述旋转装置还包括多个限位机构，

17、多个所述限位机构圆周间隔安装于所述固定底板，且所述限位机构的侧面抵住所述旋转顶板的内环面。

18、优选地，所述限位机构包括轴承和轴承座，所述轴承座固定安装于所述固定底板，所述轴承旋转安装于所述轴承座的上方，且所述轴承的外滚动面与所述旋转顶板的内环面相接触。

19、优选地，所述旋转装置还包括多个滚轮组件，所述旋转顶板的底部间隔设有多个固定组件，多个所述滚轮组件分别一一对应地安装于多个所述固定组件，且所述滚轮组件的滚动面与所述固定底板的顶面相互接触。

20、优选地，所述固定组件由两个固定件组成，两个所述固定件分别安装于所述旋转顶板的底部；

21、所述滚轮组件包括转动轴和两个滚轮，两个所述滚轮分别安装于所述转动轴的两侧，所述转动轴的两端分别旋转安装于两个所述固定件。

22、优选地，所述驱动装置包括驱动电机、链条、驱动齿轮和两个定位齿轮；

23、所述驱动电机固定安装于所述固定底板的顶部，所述链条的两端分别固定安装于所述旋转顶板的外侧，所述驱动电机的输出轴和所述驱动齿轮连接，所述驱动齿轮的外部和所述链条靠近所述旋转顶板的一侧相啮合；

24、两个所述定位齿轮分别安装于所述固定底板的顶部，且两个所述定位齿轮分别位于所述驱动齿轮的两侧，两个所述定位齿轮分别与所述链条远离所述旋转顶板的一侧相啮合；

25、所述链条的长度大于所述旋转顶板的外周长的四分之一，且小于所述旋转顶板的外周长。

26、一种用于回收顶管机的原路返回的方法，使用上述的用于回收顶管机的原路返回设备，包括以下步骤：

27、(1)搭设接收支撑平台，安装原路返回设备：当顶管机顶进施工至顶管通道的终点端时，在终点端搭建接收支撑平台，接收支撑平台的一端延伸至顶管通道，将第二升降装置的固定端安装于接收支撑平台，第二升降装置的伸缩端朝上，且第二升降装置的伸缩端能穿过接收支撑平台的顶面，将旋转装置放置于接收支撑平台的顶面后，第二升降装置的伸缩端抵住旋转装置的固定底板；将两个第一升降装置分别安装于接收支撑平台的顶部的两侧，且位于旋转装置的两侧，且两个第一升降装置的间距大于顶管机壳体的宽度；

28、(2)拆除并回收顶管机的内部部件，分离顶管机壳体并回收下前壳体：将顶管机的内部部件拆除后，分离前壳体和后壳体，采用推动装置将前壳体推至旋转顶板上，通过第一升降装置将上前壳体的顶升，使上前壳体和下前壳体分离，通过旋转装置将下前壳体由横向旋转至能够经过的顶管通道的纵向，再由第二升降装置将旋转装置顶起，使旋转装置和接收支撑平台之间设有供输送装置移动的空间，将输送装置移动至接收支撑平台上，且位于旋转装置下方，待第二升降装置的伸缩端下降后，旋转装置和下前壳体降落至输送装置上，输送装置将旋转装置和下前壳体穿过顶管通道运输至始发井，将下前壳体吊出后，输送装置载着旋转装置返回至接收支撑平台；

29、(3)回收上前壳体：第一升降装置将上前壳体下降至旋转顶板，通过旋转装置将上前壳体由横向旋转至能够经过的顶管通道的纵向，然后输送装置将旋转装置和上前壳体穿过顶管通道运输至始发井，将上前壳体从始发井吊走后，输送装置将旋转装置送回至接收支撑平台，通过第二升降装置将旋转装置顶起，并将输送装置移走，第二升降装置的伸缩端收回后，旋转装置回落至接收支撑平台上；

30、(4)回收下后壳体：将后壳体顶推至旋转顶板上，使用第一升降装置将上后壳体顶升，使上后壳体和下后壳体分离，通过旋转装置将下后壳体由横向旋转至能够经过的顶管通道的纵向；使用第二升降装置将旋转装置顶升，使旋转装置和接收支撑平台之间设有供输送装置移动的空间，输送装置移动至旋转装置的下方，输送装置将旋转装置和下后壳体穿过顶管通道运输至始发井，将下后壳体吊出后，输送装置搭载旋转装置返回至接收支撑平台上；

31、(5)回收上后壳体：通过第一升降装置将上后壳体下落至旋转顶板上，通过旋转装置将上后壳体由横向旋转至能够经过顶管通道的纵向，输送装置将旋转装置和上后壳体穿过顶管通道运输至始发井，将上后壳体从始发井吊走，完成顶管机壳体的回收。

32、本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在顶管施工无接收井或无正常接收吊出条件时，采用本技术方案的原路返回设备能够使顶管机壳体通过已顶通的通道原路返回至始发井，无需弃壳，避免了壳体只能一次使用造成成本浪费，且避免了弃壳后在壳体有限空间内施作二衬现浇结构不方便、难度大、作业环境受影响以及工期不可控的问题。采用本技术方案的原路返回设备回收顶管机时，由于回收顶管机是通过已顶通的通道(即多节顶管管节依次连接后形成的通道)原路返回至始发井，无需搭设大量的钢结构平台，避免了需沿平移路径布置和拆除临时钢结构平台，工作量大、作业繁杂、顶管机在平台上平移安全风险大、成本高的问题。因此，本技术方案的原路返回设备结构简单、安全可靠、施工效率高，绿色环保，可循环多次使用，节省施工成本，经济效益、环境效益明显。