一种适用于复合地层的液驱分节式微型顶管机的制作方法

本发明属于复合地层微型顶管机领域，具体地，涉及一种适用于复合地层的液驱分节式微型顶管机。

背景技术：

1、随着我国城市化进程的加速，地下空间资源的开发利用需求日益增加，特别是在城市供水、供气、供电、通信等基础设施建设中，小管径顶管施工显得尤为重要。然而，小管径顶管地下场景施工时，尤其是针对地质条件复杂多变的复合地层，常面临诸多挑战。目前，国内使用的微型顶管机在应对复合地层时存在诸多不足。

2、1.经济性和施工适应性：现有顶管机及其所需的工作井尺寸过大，大尺寸的设备不仅增加了施工成本，还延长了制作周期，使得项目整体进度受到影响。特别是在城市狭小空间或复杂环境中，大尺寸的设备难以适应，大大限制了施工的可能性。

3、2.破碎效果：现有顶管机在破碎效果方面存在明显不足，主要体现在一次破碎效果不佳以及缺乏二次破碎功能。由于刀盘截面积太小，无法安装足够数量和大小的滚刀，导致一次破碎效果不佳，无法有效应对复杂地层。同时，缺乏二次破碎功能使得在面对如黏泥、卵石层等复合地层时施工困难重重，增加了施工难度和风险。这种对复合地层适应性的不足严重制约了现有顶管机在更广泛地质条件下的应用。

4、3.性能与操作：水泥系统中的各种阀体积大，无法实现复合地层顶管所需的前供水、后供水和排泥的相互切换，限制了顶管机在复杂地层中的灵活应对能力，影响了施工效率和安全性。此外目前采用的电动机、减速机、纠偏油缸等体积太大都无法装进顶管机内，导致设备整体结构紧凑性差，操作复杂，不仅占用了宝贵的施工空间，还增加了故障率和维护难度。

5、综上，现有顶管机在多个方面存在局限性，无法满足国内复杂多变的地层地况和狭小空间的施工需求。因此，研发一种适用于复合地层的微型顶管机显得尤为重要，实现更高效、更经济的施工效果。

技术实现思路

1、本发明提供了一种适用于复合地层的液驱分节式微型顶管机，解决了尺寸大、一次破碎效果不佳、缺乏二次破碎功能以及水泥系统无法适应复杂地层问题，缩小下井尺寸，提高破碎效果，优化水泥系统，极大提高了对复合地层及狭小空间的适应性。

2、本发明所使用的技术方案如下：

3、一种适用于复合地层的液驱分节式微型顶管机，包括第一节、第二节和第三节，所述第一节、第二节和第三节之间通过插拔式连接，其中，

4、所述第一节依次包括刀盘组件、泥仓组件、动力系统、前筒组件和第一后筒组件，所述刀盘组件位于顶管机的最前端，所述刀盘组件与所述泥仓组件通过插拔式连接，所述动力系统与所述刀盘组件活动连接，所述动力系统与所述泥仓组件和前筒组件通过插拔式连接，所述第一后筒组件与所述前筒组件活动连接；

5、所述第二节包括第二后筒组件，所述第二后筒组件与所述第一后筒组件通过插拔式连接；

6、所述第三节包括第三后筒组件和第四后筒组件，所述第三后筒组件与所述第二后筒组件通过插拔式连接，所述第四后筒组件与所述第三后筒组件固定连接，

7、还包括泥水系统，所述泥水系统根据分节式结构依次划分为第一泥水机构、第二泥水机构和第三泥水机构，分别集成在第一节、第二节和第三节中。

8、进一步地，所述刀盘组件包括刀盘盘面，所述刀盘盘面上设置有多个边缘镶齿滚刀、正面镶齿滚刀和单刃刮刀，所述刀盘盘面的外缘上环绕有刀盘外环筋，所述刀盘外环筋的外缘面上固定连接有多个耐磨导流板，所述刀盘盘面上固定连接有扭腿，所述扭腿另一端与刀盘锥套固定连接，所述刀盘锥套与所述刀盘盘面同轴，所述刀盘锥套与所述动力系统连接，所述刀盘锥套的外圆面上固定连接有多个破碎齿，所述刀盘锥套的锥圆面上固定连接有螺旋导泥板，所述螺旋导泥板螺旋上升，所述螺旋导泥板与所述刀盘锥套有同样锥度，所述螺旋导泥板一端深入至所述泥仓组件内。

9、进一步地，所述泥仓组件包括泥仓筒体和泥仓连接法兰，所述泥仓筒体内布置有多个泥仓喇叭锥体，多个所述泥仓喇叭锥体与对应数量的法兰定锥破碎齿固定连接，所述泥仓喇叭锥体的内表面上分布并固定连接有多个定锥破碎筋，所述泥仓连接法兰一端与所述泥仓筒体固定连接，一端与所述动力系统连接。

10、进一步地，所述动力系统包括动力主轴，所述动力主轴位于所述动力系统最前端，所述动力主轴上依次连接有封泥盖、动力连接法兰、动力壳体、减速机和液压马达，所述动力主轴一端与所述刀盘组件活动连接，所述动力连接法兰一端与所述泥仓组件连接，另一端与所述前筒组件连接，所述动力连接法兰上分布有排泥口、前供水口和后供水口，所述动力壳体内部设置有轴承和主轴。

11、进一步地，所述前筒组件包括前筒连接法兰、和前筒筒体，所述前筒连接法兰安装于所述前筒筒体的一端，所述前筒连接法兰与所述动力系统相连，所述前筒筒体内部安装有多个前筒纠偏支座，所述前筒筒体内部上端固定连接有限转座；

12、所述第一后筒组件包括第一后筒筒体，所述第一后筒筒体一端与所述前筒筒体连接，所述第一后筒筒体前端上部固定连接有限转销，所述限转销与所述限转座配合，所述第一后筒筒体内壁上固定连接有多个第一后筒纠偏支座，多个所述第一后筒纠偏支座后边分别焊有支撑筋板，所述第一后筒纠偏支座伸出至所述第一后筒筒体外。

13、进一步地，还包括纠偏油缸，多个所述纠偏油缸设置于所述前筒组件与所述第一后筒组件中，所述纠偏油缸一端固定连接在所述前筒纠偏支座上，所述纠偏油缸另一端固定连接在所述第一后筒纠偏支座上。

14、进一步地，所述第二后筒组件包括第二后筒筒体、第二后筒前法兰和第二后筒后法兰，所述第二后筒前法兰与所述第二后筒筒体固定连接，所述第二后筒后法兰位于所述第二后筒筒体末端，所述第二后筒后法兰与所述第三后筒组件连接；

15、所述第三后筒组件包括第三后筒前法兰、第三后筒筒体和第三后筒后法兰，所述第三后筒前法兰与所述第三后筒筒体一端连接，所述第三后筒后法兰与所述第三后筒筒体另一端连接，所述第三后筒前法兰与所述第二后筒组件连接,所述第三后筒筒体内部安装有电气箱组件和微型阀组组件，所述电气箱组件固定在所述第三后筒筒体内的上顶部，所述第三后筒前法兰的一侧固定安装有摄像头组件。

16、进一步地，所述第四后筒组件包括第四后筒筒体、第四后筒法兰、精轧螺纹钢、防旋转销，供水法兰组件和排泥法兰组件，所述第四后筒法兰与所述第四后筒筒体固定连接，所述第四后筒法兰与所述第三后筒组件连接，所述第四后筒法兰上开设有两个孔洞，所述供水法兰组件和所述排泥法兰组件分别设置在两个所述孔洞两侧，所述防旋转销布置于所述第四后筒法兰上，所述防旋转销与所述泥水系统相连，所述防旋转销上固定连接有所述精轧螺纹钢。

17、进一步地，还包括靶面位置组件，所述靶面位置组件位于所述第一后筒组件尾部的正中，所述靶面位置组件位于所述第一后筒纠偏支座的一侧，所述靶面位置组件包括靶面支板、靶面面板、靶面摆针和铅锤，所述靶面支板通过固定在所述限转销下方，所述靶面支板上固定有所述靶面面板，铅锤与所述靶面面板活动连接，所述铅锤始终保持垂直状态，所述靶面摆针一端为螺丝结构，所述靶面摆针旋拧在所述铅锤面向顶管机尾部一侧的正中。

18、进一步地，所述第一泥水机构包括前供水组件、第一前供水管、第一后供水管、第一排泥管、第一泥水管道固定板和前供水盒，所述第一前供水管、第一后供水管和第一排泥管与对应的泥水伸缩管连接，所述泥水伸缩管末端设置有球阀，所述泥水伸缩管通过所述第一泥水管道固定板活动固定在所述前筒组件中，所述前供水组件相连，所述前供水盒设置在所述前筒组件上,所述前供水组件包括泥仓水盒和排水口，所述泥仓水盒固定连接在所述泥仓连接法兰和泥仓喇叭锥体之间，所述泥仓喇叭锥体和法兰定锥破碎齿的外圆表面上对应开设有多个通孔，多个所述通孔构成所述排水口。

19、本发明的有益效果是：

20、1.本发明采用分节式，把顶管机分为多节下井施工，并通过插拔式连接，实现了设备结构的模块化与可拆卸性。这种设计大幅减小了下井尺寸，使得设备更易于在狭小空间或复杂环境中部署，显著提高了施工适应性。此外，顶管机分节式为方便维护、方便更换井口、方便下井施工提供了有利的条件，由于设备尺寸减小，对工作井的要求也相应降低，进一步节省了施工成本和时间，加快了项目进度。

21、2.本发明中第一节中的刀盘组件位于最前端，针对复合地层可进行初步破碎，通过优化设计刀盘结构和滚刀配置，提高了刀盘的破碎能力，确保了一次破碎效果的显著提升；泥仓组件紧随刀盘组件之后，用于对一次破碎后的地层进行二次破碎，并与水混合形成泥水混合物。这一设计有效解决了传统顶管机一次破碎效果不佳的问题，增强了设备对复杂地层的处理能力。

22、3.本发明中泥水系统被划分为三个独立的机构，第一泥水机构、第二泥水机构和第三泥水机构，分别集成在三节结构中。安装在每一节内的泥水系统都具有独立的功能，这种设计实现了泥水供给、混合、转换和排放的精准控制，提高了水泥系统在复杂地层中的适应性和施工效率。

23、4.本发明中动力系统采用一体式法兰结构，并与刀盘组件活动连接，既保证了动力传输的稳定性，又便于维护和更换。同时，由于动力系统与其他组件通过插拔式连接，提高了整体结构的紧凑性和灵活性。

24、5.本发明结构简单，制作方便，成本低，分节式设计和模块化结构使得设备的操作和维护更加简便。各节之间可独立拆卸和更换，降低了故障率和维护难度，提高了施工的安全性和可靠性。