用于地下管道顶压装置的承载机构及施工方法与流程

本发明属于管道施工技术领域，涉及一种用于地下管道顶压装置的承载机构及施工方法。

背景技术：

在地下管线施工过程中，如果施工环境空旷可以直接在底线开挖一定深度，将管线埋入地下；但是在大多数地下管线施工时，地面上有很多的房子、建筑物及山等障碍物，这时会选择一处区域，开挖5～6米深的基坑，将管线放入坑内，通过工装对管线进行顶压将管线打入土体内，再取出落在管线内部的土体，实现地下管线的施工；但是由于管线直径在1.8～2.5米，体积大、质量重，实际施工时采用千斤顶施工。

千斤顶重量体积大，在坑内施工时，千斤顶的尾端与反力支撑面接触获得支撑点，千斤顶的前端通过工装与管线相连(工装的直径与管线的直径相等)，在千斤顶的作用下将管线打入土体中，现有的反力支撑面是在坑内的浇筑混凝土后背墙，但是混凝土后背墙存在以下问题：采用混凝土浇筑时间长，(特别是冬季混凝土需要10天才能达到理想效果)，从而影响施工周期；后背墙使用本次施工后只能填埋在地下，浪费材料且不环保；混凝土容易受外界环境影响使得受力不稳定；存在安全隐患。同时，在城市管线施工时，有时管线需要以一定角度打入土体中，但是现有的承载机构不能满足对千斤顶的角度调整要求。

技术实现要素：

针对背景技术中现有混凝土后背墙存在的技术问题，本发明提出用于地下管道顶压装置的承载机构及施工方法，不影响施工时间，承载机构能重复使用，回收环保，且受力稳定，安全可靠；同时承载机构还具有角度调节功能，对千斤顶的顶压倾斜角度进行调整，从而满足管线施工的角度要求，操作简单，施工效率高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于地下管道顶压装置的承载机构用于地下管道顶压装置的承载机构，包括千斤顶，其特征在于，还包括后背墙以及直径调节机构；所述后背墙为可拆装钢结构，所述千斤顶一端通过直径调节机构与后背墙顶紧，千斤顶的另一端通过工装与待顶压管线顶紧。

进一步的，还包括角度调节机构，所述角度调节机构一端固定在直径调节机构上，角度调节机构另一端与千斤顶锁紧。

进一步的，所述直径调节机构包括升降底座、固定板、侧支撑杆以及伸缩杆；

所述固定板包括左固定板和右固定板；所述左固定板和右固定板分别并行且铰接固定在升降底座上，左固定板和右固定板均沿着铰接处摆动；

所述侧支撑杆为两个且分别置于左固定板一侧和右固定板一侧；所述侧支撑杆包括固定端和支撑端；所述侧支撑杆的固定端均与升降底座相连，侧支撑杆的支撑端与左固定板或右固定板相连接；

所述伸缩杆置于左固定板和右固定板之间且分别与左固定板和右固定板相连，通过调节伸缩杆的伸长长度调节左固定板和右固定板之间的张开幅度，进而调节工装反作用在后背墙上的环形受力面。

进一步的，所述升降底座包括横杆以及分别设置在横杆两端的高度调节件，高度调节件用于调节升降底座的高度；横杆通过高度调节件置于在地面上，所述左固定板和右固定板相互平行且分别铰接固定在横杆上；所述侧支撑杆的固定端与横杆铰接。

进一步的，所述角度调节机构包括固定座、活动座、限位圈以及夹持件；所述固定座与活动座之间通过球形阀相连，限位圈设置在固定座上，并通过限位圈对球形阀限位，所述夹持件固定在活动座上，用于对千斤顶尾端夹持。

进一步的，所述球形阀包括球形凹槽以及球体；所述球形凹槽置于固定座上；所述球体置于活动座上，所述球形凹槽的凹槽内径与球体的外径相匹配，使得球体可放置于球形凹槽内转动，所述限位圈置于球形凹槽上且通过限位圈对球体限位。

进一步的，所述限位圈是由两个半圆弧板拼接为一体，其内圆直径小于球体直径。

进一步的，所述夹持件是两个或多个，且均匀设置于活动座上对千斤顶实现夹持；所述夹持件包括夹持架、夹持螺栓和弧形夹持板；所述夹持架一端置于活动座上，所述夹持架另一端上设置夹持螺栓；夹持螺栓一端上还连接有弧形夹持板，且弧形夹持板可随着夹持螺栓的顶压推动而移动。

进一步的，所述左固定板和右固定板均为圆弧板或直板。

一种用于地下管道顶压装置的承载机构的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括：

1)调节直径调节机构的张开幅度，使千斤顶对工装的反力作用在后背墙上的环形受力面与千斤顶的接触面匹配；

2)千斤顶的一端通过直径调节机构与后背墙顶紧，千斤顶的另一端通过工装与待顶压管线顶紧；

3)千斤顶以后背墙为反力面向工装环形受力面顶压，通过工装将管线推入土体。

进一步的，所述步骤1)中的直径调节方法是，通过伸缩杆调节左固定板和右固定板之间水平方向张开幅度，同时根据施工中工装的直径大小，同时通过升降底座调节固定板的高度，使得左固定板和右固定板之间的张开幅度与工装的环形受力面相匹配。

进一步的，所述步骤1)和步骤2)之间还包括步骤a)，所述步骤a)具体为：千斤顶的一端与直径调节机构通过角度调节机构相固定，通过角度调节机构调节千斤顶的顶压倾斜角度，满足待顶压管线的施工要求。

进一步的，所述步骤a)具体是：利用限位圈对球形阀进行限位，球形阀转动带动活动座转动，使其与固定座之间形成夹角，千斤顶随着活动座偏转使千斤顶与后背墙之间的偏转角度达到顶压倾斜角度，满足管线的施工角度要求。

本发明的有益效果是：

1、本发明中，后背墙为可拆装钢结构，千斤顶的尾端通过直径调节机构与后背墙顶紧给千斤顶提供支撑反力面；这种结构的后背墙制作周期短、不会影响施工周期，钢结构不受外界温度影响，受力稳定且安全；同时当施工完成后可拆卸后重复利用或回收，达到环保的目的。

2、本发明中，通过伸缩杆和升降底座共同调节，使得左固定板和右固定板之间的张开的直径大小与工装的环形受力面直径大小相同，满足不同直径的管线能承受稳定的力。

3、本发明中，通过角度调节机构调节千斤顶的顶压倾斜角度，操作过程简单，且满足施工对管线的要求。

4、本发明中，固定座与活动座之间通过球形阀相连，限位圈设置在固定座上，并通过限位圈对球形阀限位，夹持件固定在活动座上，用于对千斤顶尾端夹持。角度调节装置结构简单，在满足角度调节同时将千斤顶锁紧夹持，防止施工过程中千斤顶松动，导致作用在管线上的倾斜角度发生偏移。

附图说明

图1为本发明提供的承载机构整体立体结构示意图；

图2为本发明提供的升降底座2的立体结构示意图；

图3为本发明提供的升降底座2的主视结构示意图；

图4为本发明提供的升降底座2的伸缩杆25调节状态示意图；

图5为本发明提供的角度调节机构3的立体结构示意图；

图6为本发明提供的角度调节机构3侧视时剖视示意图；

图7为本发明提供的固定座31的d-d向结构示意图；

图8为本发明提供的活动座32的e-e向结构示意图；

其中：

1—后背墙；2—直径调节机构；21—升降底座；22—固定板；221—左固定板；222—右固定板；23—升降调节螺栓；24—侧支撑杆；25—伸缩杆；3—角度调节机构；31—固定座；311—球形凹槽；312—第一加强筋；313—第二加强筋；314—连接块；32—活动座；321—球体；322—第三加强筋；323—第四加强筋；33—夹持件；331—夹持架；332—夹持螺栓；333—弧形夹持板；34—限位圈。

具体实施方式

现结合附图以及实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

参见图1，本发明提供的用于地下管道顶压装置的承载机构，包括千斤顶4，还包括后背墙1以及直径调节机构2，后背墙1为可拆装钢结构，千斤顶4一端通过直径调节机构2与后背墙1顶紧，千斤顶4的另一端通过工装与待顶压管线顶紧；且直径调节机构2能调节工装反力作用在后背墙1上的环形受力面。

参见图1以及图2，本实施例中，后背墙1由多根工字型钢纵横交错加工而成网格式结构，因此后背墙1具有多个受力支撑点，且安装制作流程简单，不会影响施工周期，拆卸方便；同时后背墙1能重复利用，使用多次后还能回收环保。

参见图1，本实施例中，千斤顶4为液压千斤顶，千斤顶4有四个，千斤顶4的尾端与后背墙1顶紧，千斤顶4的前端为活塞工作端，千斤顶4的尾端反向作用在后背墙1上时受力稳定，千斤顶4的前端通过工装与待顶压管线顶紧。

参见图2、图3以及图4，本实施例中，直径调节机构2包括升降底座21、固定板22、侧支撑杆24以及伸缩杆25；固定板22包括左固定板221和右固定板222；左固定板221和右固定板222分别并行且铰接固定在升降底座21上，左固定板221和右固定板222均沿着铰接处摆动；侧支撑杆24为两个且分别置于左固定板221一侧和右固定板222一侧；侧支撑杆24包括固定端和支撑端；侧支撑杆24的固定端均与升降底座21相连，侧支撑杆24的支撑端分别与左固定板221或右固定板222相连接；伸缩杆25置于左固定板221和右固定板222之间且分别与左固定板221和右固定板222相连，通过调节伸缩杆25的伸长长度调节左固定板221和右固定板222之间的张开幅度，进而调节工装反作用在后背墙1上的环形受力面。

参见图3、图4以图5，本实施例中，左固定板221和右固定板222均为圆弧形板，左固定板221和右固定板222对称固定在升降底座21上，侧支撑板24对称分布且分别置于左固定板221和右固定板222的外侧，在左固定板221和右固定板222左右摆动时，对左固定板221和右固定板222起到稳定作用；侧支撑板24为弹簧支撑杆。

参见图2、图3以及图4，本实施例中，升降底座21包括横杆以及分别设置在横杆两端的高度调节件，横杆通过高度调节件置于在地面上，高度调节件用于调节升降底座21的高度，从而调节工装的环形受力面直径；左固定板221和右固定板222分别并行且铰接固定在横杆上；侧支撑杆24的固定端均与横杆相连。实施时，高度调节件为升降调节螺栓23，升降调节螺栓23通过螺纹设置在横杆两端处，且升降调节螺栓23的头部与地面相接触，螺纹杆穿过横杆且通过螺母固定在横杆上，使用时，松开螺母，通过转动螺纹杆调节横杆的上下高度，从而实现升降底座21的高度调节。

实施例2

进一步的，为了保证管线施工时能以一定倾斜角度插入土体。参见图1，实施例1提供的用于地下管道顶压装置的承载机构，还包括角度调节机构3，角度调节机构3一端固定在直径调节机构2上，角度调节机构3另一端与千斤顶4的一端锁紧，用于调节千斤顶4的顶压倾斜角度。

参见图5以及图6，本实施例中，角度调节机构3包括固定座31、活动座32、限位圈34以及夹持件33、球形阀；所述固定座31与活动座32之间通过球形阀相连，限位圈34设置在固定座31上，并通过限位圈34对球形阀限位，所述夹持件固定在活动座32上，用于对千斤顶4尾端夹持。

本实施例中，球形阀包括球形凹槽311和球体321，球形凹槽311置于固定座31上，球体321置于活动座32上，球形凹槽311的凹槽内径与球体321的外径相匹配，使得球体321可放置于球形凹槽311内转动，限位圈34置于球形凹槽311上且通过限位圈34对球体321限位。

参见图5以及图6，本实施例中，夹持件33是两个，且相对设置于活动座32上对千斤顶4实现夹持；夹持件33包括夹持架331、夹持螺栓332和弧形夹持板333；夹持架331一端置于活动座32上，夹持架331另一端上设置夹持螺栓332；夹持螺栓332一端上还连接有弧形夹持板333，且弧形夹持板333可随着夹持螺栓332的顶压推动而移动。

参见图6，本实施例中，夹持架331的结构为l形，夹持螺栓332的螺杆端与弧形夹持板333的外弧面相接触。

参见图6，本实施例中，限位圈34是由两个半圆弧板拼接为一体，其内圆直径小于球体321直径，当球体321置于球形凹槽311内时通过限位圈34对球体321进行限位，防止其松动使得固定座31和活动座32连接不紧密。

参见图7，本实施例中，固定座31圆形板，固定座31包括第一工作面，在固定座31的第一工作面中心位置处设置连接块314，连接块314为圆柱形连接块，连接块314的一个底面固定在固定座31上，连接块314的另一底面上开设球形凹槽311，连接块314的周围设置固定座加强筋，固定座加强筋包括第一加强筋312和第二加强筋313，第一加强筋312和第二加强筋313均为多个，多个第一加强筋312均匀的并列分布在连接块314的周围且固定在固定座31上，相邻的第一加强筋312之间通过第二加强筋313进行加固，且第一加强筋312与第二加强筋313之间相互垂直。

参见图8，本实施例中，活动座32是与固定座31为大小相同的圆形板，活动座32包括第二工作面，在第二工作面的中心位置处设置球体321，球体321的周围通过活动座加强筋加固，活动座加强筋包括第三加强筋322和第四加强筋323，第三加强筋322和第四加强筋323均为多个，多个第三加强筋322均匀并列置于球体321周围且固定在活动座32上，相邻的第三加强筋322之间通过第四加强筋323进行加固，且第三加强筋322和第四加强筋323之间相互垂直。

实施例3

实施例1提供承载机构的施工方法，包括：

1)调节直径调节机构2的张开幅度，使千斤顶4对工装的反力作用在后背墙1上的环形受力面与千斤顶4的接触面匹配；

2)千斤顶4的一端通过直径调节机构2与后背墙1顶紧，千斤顶4的另一端通过工装与待顶压管线顶紧；

3)千斤顶4以后背墙1为反力面向工装环形受力面顶压，通过工装将管线推入土体。

具体的，本实施例中，步骤1)中的直径调节方法是，通过伸缩杆25调节左固定板221和右固定板222之间水平方向张开幅度，同时根据施工中工装的直径大小，同时通过升降底座21调节固定板22的高度，使得左固定板221和右固定板222之间的张开幅度与工装的环形受力面相匹配。

由于后背墙1为纵横交错的网状结构，交叉点处均为受力支撑点，千斤顶4的尾端顶向后背墙1时，后背墙1的受力稳定，同时千斤顶4尾端能得到大的反力并作用在千斤顶4的前端，从而将工装顶向管线，保证施工过程管线的受力强度，将管线打入土体内。

实施例4

为了保证管线施工时，采用实施例2提供的角度调节装置2对顶压装置进行角度调节，施工方法是在实施例3的步骤1)和步骤2)之间还包括步骤a)，步骤a)具体为：千斤顶4的一端与直径调节机构2通过角度调节机构3相固定，通过角度调节机构3调节千斤顶4的顶压倾斜角度，满足待顶压管线的施工要求。

本实施例中，步骤a)具体实现过程是：利用限位圈34对球形阀进行限位，球形阀转动带动活动座32转动，使其与固定座31之间形成夹角，千斤顶4随着活动座32偏转使千斤顶4与后背墙1之间的偏转角度达到顶压倾斜角度，满足管线的施工角度要求。

在使用时，参见图1，由于千斤顶为四个，因此角度调节装置2为四个，将其中两个角度调节装置2固定在左固定板23上，另外两个角度调节装置2固定在右固定板22上，具体的是，固定座31与第一工作面相对的另一面均固定在固定板22上，活动座31与第二工作面相对的另一面通过夹持件33与千斤顶4尾端的外表面夹持固定，l形夹持架331的一端固定在活动座31的第二工作面上，l形夹持架331另一端上设置的夹持螺栓332，且夹持螺栓332置于与活动座31第二工作面相对的另一面上，同时与夹持螺栓332相连的弧形夹持板333也置于与活动座31第二工作面相对的另一面上，当千斤顶4的尾端与与活动座31第二工作面相对的另一面相连接时，弧形夹持板333作用在千斤顶4的外表面上，根据千斤顶4的直径大小，通过转动夹持螺栓332调节两个弧形夹持板333内表面之间的距离，使其均与千斤顶4的外表面顶紧夹持，保证千斤顶4的尾端与活动座32的固定连接。

实施例5

与实施例2不同的是，当选择的千斤顶4体积大、质量重时，夹持件33为三个，并均匀置于活动座32上，使得千斤顶4与活动座32之间连接更加紧固，避免在千斤顶4与活动座32之间发生松动，影响倾斜角度以及施工的稳定性，保证施工进度以及施工质量，提高施工效率。

本发明提供的承载机构采用钢结构的后背墙1、直径调节机构2以及角度调节机构3，代替现有的混凝土后背墙，能为千斤顶4提供有效的支撑，保证受力稳定，避免出现安全隐患，同时装置制作周期短，不会对施工周期带来影响，后背墙能循环使用，回收处理绿色环保；直径调节机构和角度调节机构能根据实际的施工情况，对千斤顶受力直径面直径以及千斤顶的角度进行调整，满足不同直径大小管线以及管线施工角度的要求。

以上是本发明的较佳实施方式，与本发明效果相同的其他替换实施方式，都落在本发明保护的范围内。