一种顶管施工装置及其施工方法与流程

本发明属于非开挖顶管施工，具体涉及一种顶管施工装置及其施工方法。

背景技术：

1、顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

2、顶管顶进时通常使用千斤顶顶升前进，通过千斤顶同时作用在导轨上方的环铁上，推动管道在既有轨道上前进，从而带动整个顶管系统前进至指定位置。但多个作用点往往存在顶升步骤不统一的情况，为保证整个顶管系统前进的稳定性，需保证各液压千斤顶水平顶升的差距小于5cm，用肉眼无法直观观察到细微差别，而且顶管系统在前进过程中位置偏移会对整个顶管施工造成重大安全隐患，影响整个工程的顺利进行。

3、现有泥水平衡顶管掘进机的切削刀盘结构大多适用于砂土和软土的均匀地层，对砂砾等硬质土层破碎和开挖性能差，而带有破碎功能的顶管掘进机适用于岩盘等硬质地层，在软土地层中使用效果会适得其反。

4、针对上述相关技术，发明人认为存在以下缺陷：顶管施工过程中，通常通过吊机配合钢丝绳的方式将管道吊入至轨道上，管道吊入过程中容易发生偏移，导致吊装过程中需要施工人员在井底辅助调节管道的位置，以使管道可以与轨道正对并顺利落至轨道上，减少管道落到轨道外的情况，整体操作较为复杂，且该过程存在一定的危险性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，发明人经过实践和总结得出本发明的技术方案，本发明公开了一种顶管施工装置，包括设置在待施工管道上的装置本体，所述装置本体包括铺设于待施工管道下方的两根导轨，安装在两根导轨上的调节机构，以及与待施工管道配合设置的自动安放机构，所述调节机构包括安装在导轨外侧的测距仪，设置在待施工管道一端上的环顶铁，安装在导轨上并与环顶铁同侧的后座墙，以及连接在后座墙靠近待施工管道一侧上的液压千斤顶，所述测距仪外接有液压操作台，所述液压千斤顶外接有阀门，所述环顶铁底部设有连接杆，所述连接杆外侧设有反光镜，所述待施工管道与环顶铁相对的一端上安装有掘进机。

2、进一步优选地，所述液压千斤顶底部设有托架，所述后座墙靠近液压千斤顶的一侧上安装有后背钢板。

3、进一步优选地，所述自动安放机构包括主体结构，连接在主体结构上的竖向移动设备，以及分别安装在竖向移动设备两端的两个可移动管夹。

4、进一步优选地，两个所述可移动管夹与待施工管道的两端对应配合。

5、进一步优选地，所述掘进机前端设有刀盘，所述刀盘包括面板，安装在面板中心位置的钻头，以及设置在面板上的多个切削刃和可进泥口。

6、进一步优选地，多个所述切削刃和可控进泥口呈周向设置于钻头外围。

7、进一步优选地，所述测距仪与反光镜处于同一垂直中心线上。

8、本发明还公开了一种顶管施工装置的施工方法，包括以下步骤：

9、s1、测量定位；

10、s2、沉井施工：在待施工管道的施工地两端分别施工一个工作井和一个接收井；

11、s3、设备安装：设置后座墙，并在后座墙前垂直地面放置后背钢板，然后将两根导轨平行铺设于顶管路径的下方，接着将托架放置在两根导轨之间固定并将液压千斤顶安装在托架上；

12、s4、机器就位：将掘进机放入基坑内的导轨上，并且在导轨上朝向接收井的位置放置顶管钻头，同时千斤顶的伸缩杆朝向钻头，再将顶管机后端抵靠于后背钢板的前侧；

13、s5、管道安装：待施工管道采用预制管道自动安放机构进行吊装，使用可移动管夹把待施工管道吊装到施工位置；

14、s6、顶进施工：掘进机与顶管机同时动作，掘进机将管道前方的土石挖开，顶管机使管道跟随掘进机向前推送，推送到最远位置时顶管机收回，掘进机停止动作；

15、s7、重复上述步骤6和7，直至所有的待施工管道安装到位。

16、与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：

17、本发明的一种顶管施工装置结构合理，使用方便，安全可靠，在确保顶管顶进稳定性的同时实现测量精确，保证顶管的管道与管道之间接口对齐；设置刀盘，一方面利用主钻刃既能有力掘进，还能起到导向作用的特点，使主钻刃头和副钻刃相互配合，加速挖掘泥土，另一方面通过前端的主钻刃和副钻刃击打泥土，使得较大或结实的泥土被打松散形成小直径的泥土，这样大大节省了人力还可以使掘进机掘进出的断面即标准又平整，快挖轮廓圆顺，随后在水流作用下被润滑，变成泥浆通过泥水管抽出来，从而提高出土效率，进而提升顶管效率；通过使用自动安放机构，使得管道平稳输送到位，有效防止管道表面损伤；通过顶管机与掘进机的协同作用，将管道一节一节地向前推送，完成顶管施工。

技术特征：

1.一种顶管施工装置，包括设置在待施工管道(1)上的装置本体，其特征在于：所述装置本体包括铺设于待施工管道(1)下方的两根导轨(2)，安装在两根导轨(2)上的调节机构，以及与待施工管道(1)配合设置的自动安放机构(9)，所述调节机构包括安装在导轨(2)外侧的测距仪(21)，设置在待施工管道(1)一端上的环顶铁(7)，安装在导轨(2)上并与环顶铁(7)同侧的后座墙(4)，以及连接在后座墙(4)靠近待施工管道(1)一侧上的液压千斤顶(3)，所述测距仪(21)外接有液压操作台(5)，所述液压千斤顶(3)外接有阀门(6)，所述环顶铁(7)底部设有连接杆，所述连接杆外侧设有反光镜(71)，所述待施工管道(1)与环顶铁(7)相对的一端上安装有掘进机(8)。

2.根据权利要求1所述的一种顶管施工装置，其特征在于：所述液压千斤顶(3)底部设有托架(31)，所述后座墙(4)靠近液压千斤顶(3)的一侧上安装有后背钢板(41)。

3.根据权利要求1所述的一种顶管施工装置，其特征在于：所述自动安放机构(9)包括主体结构(91)，连接在主体结构(91)上的竖向移动设备(93)，以及分别安装在竖向移动设备(93)两端的两个可移动管夹(92)。

4.根据权利要求3所述的一种顶管施工装置，其特征在于：两个所述可移动管夹(92)与待施工管道(1)的两端对应配合。

5.根据权利要求1所述的一种顶管施工装置，其特征在于：所述掘进机(8)前端设有刀盘，所述刀盘包括面板(81)，安装在面板(81)中心位置的钻头(811)，以及设置在面板(81)上的多个切削刃和可进泥口(812)。

6.根据权利要求5所述的一种顶管施工装置，其特征在于：多个所述切削刃和可控进泥口(812)呈周向设置于钻头(811)外围。

7.根据权利要求1所述的一种顶管施工装置，其特征在于：所述测距仪(21)与反光镜(71)处于同一垂直中心线上。

8.一种根据权利要求1所述的顶管施工装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种顶管施工装置及其施工方法，非开挖顶管施工技术领域，包括装置本体，所述装置本体包括铺设于待施工管道下方的两根导轨，安装在两根导轨上的调节机构，以及与待施工管道配合设置的自动安放机构，所述调节机构包括安装在导轨外侧的测距仪，设置在待施工管道一端上的环顶铁，安装在导轨上并与环顶铁同侧的后座墙，以及连接在后座墙靠近待施工管道一侧上的液压千斤顶，所述测距仪外接有液压操作台，所述液压千斤顶外接有阀门，所述环顶铁底部设有连接杆，所述连接杆外侧设有反光镜，所述待施工管道与环顶铁相对的一端上安装有掘进机。本发明结构合理，使用方便，安全可靠，在确保顶管顶进稳定性的同时实现测量精确。

技术研发人员：徐华清,周晓彬,柳谦
受保护的技术使用者：中国十七冶集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12