一种硬质地层机械顶管的顶进结构及顶进方法与流程

本发明属于机械顶管领域，尤其涉及一种硬质地层机械顶管的顶进结构及顶进方法。

背景技术：

1、雨污水管道作为地下工程的一部分，是解决城市内涝灾害、雨水径流污染、水资源短缺等问题的主要手段。随着城市化建设需要、旧城区的改造及公用事业的大力发展，管道的直径增大、施工长度越来越长，同时城市环境及地质环境的多异性及复杂性使施工难度增加。顶管法施工由于其可减少土方工程量，对地面建构筑物环境的影响小，是目前最常用且高效的一种方法。

2、目前应用于地下管道建设的顶管法包括机械顶管、人工顶管两种。人工顶管在埋深较浅、地下水位较深、施工距离较短时具有经济、便捷的优势，但在长距离、深埋、地质环境复杂、降水困难的管道工程中需投入较大的人力，且效率低下、安全性较低。机械顶管适用于各种地质环境应用广泛，且在穿越公路、河流、铁道、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等深埋管道施工中安全可控，同时不受季节因素的影响，施工效率高。

3、机械顶管是通过在工作井中安装轨道、千斤顶等设备，顶管机切削前方土体并在千斤顶作用下，将顶管机以及预制管材按照设计轴线顶推至接收井中，从而将具有一定功能的管道埋设于地下。但在硬质地层中，初顶进时由于卵石或岩石层对刀盘切削的反作用力，使顶管机或管道(前三节与顶管机固接管道)出现不规则的振动，造成机头偏离设计轴线，影响施工效率且为后续顶进过程中纠偏增加难度。而目前施工现场采用的加固方法需要增加人工投入，一定程度上影响施工效率且不安全，同时其减振效果有限。

4、因此，对于硬质地层机械顶管需要一种新的顶进结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了克服现有技术问题，公开了一种硬质地层机械顶管的顶进结构及顶进方法，通过本发明顶进结构及顶进方法设置，能够安全、有效的降低顶管机和/或管道振动，确保顶管施工的质量及效率。

2、一方面，本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种硬质地层机械顶管的顶进结构，所述顶进结构包括：顶管机、管道、钢轨、工字钢支撑梁、钢横梁、滑动块、滑槽和钢索和千斤顶；各钢横梁平行铺设于顶管工作井底板之上，两条工字钢支撑梁平行铺设于各钢横梁之上；两条钢横梁的外侧翼缘分别安装有滑槽，若干滑动块卡接于钢横梁的外侧翼缘的滑槽内；所述钢轨设置于所述工字钢支撑梁的上方，顶管机及管道设置于所述钢轨的上方，且所述千斤顶设置于顶管机及管道的末端，用于完成顶管机及管道的顶进；且所述顶管机和/或管道经钢索活动固定于两工字钢支撑梁外侧滑槽内的滑动块之上，实现所述顶管机和/或管道与钢轨间的相对位置固定。

4、根据一个优选的实施方式，两工字钢支撑梁经钢角撑与钢横梁连接固定。

5、根据一个优选的实施方式，所述滑槽分布在工字钢支撑梁外侧上下翼缘，上下翼缘各有两道滑槽。

6、根据一个优选的实施方式，各滑槽由两根的长条钢板焊接在翼缘上构成，且滑槽端部设有矩形挡块封堵。

7、根据一个优选的实施方式，所述滑槽外侧每间隔30cm焊接有一块三角钢板，完成长条钢板与工字钢支撑梁之间的加固。

8、根据一个优选的实施方式，所述滑动块包括箱型钢块、钢索扣件和钢滚珠；所述箱型钢块为双箱单室，且两侧带有外伸翼缘，翼缘端部带有半圆形凹槽，所述钢滚珠安装于所述半圆形凹槽内；所述箱型钢块两侧的外伸翼缘卡接于滑槽内并在钢滚珠作用下移动；所述钢索扣件固定于箱型钢块表部。

9、根据一个优选的实施方式，所述钢索经钢索扣件固定于所述箱型钢块之上。

10、根据一个优选的实施方式，所述钢索扣件经螺栓定于所述箱型钢块表部。

11、根据一个优选的实施方式，所述钢索由两根钢绞线缠绕而成，各钢绞线端部为环状，所述钢绞线套接于所述钢索扣件之上；钢索端部由钢片完成两钢绞线的固定。

12、另一方面，本发明还公开了：

13、一种硬质地层机械顶管的顶进方法，所述顶进方法采用前述顶进结构，所述顶进方法包括：将钢横梁稳固在顶管井底板上，在钢横梁上焊接安装工字钢支撑梁，并在工字钢支撑梁外侧翼缘上安装滑槽及滑动块，然后在工字钢支撑梁上安装钢轨，最后用钢索连接滑动块固定顶管机和/或管道，顶进过程中钢索在滑动块的作用下随顶管机机身和管道自动移动。

14、前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

15、本发明的有益效果：

16、通过本发明硬质地层机械顶管的顶进结构和/或顶进方法，在硬质地层机械顶管初顶进时对顶管机1和/或管道2(前三节与顶管机固接管道)进行加固，能够避免由于卵石或岩石层对刀盘切削的反作用力引起的剧烈振动现象，保证管道2顶进的质量、减小轴线偏差。

17、同时，在顶管导轨结构中应用滑槽、滑动块体系加固技术，能实现加固体系与顶管机或管道结构的自动整体移动其减振效果明显，同时能避免人工手动推进减少用工量，提高安全性，提高施工效率，节约工期及成本。

技术特征：

1.一种硬质地层机械顶管的顶进结构，其特征在于，所述顶进结构包括：顶管机(1)、管道(2)、钢轨(3)、工字钢支撑梁(4)、钢横梁(6)、滑动块(7)、滑槽(8)和钢索(9)和千斤顶；

2.如权利要求1所述的顶进结构，其特征在于，两工字钢支撑梁(4)经钢角撑(5)与钢横梁(6)连接固定。

3.如权利要求1所述的顶进结构，其特征在于，所述滑槽(8)分布在工字钢支撑梁(4)外侧上下翼缘，上下翼缘各有两道滑槽(8)。

4.如权利要求3所述的顶进结构，其特征在于，各滑槽(8)由两根的长条钢板(81)焊接在翼缘上构成，且滑槽(8)端部设有矩形挡块(83)封堵。

5.如权利要求4所述的顶进结构，其特征在于，所述滑槽(8)外侧每间隔30cm焊接有一块三角钢板(82)，完成长条钢板(81)与工字钢支撑梁(4)之间的加固。

6.如权利要求1所述的顶进结构，其特征在于，所述滑动块(7)包括箱型钢块(71)、钢索扣件(72)和钢滚珠(75)；

7.如权利要求6所述的顶进结构，其特征在于，所述钢索(9)经钢索扣件(72)固定于所述箱型钢块(71)之上。

8.如权利要求7所述的顶进结构，其特征在于，所述钢索扣件(72)经螺栓(73)固定于所述箱型钢块(71)表部。

9.如权利要求7所述的顶进结构，其特征在于，所述钢索(9)由两根钢绞线(91)缠绕而成，各钢绞线(91)端部为环状，所述钢绞线(91)套接于所述钢索扣件(72)之上；

10.一种硬质地层机械顶管的顶进方法，所述顶进方法采用如权利要求1至9任一项所述的顶进结构，其特征在于，所述顶进方法包括：

技术总结
本发明公开了一种硬质地层机械顶管的顶进结构及顶进方法，所述顶进结构包括：顶管机、管道、钢轨、工字钢支撑梁、钢横梁、滑动块、滑槽和钢索和千斤顶；各钢横梁平行铺设于顶管工作井底板之上，两条工字钢支撑梁平行铺设于各钢横梁之上；两条钢横梁的外侧翼缘分别安装有滑槽，若干滑动块卡接于钢横梁的外侧翼缘的滑槽内；所述钢轨设置于所述工字钢支撑梁的上方，顶管机及管道设置于所述钢轨的上方，且所述千斤顶设置于顶管机及管道的末端，用于完成顶管机及管道的顶进；且所述顶管机和/或管道经钢索活动固定于两工字钢支撑梁外侧滑槽内的滑动块之上，实现所述顶管机和/或管道与钢轨间的相对位置固定。

技术研发人员：岳杰,彭德坤,王中全,李坤,杨根明,冯建华,华天波
受保护的技术使用者：中国五冶集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13