连续顶管装置及其施工方法.pdf

本发明公开了一种连续顶管装置，包括顶推支撑架（9）、顶铁（7）和换管装置（5），在顶推支撑架（9）内设置有若干个呈环形设置的外圈顶推油缸（6）和若干个若环形设置的内圈顶推油缸（8），环形设置的内圈顶推油缸（8）环径小于环形设置的外圈顶推油缸（9）的环径，内圈顶推油缸（8）顶端与顶铁后部相连接，外圈顶推油缸（6）顶端伸出之后顶推到换管装置（5）后部，在换管装置（5）前部外侧设置有销轴油缸（4），在销轴油缸（4）顶端设置有销子。本发明在整个顶管的过程中施工连续，避免了换管的停机时间、实现无间断的推进，大大提高了施工效率。

1.  一种连续顶管装置，其特征在于：包括顶推支撑架（9）、顶铁（7）和换管装置（5），在顶推支撑架（9）内设置有若干个呈环形设置的外圈顶推油缸（6）和若干个若环形设置的内圈顶推油缸（8），环形设置的内圈顶推油缸（8）环径小于环形设置的外圈顶推油缸（9）的环径，内圈顶推油缸（8）顶端与顶铁后部相连接，外圈顶推油缸（6）顶端伸出之后顶推到换管装置（5）后部，在换管装置（5）前部外侧设置有销轴油缸（4），在销轴油缸（4）顶端设置有销子，在换管装置（5）的底部前端安装有防倾倒块（13），在换管装置（5）的底部后端安装有伸缩油缸（14），伸缩油缸（14）后部与顶推支撑架（9）相连接。

2.  根据权利要求1所述的连续顶管装置，其特征在于：所述换管装置（5）呈喇叭形，换管装置（5）的收敛口卡在管节（2）后端外部，换管装置（5）的喇叭口与环形设置的外圈顶推油缸（9）相配合，所述销轴油缸（4）位于换管装置（5）的收敛口外侧，销轴油缸（4）顶端的销子直径与管节的销轴孔（3）的直径相配合，销轴油缸（4）伸出之后将销子定位到管节（2）的销轴孔（3）内。

3.  根据权利要求1所述的连续顶管装置，其特征在于：还包括泥浆管、电缆管（18）、泥浆管路切换装置（16）和电缆切换柜（17），泥浆管和电缆管（18）的管径与管节（2）的安装孔（12）的孔径相配合，泥浆管和电缆管（18）插入到管节（2）的安装孔（12）内，管路切换装置（16）和电缆切换柜（17）在管节（2）内外各设置有一套，所述泥浆管包括进浆管（10）和排浆管（11）。

4.  根据权利要求1所述的连续顶管装置，其特征在于：还包括高处轨道和底部轨道，高处的轨道用于辅助管节（2）和顶铁（7）前后运动，底部轨道用于辅助换管装置前后运动。

5.  根据权利要求1所述的连续顶管装置，其特征在于：所述顶铁（7）外径和管节（2）外径大小一致，换管装置（5）内径和管节（2）外径一致。

6.  根据权利要求1所述的连续顶管装置的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将待顶推管节（2）放置于换管装置（5）前部，启动位于换管装置底部的伸缩油缸，伸缩油缸推动换管装置向前运动，当换管装置的前部运动到管节（2）后端时，销轴油缸伸出，将位于销轴油缸（4）前端的销子定位到管节（2）的销轴孔（3）内，从而将换管装置自管节外部固定在管节上；
b、在外圈顶推油缸（6）的作用下，销轴油缸（4）固定的换管装置（5）带动泥浆管（10）和电缆管（11）跟随管节（2）往前推进，而内圈顶推油缸保持不动，当管节（2）向前运动到顶铁（7）前部的空隙可以放下第二节管节（2）时，外圈顶推油缸收回，此时换管装置（5）后部及顶铁之间的间隙可以允许管节（2）被放到高处轨道上；
c、当后一节管节放到位之后，内圈顶推油缸（8）伸出，通过顶铁（7）顶紧到增加的管节（2）尾部，推动管节继续顶进，这时，换管装置（5）上的销轴油缸（4）收回，换管装置（5）与管节（2）分开，外圈顶推油缸（6）收回，换管装置伸缩油缸（14）带动换管装置（5）的本体往后移动，移动到位后，管节（2）上的换管安装孔进行管路的安装工序，此时，内圈顶推油缸（8）推动管节运动，且前路管路中水电线路的连通，保证隧道内顶管机推进过程正常进行；
d、将后放入管节上的泥浆管（10）和电缆管（11）前端插入到安装孔（12）内接好，并且后端连接好泥浆管和电缆管到管路切换装置（16）和电缆切换柜（17）上，通过切换装置（16）、电缆切换柜（17）将顶推方向前端管节内的泥浆管和电缆管内的泥浆、电缆等转移到后部管节上，此过程中，内圈顶推油缸（8）作为动力进行管节的顶推，待两根管线转移完毕之后，拆除前端已经断开的管路，之后拆除管节上的泥浆管（10）和电缆管（11）；
e、然后换管装置（5）后端的伸缩油缸（14）带动换管装置（5）的本体向前运动，待销轴油缸（4）和销轴孔（3）对齐后，销轴油缸（4）固定于销轴孔（3）内，将换管装置（5）和管节（2）固定，同步管节（2）和伸缩油缸（14）的顶推速度，伸出外圈顶推油缸（6），顶推到换管装置（5）后部，继续通过换管装置（5）带动管节（2）向前运动，收回内圈顶推油缸（8），完成了换管步骤；
f、此后往复循环上述频繁，实现不间断的将预制管节（2）环环进行推进，达到本发明避免换管的停机时间、实现无间断推进的设计目的。

连续顶管装置及其施工方法
技术领域
本发明属于工程施工机械，具体涉及一种可以连续顶管作业的顶管机的顶管装置及施工方法。
背景技术
传统的管网改造与建设需要将路面重新挖开或者采用矿山法施工，不仅造成经济浪费还影响交通、污染环境。随着智慧城市的推进，在市政共同管沟、污水处理管路施工作业中，顶管机的应用逐渐被推广。但由于顶管作业是将预制管节环环进行推进，在顶推油缸将每一环管节顶推到位之后，必须断水、断电、断气来更换管节及连接延长电水气管路，每次对电源及管路拆除、重新连接的过程都需要占用大量的时间，这在较大程度上影响了施工效率及施工成本。而连续顶管装置及施工工法避免了换管的停机时间、实现无间断的推进，大大提高了施工效率。
发明内容
本发明提供一种连续顶管装置及施工工法，用以解决目前顶管施工作业中，每节管节拼装之前,都需要将电缆、泥水管路断开，重新连接的过程造成大量停机时间的现状。通过优化施工技术节约宝贵的施工时间，为企业和社会创造更大的效益。
本发明提供的连续顶管装置的技术方案是：
本发明连续顶管装置，包括顶推支撑架、顶铁和换管装置，在顶推支撑架内设置有若干个呈环形设置的外圈顶推油缸和若干个若环形设置的内圈顶推油缸，环形设置的内圈顶推油缸环径小于环形设置的外圈顶推油缸的环径，内圈顶推油缸顶端与顶铁后部相连接，外圈顶推油缸顶端伸出之后顶推到换管装置后部，在换管装置前部外侧设置有销轴油缸，在销轴油缸顶端设置有销子，在换管装置的底部前端安装有防倾倒块，在换管装置的底部后端安装有伸缩油缸，伸缩油缸后部与顶推支撑架相连接。
作为本发明的优选方案，所述换管装置呈喇叭形，换管装置的收敛口卡在管节后端外部，换管装置的喇叭口与环形设置的外圈顶推油缸相配合，所述销轴油缸位于换管装置的收敛口外侧，销轴油缸顶端的销子直径与管节的销轴孔的直径相配合，销轴油缸伸出之后将销子定位到管节的销轴孔内。
作为本发明的优选方案，还包括泥浆管、电缆管、泥浆管路切换装置和电缆切换柜，泥浆管和电缆管的管径与管节的安装孔的孔径相配合，泥浆管和电缆管插入到管节的安装孔内，管路切换装置和电缆切换柜在管节内外各设置有一套，所述泥浆管包括进浆管和排浆管。
作为本发明的优选方案，还包括高处轨道和底部轨道，高处的轨道用于辅助管节和顶铁前后运动，底部轨道用于辅助换管装置前后运动。
作为本发明的优选方案，顶铁外径和管节外径大小一致，换管装置内径和管节外径一致。
本发明连续顶管装置的施工方法包括以下步骤：
a、将待顶推管节放置于换管装置前部，启动位于换管装置底部的伸缩油缸，伸缩油缸推动换管装置向前运动，当换管装置的前部运动到管节后端时，销轴油缸伸出，将位于销轴油缸前端的销子定位到管节的销轴孔内，从而将换管装置自管节外部固定在管节上；
b、在外圈顶推油缸的作用下，销轴油缸固定的换管装置带动泥浆管和电缆管跟随管节往前推进，而内圈顶推油缸保持不动，当管节向前运动到顶铁前部的空隙可以放下第二节管节时，外圈顶推油缸，此时换管装置后部及顶铁之间的间隙可以允许管节被放到高处轨道上；
c、当后一节管节放到位之后，内圈顶推油缸伸出，通过顶铁顶紧到增加的管节尾部，推动管节继续顶进，这时，换管装置上的销轴油缸收回，换管装置与管节分开，外圈顶推油缸收回。换管装置伸缩油缸带动换管装置的本体往后移动，移动到位后，管节上的换管安装孔进行管路的安装工序，此时，内圈顶推油缸推动管节运动，且前路管路中水电线路的连通，保证隧道内顶管机推进过程正常进行；
d、将后放入管节上的泥浆管和电缆管前端插入到安装孔内接好，并且后端连接好泥浆管和电缆管到管路切换装置和电缆切换柜上，通过切换装置、电缆切换柜将顶推方向前端管节内的泥浆管和电缆管内的泥浆、电缆等转移到后部管节上，此过程中，内圈顶推油缸作为动力进行管节的顶推，待两根管线转移完毕之后，拆除前端已经断开的管路，之后拆除管节上的泥浆管和电缆管；
e、然后换管装置后端的伸缩油缸带动换管装置的本体向前运动，待销轴油缸和销轴孔对齐后，销轴油缸固定于销轴孔内，将换管装置和管节固定，同步管节和伸缩油缸的顶推速度，伸出外圈顶推油缸，顶推到换管装置后部，继续通过换管装置带动管节向前运动，收回内圈顶推油缸，完成了换管步骤；
f、此后往复循环上述频繁，不间断的将预制管节环环进行推进，达到本发明避免换管的停机时间、实现无间断推进的设计目的。
本发明的有益效果是：整个顶管的过程中施工连续，避免了换管的停机时间、实现无间断的推进，大大提高了施工效率。
进一步的，换管装置伸缩油缸定位于顶推支撑架或竖井地面，用来保证管节顶推掘进的过程中，销轴油缸跟随换管装置前进的过程中可快速伸出固定于销轴孔中。
进一步的，本换管装置本体外侧底部前后设置有在同一半径大小的弧形底座来保证装置在其轨道上前后运动。并且底座上有与管节及顶铁支撑轨道配合的开口，使得管节前进中不与其发生干涉。
进一步的，本发明所使用的管节与以往管节有一定的不同，本发明涉及的管节前端四周设置有供销轴油缸定位的销轴孔，管节后端侧面设置有供泥浆管和电缆管等进行更换的预留孔。
附图说明
图1是本发明所顶推装置示意图；
图2是本发明的管道及电缆连接示意图；
图3是本发明换管装置的顶推到位示意图；
图4是本发明内圈油缸的顶推示意图；
图5是本发明完成换步的示意图。
具体实施方式
如附图所示，本发明连续顶管装置，包括顶推支撑架9、顶铁7和换管装置5，在顶推支撑架9内设置有若干个呈环形设置的外圈顶推油缸6和若干个若环形设置的内圈顶推油缸8，环形设置的内圈顶推油缸8环径小于环形设置的外圈顶推油缸9的环径，从而使内圈顶推油缸8设置于外圈顶推油缸9内部。所述内圈顶推油缸8顶端与顶铁7后部相连接，外圈顶推油缸6顶端伸出之后顶推到换管装置5后部，所述顶铁7外径和管节2外径大小一致，换管装置5内径和管节2外径一致。由于顶铁7与内圈顶推油缸8相连，当内圈顶推油缸8伸出时通过顶铁7对管节2的环面进行顶推，换管装置5卡在管节2的后端外部，由于换管装置5位于外圈顶推油缸9前部，当外圈顶推油缸9伸出时，外圈顶推油缸9的前端顶到换管装置5后端，用于对管节2进行顶推。
所述换管装置5呈喇叭形，换管装置5的收敛口卡在管节2后端外部，换管装置5的喇叭口与环形设置的外圈顶推油缸9相配合，在换管装置5前部外侧设置有销轴油缸4，在销轴油缸4顶端设置有销子，在换管装置5的底部前端安装有防倾倒块13，在换管装置5的底部后端安装有伸缩油缸14，伸缩油缸14后部与顶推支撑架9相连接。所述销轴油缸4位于换管装置5的收敛口外侧，销轴油缸4顶端的销子直径与管节的销轴孔3的直径相配合，销轴油缸4伸出之后将销子定位到管节2的销轴孔3内。
还包括泥浆管、电缆管、泥浆管路切换装置16和电缆切换柜17，泥浆管和电缆管的管径与管节2的安装孔12的孔径相配合，泥浆管和电缆管插入到管节2的安装孔12内，管路切换装置16和电缆切换柜17在管节2内外各设置有一套，所述泥浆管包括进浆管10和排浆管11，进浆管10和排浆管11设置在同侧，电缆管设置在进浆管10和排浆管11对称侧。
还包括高处轨道和底部轨道，高处的轨道用于辅助管节2和顶铁7前后运动，底部轨道用于辅助换管装置前后运动。
本发明连续顶管装置的施工方法包括以下步骤：
a、将待顶推管节2放置于换管装置5前部，启动位于换管装置底部的伸缩油缸，伸缩油缸推动换管装置向前运动，当换管装置的前部运动到管节2后端时，销轴油缸伸出，将位于销轴油缸4前端的销子定位到管节2的销轴孔3内，从而将换管装置自管节外部固定在管节上；
b、在外圈顶推油缸6的作用下，销轴油缸4固定的换管装置5带动泥浆管10和电缆管11跟随管节2往前推进，而内圈顶推油缸保持不动，当管节2向前运动到顶铁7前部的空隙可以放下第二节管节2时，外圈顶推缸顶部的油缸收回，此时换管装置5后部及顶铁之间的间隙可以允许管节2被放到高处轨道上；
c、当后一节管节放到位之后，内圈顶推油缸8伸出，通过顶铁7顶紧到增加的管节2尾部，推动管节继续顶进，这时，换管装置5上的销轴油缸4收回，换管装置5与管节2分开，外圈顶推油缸6收回。换管装置伸缩油缸14带动换管装置5的本体往后移动，移动到位后，管节2上的换管安装孔进行管路的安装工序，此时，内圈顶推油缸8推动管节运动，且前路管路中水电线路的连通，保证隧道内顶管机推进过程正常进行；
d、将后放入管节上的泥浆管10和电缆管11前端插入到安装孔12内接好，并且后端连接好泥浆管和电缆管到管路切换装置16和电缆切换柜17上，通过切换装置16、电缆切换柜17将顶推方向前端管节内的泥浆管和电缆管内的泥浆、电缆等转移到后部管节上，此过程中，内圈顶推油缸8作为动力进行管节的顶推，待两根管线转移完毕之后，拆除前端已经断开的管路，之后拆除管节上的泥浆管10和电缆管11；
e、然后换管装置5后端的伸缩油缸14带动换管装置5的本体向前运动，待销轴油缸4和销轴孔3对齐后，销轴油缸4固定于销轴孔3内，将换管装置5和管节2固定，同步管节2和伸缩油缸14的顶推速度，伸出外圈顶推油缸6，顶推到换管装置5后部，继续通过换管装置5带动管节2向前运动，收回内圈顶推油缸8，完成了换管步骤；
f、此后往复循环上述频繁，不间断的将预制管节2环环进行推进，达到本发明避免换管的停机时间、实现无间断推进的设计目的。
本发明一种连续顶管装置及施工工法，将传统顶推到位之后停机拆除电缆和管路的施工方法转变为连续不间断推进，推进过程中切换电缆和管路的模式。根据不间断推进的要求，设计出一种新型的连续顶管装置及施工工法，既方便现场施工操作，又方便各工序顺利衔接，更大大的降低设备的无效停机时间，从而降低项目的运营成本，提高施工效率。
以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。