步进式顶管机主顶进装置技术领域
本发明属于建筑施工领域，涉及一种步进式顶管机主顶进装置。
背景技术
随着城市建设的发展，人口密度大幅增加，交通工具越来越多，城市交通
拥挤限制着城市发展，管幕暗挖法成为地下空间开挖成的研究重点。管幕工法
是非明挖工艺的一种，在开挖过程中利用小口径顶管机顶进装置向待开挖的空
间内沿水平方向插入钢管节从而形管幕。
在现有技术中小直径顶管机顶进装置通常架设于工作井内部。为了保证管
幕的施工速度，现有技术中倾向使用单节长度较长的钢管节，但是受限于工作
井的直径无法在工作井中部署大型的顶管机顶进装置，因此现有技术中的顶管
机顶进装置通常采用多次顶进的方式完成一节钢管节的顶进。在多次钢管节的
顶进过程中每次将钢管节顶进一定距离，每次顶进完成后需要为顶管机顶进装
置更换不同尺寸的后部垫块，后部垫块完成后顶管机顶进装置继续顶进钢管节，
直到一节钢管节顶进完成。在多次顶进的过程中需要多次更换不同尺寸的后部
垫块，这会大大降低钢管节顶进的效率，影响施工进度。
发明内容
本发明提供一种步进式顶管机主顶进装置，该步进式顶管机主顶进装置可
以解决现有技术中的顶管机顶进装置在使用过程中需要频繁吊装垫块的问题。
本发明的技术方案提供一种步进式顶管机主顶进装置，其包括固定车架、
前底座、移动后靠、顶座以及至少一个主顶进油缸，其中：
所述固定车架的内部设置有轨道以及多组连接装置；
所述前底座连接于所述固定车架的第一端，所述轨道延伸至所述前底座的
上表面；
所述移动后靠架设于所述轨道，所述移动后靠的两侧设置有用于连接所述
连接装置的插销机构；
所述顶座架设于所述轨道，所述顶座的底部设置有用于夹持所述轨道的夹
轨机构；
所述主顶进油缸的一端连接于所述移动后靠，其另一端连接于所述顶座。
本发明的的步进式顶管机主顶进装置的进一步改进在于：所述固定车架内
部设置有三组所述连接装置，三组所述连接装置沿所述固定车架的轴线方向等
间距分布，每组所述连接装置包括四个耳攀，四个所述耳攀对称地设置于所述
固定车架内部的两侧。
本发明的的步进式顶管机主顶进装置的进一步改进在于：所述插销机构的
数目为四，四个所述插销机构对称的设置于所述移动后靠的两侧；每个所述插
销机构包括一插销油缸、一插销油缸端盖以及以插销油缸座，所述插销油缸通
过销轴和锁片与插销油缸端盖相连；所述插销油缸端盖与插销油缸座采用螺栓
连接。
本发明的的步进式顶管机主顶进装置的进一步改进在于：所述主顶进油缸
的数目为四，所述主顶进油缸之间设置有油缸支座，所述主顶进油缸通过顶进
油缸连接座连接于所述移动后靠。
本发明的的步进式顶管机主顶进装置的进一步改进在于：所述轨道为工字
轨道，所述工字轨道包括上缘板、下缘板以及腹板，所述上缘板位于工字轨道
的顶部，所述下缘板位于工字轨道的底部，所述腹板设置于上缘板和下缘板之
间。
本发明的的步进式顶管机主顶进装置的进一步改进在于：所述夹轨机构包
括第一夹持块、第二夹持块以及夹持器油缸，所述第一夹持块连接于所述夹持
器油缸的外壁，所述第二夹持块连接于所述夹持器油缸的活塞；所述第二夹持
块设置于所述工字轨道的上缘板的上方，所述第一夹持块向下延伸至工字轨道
的上缘板的下方。
本发明的的步进式顶管机主顶进装置的进一步改进在于：所述顶座上设置
有供所述夹轨机构连接的连接板，每个所述夹轨机构安装于两个所述连接板之
间，所述连接板沿竖直方向开设有滑槽，所述夹轨机构两侧的凸块卡设于所述
滑槽。
本发明的的步进式顶管机主顶进装置的进一步改进在于：所述前底座的四
角分别设置有一个垂直支撑机构，每个所述垂直支撑机构包括一垂直支撑顶块、
一球面压板、一螺杆、一螺母以及一垂直支撑座，其中：所述螺杆的底端为球
形，所述螺杆的底端通过所述球面压板连接于所述垂直支撑顶块，所述螺杆的
顶端螺接于所述螺母，所述螺母固定安装于所述垂直支撑座，所述垂直支撑座
固定安装于所述前底座。
本发明的的步进式顶管机主顶进装置的进一步改进在于：所述前底座的两
侧和前端各设置有两个水平支撑机构，每个所述水平支撑机构包括一水平支撑
顶块、一球面压板、一螺杆、一螺母以及一水平支撑座，其中：所述螺杆的一
个末端为球形，所述螺杆的球面末端通过所述球面压板连接于所述水平支撑顶
块，所述螺杆的另一端螺接于所述螺母，所述螺母固定安装于所述水平支撑座，
所述水平支撑座固定安装于所述前底座。
本发明的步进式顶管机主顶进装置具有如下有益的技术效果：本发明的步
进式顶管机主顶进装置通过移动后靠以及固定车架的连接装置配合完成钢管节
的分步顶进。避免反复吊装垫块的时间消耗，提高施工效率。整过程中只需在
吊放钢管节时用到行车，分段顶进时无需再用行车，大大减少了行车的使用时
间，安全可靠、操作便捷，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明的步进式顶管机主顶进装置的立体视图；
图2为本发明的步进式顶管机主顶进装置的俯视图；
图3为本发明的步进式顶管机主顶进装置的侧视图；
图4为本发明中的夹轨机构的剖示图；
图5为本发明中的夹轨机构的立体视图；
图6为本发明中的插销机构的示意图；
图7为本发明中的水平支撑机构以及垂直支撑机构的示意图；
图8为本发明的步进式顶管机主顶进装置分步顶进钢管节过程的示意图；
以及
图9为本发明的步进式顶管机主顶进装置复位过程的示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本
说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过
另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于
不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
下面结合附图对本发明的步进式顶管机主顶进装置进行介绍：
如图1至图4所示，本发明的步进式顶管机主顶进装置包括固定车架10、
前底座60、移动后靠20、顶座50以及至少一个主顶进油缸30，其中：固定车
架10的内部设置有两根互相平行的轨道58以及多组连接装置11。前底座60连
接于固定车架10的第一端571，轨道58延伸至前底座60的上表面。移动后靠
20架设于轨道58，移动后靠20可沿轨道58滑动。移动后靠20的两侧设置有
用于连接于连接装置11的插销机构21。顶座50架设于轨道58的上方，顶座
50可沿轨道58进行滑动，顶座50的底部设置有用于夹持轨道58的夹轨机构
51。主顶进油缸30的一端连接于移动后靠20，其另一端连接于顶座50。
在使用时，步进式顶管机主顶进装置架设于工作井内部，固定车架10的第
二端572顶撑于工作井的后靠面。移动后靠20固定于固定车架10，待顶进的钢
管节70架设于前底座60的上表面，主顶进油缸30推动顶座50向前顶进钢管
节70。
如图2所示，在本实施例中固定车架10内部设置有三组连接装置11，三组
连接装置11沿固定车架10的轴线方向等间距分布。在本实施例中，一组连接
装置11设置于固定车架10的第一端571，一组连接装置11设置于固定车架10
的第二端572，一组连接装置11设置于固定车架10的中部。每组连接装置11
包括四个耳攀，四个耳攀对称地设置于固定车架10内部的两侧。
如图2和图6所示，在本实施例中移动后靠20的插销机构21的数目为四。
四个插销机构21对称的设置于移动后靠20的两侧。每个插销机构21包括一插
销油缸211、一插销油缸端盖212以及以插销油缸座213，插销油缸211通过销
轴214和锁片215与插销油缸端盖212相连；插销油缸端盖212与插销油缸座
213采用螺栓连接。移动后靠20的四个插销机构21为联动机构，插销机构21
用于插设于固定车架10的一组连接装置11。
如图4所示，本实施例中轨道58为工字轨道，工字轨道包括上缘板581、
下缘板582以及腹板583，上缘板581位于工字轨道的顶部，下缘板582位于工
字轨道的底部，腹板583设置于上缘板和581下缘板582之间。
如图2和图4以及图5所示，在本实施例中顶座50的底部设置有两个夹轨
机构51。夹轨机构51用于夹持轨道58，从而将顶座50固定于轨道58。每个夹
轨机构51包括第一夹持块513、第二夹持块512以及夹持器油缸511，第一夹
持块513连接于夹持器油缸511的外壁，第二夹持块512连接于夹持器油缸511
的活塞。第二夹持块512设置于工字轨道的上缘板581的上方，第一夹持块513
向下延伸至工字轨道的上缘板513的下方。第二夹持块512和第一夹持块513
之间设置有滑动轴承514。滑动轴承514可以使得第二夹持块512和第一夹持块
513之间足够润滑，避免机械磨损。
如图4和图5所示，顶座50上设置有供夹轨机构51连接的连接板516，每
个夹轨机构51设置于两个连接板516之间，连接板516沿竖直方向开设有滑槽
517。夹轨机构51的夹持器油缸511的两侧设置有凸块518，夹持器油缸511的
凸块518分别卡设于两个连接板516的滑槽517。连接板516的滑槽517向上延
伸至连接板516的顶部边沿，为了避免夹轨机构517从滑槽517的顶部脱落，
连接板516的上方还设置有轨道夹持器盖板515，道夹持器盖板515的两边向下
延伸至连接板516的两侧。夹持器盖板515也设置有便于凸块518滑动的滑槽
519。
夹轨机构52夹持轨道时，夹持器油缸511驱动第二夹持块512向下运动。
当第二夹持块512顶撑至轨道58的上缘板581后，夹持器油缸511继续伸出，
此时第二夹持块512无法继续向下运动，夹持器油缸511在轨道58的支撑下沿
连接板516的滑槽517向上运动。与此同时第一夹持块513也随夹持器油缸511
向上运动，当第一夹持块513顶撑至轨道58的上缘板581的下表面时，夹持器
油缸511无法继续伸出，夹轨机构52完成对轨道58的夹持。
连接板上开设有沿竖直方向设置的滑槽，夹轨机构安装于滑槽。在使用时
夹持器油缸511驱动第一夹持块513使得第一夹持块513和第二夹持块512将
轨道58夹紧。
如图1和图3所示，本实施例中主顶进油缸30的数目为四，主顶进油缸30
分为上下两组连接于顶座50以及移动后靠20之间，四个主顶进油缸30之间设
置有油缸支座40。主顶进油缸30通过油缸连接座22连接座连接于移动后靠20。
如图2和图7所示，前底座60的四角分别设置有一个垂直支撑机构62，每
个垂直支撑机构62包括一垂直支撑顶块621、一球面压板622、一螺杆623、一
螺母624以及一垂直支撑座625，其中：螺杆623的底端为球形，螺杆623的球
形底端通过球面压板622连接于垂直支撑顶块621，螺杆623的顶端螺接于螺母
624，螺母624固定安装于垂直支撑座625，垂直支撑座625固定安装于前底座
60。通过旋转螺母624可以调整前底座60相应位置到地面的距离，因此通过调
整垂直支撑机构62可以调整前底座60的姿态。
如图2和图7所示，前底座60的两侧和前端各设置有两个水平支撑机构61，
每个水平支撑机构61包括一水平支撑顶块611、一球面压板612、一螺杆613、
一螺母614以及一水平支撑座615，其中：螺杆613的一个末端为球形，螺杆
613的球面末端通过球面压板612连接于水平支撑顶块611，螺杆613的另一端
螺接于螺母614，螺母614固定安装于水平支撑座615，水平支撑座615固定安
装于前底座60。使用时，通过旋转螺母可以水平的调整前底座60的位置。
下面结合附图介绍本发明的步进式顶管机主顶进装置的使用方法：
请参阅图8，图8为本发明的步进式顶管机主顶进装置分步顶进钢管节过程
的示意图。如图1、图2和图8所示，本发明的步进式顶管机主顶进装置根据需
要顶进的单根钢管节70长度分三次顶进钢管节70。
在顶进过程中首先使用插销机构21将移动后靠20连接于固定车架10靠近
其第二端572的连接装置11，同时主顶进油缸30处于收缩状态。随后将钢管节
70吊装至前底座60的上表面。吊装完成后使用主顶进油缸30向前驱动顶座50，
使得顶座50向前顶进钢管节70。
第一步顶进完成后，驱动顶座50的夹轨机构51将顶座固定于轨道58，并
且将插销机构21和连接装置11分离。随后控制主顶进油缸30收缩，在此过程
中移动后靠移动至固定车架10中部的连接装置11，移动后靠20移动到位后将
插销机构21插设于固定车架10中部的连接装置11，并且释放夹轨机构51。移
动后靠20固定完成后使用主顶进油缸30向前驱动顶座50，使得顶座50向前顶
进钢管节70。
第二步顶进完成后，驱动顶座50的夹轨机构51将顶座固定于轨道58，并
且将插销机构21和连接装置11分离。随后控制主顶进油缸30收缩，在此过程
中移动后靠移动至固定车架10第一端571的连接装置11，移动后靠20移动到
位后将插销机构21插设于固定车架10第一端571的连接装置11，并且释放夹
轨机构51。移动后靠20固定完成后使用主顶进油缸30向前驱动顶座50，使得
顶座50向前顶进钢管节70。至此一节钢管节70的顶进过程完成。
请参阅图9，图9为本发明的步进式顶管机主顶进装置分步复位过程的示意
图。如图2和图9所示，在钢管节70顶进完成后对步进式顶管机主顶进装置进
行复位，本发明的步进式顶管机主顶进装置分两次进行复位。
在复位过程中首先控制主顶进油缸30收缩，在收缩的过程中顶座50向固
定车架10方向移动，主顶进油缸30收缩完成后驱动顶座50的夹轨机构51将
顶座固定于轨道58，并且将插销机构21和连接装置11分离。分离完成后控制
主顶进油缸30驱动移动后靠20向固定车架10的中部移动。移动到位后将插销
机构21插设于固定车架10中部的连接装置11，并且释放夹轨机构51。随后控
制主顶进油缸30进行收缩，与此同时移动后靠20继续向固定车架10移动。
第一次复位完成后进行第二次复位。首先驱动顶座50的夹轨机构51将顶
座固定于轨道58，并且将插销机构21和连接装置11分离。分离完成后控制主
顶进油缸30驱动移动后靠20向固定车架10的第二端572移动。移动到位后将
插销机构21插设于固定车架10第二端572的连接装置11，并且释放夹轨机构
51。随后控制主顶进油缸30进行收缩，与此同时移动后靠20继续向固定车架
10移动。至此步进式顶管机主顶进装置完成一次复位，随后可以继续向步进式
顶管机主顶进装置吊装钢管节70重复顶进过程。
综上所述，本发明的步进式顶管机主顶进装置具有如下有益的技术效果：
本发明的步进式顶管机主顶进装置通过移动后靠20以及固定车架10的连接装
置11配合完成钢管节70的分步顶进。避免反复吊装垫块的时间消耗，提高施
工效率。整过程中只需在吊放钢管节70时用到行车，分段顶进时无需再用行车，
大大减少了行车的使用时间，安全可靠、操作便捷，自动化程度高。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限
制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟
悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示
的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发
明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、
等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。