本实用新型属于地下工程施工技术领域；具体的说是涉及一种矩形顶管施工防止背土的装置。
背景技术：
随着城市地下空间建设的发展，对地下工程施工技术的要求也越来越高；顶管法作为地下空间暗挖施工技术，在隧道、地下管道等工程中得到广泛应用，矩形顶管隧道掘进方法因其断面利用率高和对周边环境影响小，正成为城市地下隧道工程的重要施工技术，但在矩形顶管机施工推进过程中，由于顶管掘进机机头和顶管管节与周边土体间存在相互摩擦，且摩擦接触面大，顶管管节和顶管掘进机机头因过大的摩擦力会带动其上方土体向前移动从而造成背土现象，导致顶管隧道上方的土层严重扰动，甚至会引起地表土体发生隆起或沉陷现象，对顶管隧道上方土层环境产生重大的影响；目前，现有技术中常采用预防措施大多在管节四周注入触变泥浆的方法来减少背土现象，该方法是在顶管机切口环处增加帽檐结构，在帽檐结构内和铰接处预留触变泥浆孔，顶管掘进过程中，实时注入触变泥浆，形成触变泥浆套，从而减小与地层的摩阻力；然而触变泥浆套虽然可以减小顶管与上部土体间摩擦力，但尚不能足够消除背土现象，地层和地表破坏仍无法避免；在现有技术中还有在顶管隧道上方施做管棚或注浆加固隔离层，隔离层使顶管掘进机和顶管管节与其上部土体相互分离，但是该种方法则需增加额外成本，且管棚有可能侵入隧道断面内，从而造成施工障碍。
技术实现要素：
本实用新型的发明目的：
主要是为了提供一种在矩形顶管隧道掘进过中防止背土的装置，有效的防止顶管管节和顶管掘进机机头因过大的摩擦力会带动其上方土体向前移动的背土现象，有效的避免顶管隧道上方的土层严重扰动和地表土体发生隆起或沉陷的施工现象；有效的保障顶管隧道上方的土层环境，有效的提高矩形顶管隧道掘进过程中的施工效率，有效的降低企业的施工成本，有效的保障掘进过程中的施工安全和周边环境安全，有效的提高矩形顶管掘进机的掘进工程质量，有效的提高企业的经济效益。
本实用新型技术方案为：
提供了一种矩形顶管施工防止背土的装置，该装置包括在矩形顶管机前端或盾尾设置的多个延伸装置，该延伸装置包括柔性隔离条带，在多个延伸装置上方的矩形顶管机机顶位置处均设置有预留槽缝；在矩形顶管机顶进方向的洞门位置处还设置有与延伸装置上柔性隔离条带相匹配的夹具体，在预留槽缝内部的侧壁上设置有紧固装置，在紧固装置上设置有柔性密封刷；在矩形顶管机上还设置有油脂泵，在预留槽缝内柔性密封刷的上部还设置有与柔性密封刷位置相对应的注油口，油脂泵通过油脂输送管与注油口相连通。
该延伸装置包括在矩形顶管机顶部设置的两个相互对称的连接支座，在连接支座之间设置有连接滚轴，在连接滚轴上套接有滚筒，柔性隔离条带的一端缠绕设置在滚筒上，另一端与夹具体相固定。
所述的夹具体包括呈折线形对称设置的夹紧架，在夹紧架之间设置有夹紧弹簧，夹具体通过锁紧螺钉固定设置在矩形顶管机顶进方向的洞门位置处。
所述的预留槽缝为倾斜设置的呈矩形结构的槽缝口。
所述的预留槽缝的倾斜角度为30°～60°。
所述的柔性隔离条带的带宽为40cm～60cm；相邻的延伸装置上设置的柔性隔离条带的间距为0～30cm；所述的预留槽缝与柔性隔离条带相匹配的截面宽度为42cm～62cm，预留槽缝的另一端的截面宽度为10cm～15cm。
所述的紧固装置包括折线形结构的紧固架，紧固架通过紧固螺钉固定在预留槽缝的内侧壁上，在紧固架上设置有柔性密封刷，柔性密封刷的前端部紧挨柔性隔离条带设置。
所述的柔性密封刷通过紧固装置设置在预留槽缝内部的单侧壁或相互对称的双侧壁上；在预留槽缝内壁上设置的与柔性密封刷相对应的注油口为单个或双个。
所述的柔性隔离条带采用高强度韧性纤维薄膜条带，所述的柔性密封刷的刷头采用尼龙丝或杜邦丝。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种在矩形顶管隧道掘进过中防止背土的装置，有效的防止了顶管管节和顶管掘进机机头因过大的摩擦力会带动其上方土体向前移动的背土现象，有效的避免了顶管隧道上方的土层严重扰动和地表土体发生隆起或沉陷的施工现象；有效的保障了顶管隧道上方的土层环境，有效的提高了矩形顶管隧道掘进过程中的施工效率，有效的降低了企业的施工成本，有效的保障了掘进过程中的施工安全和周边环境安全，有效的提高了矩形顶管掘进机的掘进工程质量，有效的提高企业的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图之一；
图2为本实用新型的结构示意图之二；
图3为本实用新型的预留槽缝部位的结构示意图。
图中；1为延伸装置；2为柔性隔离条带；3为预留槽缝；4为夹具体；5为紧固装置；6为柔性密封刷；7为油脂泵；8为注油口；9为油脂输送管；10为连接支座；11为连接滚轴；12为滚筒；13为夹紧架；14为夹紧弹簧；15为锁紧螺钉；16为紧固架；17为紧固螺钉。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做出详细的描述。
如图1～3所示，提供了一种矩形顶管施工防止背土的装置，该装置包括在矩形顶管机前端或盾尾设置的多个延伸装置1，该延伸装置包括柔性隔离条带2，在多个延伸装置上方的矩形顶管机机顶位置处均设置有预留槽缝3；在矩形顶管机顶进方向的洞门位置处还设置有与延伸装置上柔性隔离条带相匹配的夹具体4，在预留槽缝内部的侧壁上设置有紧固装置5，在紧固装置上设置有柔性密封刷6；在矩形顶管机上还设置有油脂泵7，在预留槽缝内柔性密封刷的上部还设置有与柔性密封刷位置相对应的注油口8，油脂泵通过油脂输送管9与注油口相连通。
该延伸装置包括在矩形顶管机顶部设置的两个相互对称的连接支座10，在连接支座之间设置有连接滚轴11，在连接滚轴上套接有滚筒12，柔性隔离条带的一端缠绕设置在滚筒上，另一端与夹具体相固定。
所述的夹具体包括呈折线形对称设置的夹紧架13，在夹紧架之间设置有夹紧弹簧14，夹具体通过锁紧螺钉15固定设置在矩形顶管机顶进方向的洞门位置处。
所述的预留槽缝为倾斜设置的呈矩形结构的槽缝口。
所述的预留槽缝的倾斜角度为30°～60°。
所述的柔性隔离条带的带宽为40cm～60cm；相邻的延伸装置上设置的柔性隔离条带的间距为0～30cm；所述的预留槽缝与柔性隔离条带相匹配的截面宽度为42cm～62cm，预留槽缝的另一端的截面宽度为10cm～15cm。
所述的紧固装置包括折线形结构的紧固架16，紧固架通过紧固螺钉17固定在预留槽缝的内侧壁上，在紧固架上设置有柔性密封刷，柔性密封刷的前端部紧挨柔性隔离条带设置。
所述的柔性密封刷通过紧固装置设置在预留槽缝内部的单侧壁或相互对称的双侧壁上；在预留槽缝内壁上设置的与柔性密封刷相对应的注油口为单个或双个。
所述的柔性隔离条带采用高强度韧性纤维薄膜条带，所述的柔性密封刷的刷头采用尼龙丝或杜邦丝。
采用上述的一种矩形顶管施工防止背土的装置的施工方法，包括以下步骤：
（1）、在顶管机前段或盾尾设置延伸装置，并在延伸装置上方的顶管机机顶位置处设置预留槽缝；在推进起始端及矩形顶管机顶进方向的洞门位置处安装夹具体；
（2）在预留槽缝内的两侧壁上安装柔性密封刷；在顶管机内部设置油脂泵和油脂输送管；
（3）采用高强度韧性薄膜条带作为柔性隔离条带，该柔性隔离条带的一端固定于夹具体上，另一端缠放于延伸装置中；
（4）随着推进过程，柔性隔离条带铺设于管节外顶部或机身与管节外顶部，并同时启动油脂泵，经油脂输送管注入注油口中；
（5）顶推完毕，停止注油脂，切断柔性隔离条带。
本实用新型提供的一种矩形顶管施工防止背土的装置及其施工方法可根据该防止背土的装置上的延伸装置的设置位置，分为在机身前端顶部和盾尾顶部两种布置方式；以下以该延伸装置设置在盾尾顶部的情况，对本实用新型做出进一步的技术阐述：
首先将该矩形顶管施工防止背土的装置上设置的延伸装置通过连接支座设置于机身盾尾顶部，每一个延伸装置均由两个连接支座从两端连接滚轴，在连接滚轴上紧套滚筒，用于存储柔性隔离条带；该延伸装置可根据柔性隔离条带的铺设数量和位置进行并排设置。
本实用新型使用的柔性隔离条带采用高强度韧性纤维薄膜材料，厚度为1mm～2mm；其一端固定并缠绕叠存于滚筒上，另一端经预留槽缝的铺设口拉出，到达起始端固定装置，并由夹具体将其固定；在矩形顶管机推进过程中，滚筒随推进过程而滚动，使柔性隔离条带均匀向前铺设。
本实用新型使用的柔性隔离条带使用时分多条并排平行铺设，每条宽度为40mm～60cm，相邻隔离条带间距为0～30mm。
本实用新型设置的预留槽缝的铺设口主要用于柔性隔离条带的穿行，该预留槽缝设置于每个延伸装置上方的机身顶部，根据柔性隔离条带的位置设置相应数量的预留槽缝和铺设口；为减小条带铺设穿过预留槽缝时的阻力，将预留槽缝的开口开设成矩形结构状的斜口，该预留槽缝口穿越柔性隔离条带的截面宽度设置为42mm～62cm；另一端的截面宽度设置为10mm～15mm，方便在槽缝口内部设置紧固装置。
在预留槽缝内部的两侧壁或单侧壁上安装特制的柔性密封刷，用于预留槽缝铺设口处的挡水挡土作用；该柔性密封刷由紧固螺纹钉固定，刷头的刷丝材料采用普通尼龙丝或杜邦丝。
在矩形顶管机上设置的油脂泵用于泵送油脂，经油脂输送管和开设于预留槽缝的铺设口侧壁上的注油口，将油脂注入到柔性密封刷的刷头上，有效的起到了密封和润滑柔性隔离条带的作用；油脂泵可灵活设置于顶管机内部合适位置；油脂输送管连接在油脂泵上，经机顶内部铺设至注油口处；注油口设置于柔性密封刷上方近接位置处。
在矩形顶管机顶进方向的洞门位置处的起始端固定夹具体，由夹紧螺纹钉安装于起始推进位置，夹具体固定柔性隔离条带；夹具体在安装时同样根据条带数量分多个并排平行安装，并与前方柔性隔离条带保持水平一致。
在顶管机顶管推进的过程中，带动连接滚轴转动，随之铺设柔性隔离条带，同时启动油脂泵，经注油口注入油脂密封；在推进完成后，关闭油脂泵，切断所有柔性隔离条带的前后两端，即完成了铺设工作；剩下的所有装置及材料，即可进行下一阶段顶端始发的柔性隔离条带铺设工作。
本实用新型所提供的一种矩形顶管施工防止背土的装置及其施工方法在机身前端顶部设置时，其与延伸装置设置在盾尾顶部的情况和使用方法相同，在此不在进行进一步的阐述。
本实用新型提供的一种在矩形顶管隧道掘进过中防止背土的装置，有效的防止了顶管管节和顶管掘进机机头因过大的摩擦力会带动其上方土体向前移动的背土现象，有效的避免了顶管隧道上方的土层严重扰动和地表土体发生隆起或沉陷的施工现象；有效的保障了顶管隧道上方的土层环境，有效的提高了矩形顶管隧道掘进过程中的施工效率，有效的降低了企业的施工成本，有效的保障了掘进过程中的施工安全和周边环境安全，有效的提高了矩形顶管掘进机的掘进工程质量，有效的提高企业的经济效益。