一种螺旋出土跟管顶进管幕机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于隧道施工技术领域，具体涉及一种螺旋出土跟管顶进管幕机。
【背景技术】
[0002]随着国家经济发展和城市人口密度的增加，地面可开发的空间越来越少，向地下空间发展是国际化大都市发展的必然趋势，城市隧道工程特别是解决城市交通拥挤的地下铁道、公路隧道和各种地下通道、人防通道、地下共同沟等已大量涌现。
[0003]管幕法是一种新型的地下工程暗挖技术，是在小口径钢管密排支护的基础上构筑大跨度大断面地下开挖工程的施工方法，特别是在城市建筑密集、地面交通繁忙路段，超浅埋及超大断面的隧道工程中有着极为明显的优越性。
[0004]目前，在200mm-600mm 口径的管幕施工中多采用拉管法和夯管法，也有采用顶管法施工。在顶管法施工过程中特别是顶进距离长时，存在施工速度慢，施工工效低的问题，特别存在顶进过程无法及时实现纠偏导致顶进轨迹偏离设计轨迹很大，从而影响了施工工效和施工效果的问题，顶进距离长时即使是安装有导向定位系统，采用的也是在钻头内安装带有倾角传感器的探棒，通过有线或地面上有人手持的电磁波接收器，显示探棒亦即钻头的实时方位，将此方位与设计钻进轨迹对比后方可发现两者的偏差，然后据此进行纠偏；此法是一种间接探测方法，其探测精度受钻头及探棒在地面下的埋深影响和地面及地下其他电磁波源干扰较大，信号显真性较差，探测精度较低，影响工程质量。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于解决上述的技术问题而提供一种螺旋出土跟管顶进管幕机，旨在解决现有管幕机施工速度较慢，顶进过程中无法及时纠偏的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种螺旋出土跟管顶进管幕机，包括机架、安装在所述机架上的管幕钻机、以及纠偏系统；所述机架包括导轨，所述导轨上设有定位孔，所述管幕钻机连接螺旋钻杆；所述管蒂钻机包括:
[0008]动力头，驱动所述螺旋钻杆旋转钻进；所述动力头通过动力头调整油缸连接在顶进管幕钢管的顶推盘的背面，所述顶推盘的后方设有顶推油缸以及可在所述导轨上纵向滑移的顶推油缸支架；以及驱动所述顶推油缸支架滑移的传动马达以及传动链条；
[0009]管幕钢管夹持器，安装在所述机架顶端并位于所述管幕钻机前方，用于支撑所述管幕钢管并限制所述管幕钢管偏向；
[0010]所述纠偏系统为钻进即时导向纠偏系统，包括:
[0011]钻进方位显示光源，安装在所述螺旋钻杆内部通孔前端；
[0012]钻进纠偏装置，为一楔形纠偏板，安装在所述螺旋钻杆内部通孔的前端；
[0013]摄像机，用于实时对钻进方位以及所述楔形纠偏板的旋转位置摄像；
[0014]显示器，与所述摄像机相连接，用于处理所述摄像机的摄录图像，并在钻进方向存在偏差时，输出显示钻进方位与设计轨迹偏离的角度和距离；
[0015]所述钻进纠偏装置，根据所述显示器输出显示的钻进方位与设计轨迹偏离的角度和距离以及所述楔形纠偏板的旋转位置进行纠偏。
[0016]所述顶推盘、顶推油缸支架上分别具有一通孔，所述摄像机通过所述通孔以及所述螺旋钻杆的内部通孔摄录形成所述钻进方位图像。
[0017]所述钻进方位显示光源包括有一个用于显示纠偏板的方向的纠偏板方向指示灯以及多个钻进偏离参照灯，所述钻进偏离参照灯包括一个中心灯以及多个环形均布在所述中心灯外围的外围灯，所述纠偏板方向显示灯位于所述外围灯的圆周外侧上方。
[0018]所述外围灯为4个。
[0019]所述钻进方位显示光源的纠偏板方向指示灯及钻进偏离参照灯经所述摄像机摄录成像并经所述显示器处理后构成一钟面，当所述中心灯发光点位于钟面中心时则认为实际钻进方位与设计轨迹相吻合，当所述中心灯发光点偏离钟面中心时，则认为实际钻进方位与设计轨迹不相吻合。
[0020]所述顶推油缸支架设有左右横向双向定位的定位销以及定位控制油缸；所述定位销可伸入所述机架上的定位销孔中使所述顶推油缸支架定位，所述定位控制油缸用于对所述定位销进行定位控制。
[0021]所述顶推油缸支架左右两侧设有卡槽，所述卡槽可卡在所述导轨上纵向滑移。
[0022]所述管幕钢管夹持器的中心与所述顶推盘的中心相一致。
[0023]所述顶推盘的前面设有与所述管幕钢管外径相适应的钢管适配孔。
[0024]所述动力头的输出轴端与所述顶推盘上的通孔以及螺旋钻杆的通孔相对应。
[0025]所述摄像机固定安装在所述机架后端的摄像机安装座上。
[0026]本实用新型将短行程的顶推油缸与长行程的传动马达相结合为管幕钢管顶进提供双重驱动动力:需要快速前进和后退时，采用长行程的传动马达和链条结构快速拉动动力头，需要大顶进力将钢管顶入时采用短行程的顶推油缸作为动力。此种方式提高了工效。本实用新型通过安装钻进即时导向纠偏系统，可对顶进轨迹实施远程实时监控，并能对顶进方位进行及时纠偏，提高了顶进精度和顶进效果，且该螺旋出土跟管顶进管幕机设备构造相对简单，场地适应性强。
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型实施例提供的螺旋出土跟管顶进管幕机的俯视示意图；
[0028]图2是图1中a处的放大示意图；
[0029]图3是本实用新型实施例提供的螺旋出土跟管顶进管幕机的侧视示意图；
[0030]图4是图3中b处的放大示意图；
[0031]图5是图3中c处的放大示意图；
[0032]图6是本实用新型实施例提供的螺旋出土跟管顶进管幕机的顶推盘结构示意图；
[0033]图7是本实用新型实施例提供的螺旋出土跟管顶进管幕机的管幕钢管夹持器的结构示意图；
[0034]图8是本实用新型实施例提供的螺旋出土跟管顶进管幕机的纠偏系统的纠偏示意图；
[0035]图9是本实用新型实施例提供的螺旋出土跟管顶进管幕机的钻进方位显示光源的布置示意图；
[0036]图中，1-顶推盘，2-动力头，3-顶推油缸，4-动力头调整油缸，5-顶推油缸支架，6-传动链条，7-传动马达，8-管幕钢管夹持器，9-顶推盘上的通孔，10-钢管适配孔，11-定位销，12-定位销控制油缸，13-导轨，14-导轨支撑架，15-定位孔，16-螺旋钻杆，17-管幕钢管，18-楔形纠偏板，19-钻进方位显示光源，20-管幕钻机，21-显示器，22—摄像机，23—摄像安装座，24-顶推油缸支架上的通孔，25—光源电路板，26-纠偏板方向指示灯；27-钻进偏离参照灯。
【具体实施方式】
[0037]下面，结合实例对本实用新型的实质性特点和优势作进一步的说明，但本实用新型并不局限于所列的实施例。
[0038]请参阅图1?9，一种螺旋出土跟管顶进管幕机，包括机架、安装在所述机架上的管幕钻机20、纠偏系统；所述机架包括导轨13，所述导轨上设有定位孔15，所述管幕钻机连接螺旋钻杆16 ;所述管幕钻机20包括有:
[0039]动力头2，由后台动力站驱动，用于驱动所述螺旋钻杆旋转钻进；所述动力头通过动力头调整油缸连4接在顶进管幕钢管的顶推盘I的背面，所述顶推盘I的后方设有顶推油缸3以及可在所述导轨13上纵向滑移的顶推油缸支架5 ;以及驱动所述顶推油缸支架在所述导轨13上滑移的传动马达7以及传动链条6 ;其中，所述顶推盘1、顶推油缸5共同作用对所述管幕钢管进行顶进操作；
[0040]管幕钢管夹持器8，安装在所述机架顶端并位于所述管幕钻机前方，用于支撑所述管幕钢管并限制所述管幕钢管偏向；
[0041]所述纠偏系统为钻进即时导向纠偏系统，包括:
[0042]钻进方位显示光源19，安装在所述螺旋钻杆内部通孔前端的光源安装位置处；
[0043]钻进纠偏装置，为一楔形纠偏板18，也即一块一端具有斜面的板，安装在所述螺旋钻杆16的前端；
[0044]摄像机22，用于实时对所述钻进方位以及所述楔形纠偏板的旋转位置进行摄像，形成钻进方位及楔形纠偏板的旋转位置图像；
[0045]显示器21，与所述摄像机22相连接，用于处理所述摄像机摄录形成的图像，并在钻进方向存在偏差(偏离的角度和位移量)时，输出显示钻进方位与设计轨迹偏离的角度和距离(即位移量);
[0046]所述钻进纠偏装置，与螺旋钻杆一起在所述动力头的带动下旋转，按所述显示器输出显示的钻进方位与设计轨迹偏离的角度和距离以及楔形纠偏板的旋转位置进行纠偏；
[0047]所述楔形纠偏板安装在螺旋钻杆前端，亦可形成一楔形钻头，在管幕机向前旋转顶进时，该楔形钻头可实现切削土体的功能。
[0048]所述钻进方位显示光源19，用于发光以通过螺旋钻杆的内部通孔，由固定在后部的远距离的摄像机实时摄录钻进方位和楔形纠偏板的旋转位置或方位(或称之为工具角)。
[0049]所述钻进方位显示光源19包括多个灯，非对称排列安装于光源电路板25上，并安装在光源安装位置处，非对称排列布置是为了反映或表明楔形纠偏板的旋转方位或位置，即工具角。
[0050]具体实现上，所述钻进方位显示光源19包括有一个用于显示纠偏板的方向的纠偏板方向指示灯26以及多个钻进偏离参照灯27，所述钻进偏离参照灯包括一个中心灯以及多个环形均布在所述中心灯外围的外围灯，所述纠偏板方向指示灯位于所述外围灯的圆周外侧上方。
[0051]较优的，所述钻进偏离参照灯27共为5个，中心设置一个中心灯27-1，并在中心设置的中心灯的上下左右各设置一个外围灯27-2，27-3，27-4，27-5 (总共4个外围灯)、且在以中心灯的中心位置为圆心的同直径圆的圆周上。
[0052]所述钻进方位显示光源19通过采用以上方案进行指示灯布置，在调节好光源后，通过摄像机成像后，该6个灯会显示在所述显示器上，形成一个钟面，中心灯27-1位于钟面中心，此时钻进沿直线前进(锲形纠偏板斜面朝下时为12点方向，锲形纠偏板斜面朝上时为6点方向，锲形纠偏板斜面朝左时为3点方向，锲形纠偏板斜面朝下时为9点方向)，当发生偏移时，中心灯27-1相对钟面中心发生偏移，二者不再重合，此时钟面指示灯发光点数量减少。当钻进角度偏上，该纠偏板方向指示灯26及其下方一个钻进偏离参照灯在显示器上消失，表明钢管向上方偏移，此时调节楔形纠偏板的斜面向上(即6点钟方向)，管幕机直接向前顶进，由于楔形纠偏板底板斜面面积大，受到一个向下的力，钻头轨迹就会朝下运移，带动管幕钢管