专利名称：一种管土间增阻自驱动顶管顶进方法及其顶管装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管土间增阻自驱动顶管顶进方法及其顶管装置，属于非开挖地下管道铺设施工领域。
目前在管道顶进中为增大顶进距离，均把顶进运动中的随管道的加长而逐渐加大的管道与土之间的摩擦力，作为须克服的对管道顶进起阻碍作用的力。为克服此力加大顶进距离，现做法多从减低侧面阻力方面着手，采取各种侧面减阻措施，及采用设立中继井增加推力的方法。但不论何种减阻措施，阻力总是存在的且随顶进距离增加而增大。
以上所述的管土间增阻自驱动顶管顶进方法，其特征在于所述的直线顶管顶进方法，其步骤依次如下A1、向位于工具管中节2和后节3上的各套增阻装置内的液压囊4施加液体或气体压力，使增阻部件5与土层7挤紧；B1、向联结工具管前节1和中节2的液压缸组供压，推动工具管前节1向前切入土层7；C1、卸除工具管前节1与中节2联结的液压缸组的顶进推力；D1、放松工具管中节2与土层7的各套增阻装置内的液压囊4的压力，使增阻部件5与土层7的接触放松；E1、加大工具管前节1与中节2联结的液压缸组的拉力，同时增加工具管中节2与后节3联结的液压缸组的顶进推力，使工具管中节2向前运动；F1、向工具管中节2周边上的各套增阻装置内的液压囊4施加液体或气体压力，使增阻部件5与土层7挤紧；G1、卸除工具管中节2与后节3联结液压缸组的顶进推力；H1、放松工具管后节3与土层7的各套增阻装置内的液压囊4的压力，使增阻部件5与土层7的接触放松；I1、加大工具管中节2与后节3联结的液压缸组的拉力，使工具管后节3向前运动，构成一次顶进距离；J1、重复上述步骤，使工具管在土层7中自行驱动前进，配合传统挖土方法，在土层7中形成一条通道8；所述的弯曲顶管顶进方法，其步骤依次如下A2、同直线顶管顶进方法步骤A1；B2、可分为以下几种状况顶进；
当向左顶进时，加大位于联结工具管前节1与中节2右侧液压缸组的推力，推动工具管前节1左转弯切入土层7，实现工具管前节1向左顶进；当向右顶进时，加大位于联结工具管前节1与中节2左侧液压缸6的推力，推动工具管前节1右转弯切入土层7，实现工具管前节1向右顶进；当向上顶进时，加大位于联结工具管前节1与中节2下侧液压缸6的推力，推动工具管前节1上转弯切入土层7，实现工具管前节1向上顶进；当向下顶进时，加大位于联结工具管前节1与中节2上侧液压缸6的推力，推动工具管前节1下转弯切入土层7，实现工具管前节1向下顶进；C2～J2同直线顶管顶进方法步骤C1～J1。3、根据权利要求1或2所述的管土间增阻自驱动顶管顶进方法，其特征在于采用弯曲顶管顶进方法时，在快速转弯或转弯半径较小时，先行在工具管中节2和后节3上，按上述弯曲顶进方法进行，尔后再按照弯曲顶管顶进方法的操作步骤依次进行。
根据该方法所设计的管土间增阻自驱动顶管装置，其特征在于它是由可伸缩式的工具管体，工具管体是由工具管前节1、中节2、后节3互相嵌套成一整体工具管，工具管前节1的最前端带有环形刃脚，在工具管内侧用通常装配技术放置的液压缸6及沿工具管外侧轴向圆环上分片布置的增阻装置组成，其增阻装置包括有可施加液体或气体压力的液压囊4，及由液压囊4顶起并与土层7紧密接触的增阻部件5构成的增阻部件组。
以上所述的管土间增阻自驱动顶管装置，其特征在于所述的工具管前节1与中节2、中节2与后节3的位置上沿工具管内侧周边上、下、左、右分别各配置至少1个液压缸6。
以上所述的管土间增阻自驱动顶管装置，其特征在于在工具管的中节2和后节3的外侧圆周上各配置了至少一环，每环至少4套增阻装置，每套增阻装置内有增阻部件5和与其对应的液压囊4。
以上所述的管土间增阻自驱动顶管装置，其特征在于所述的增阻部件可采用金属制成的表面针状、点状、鱼鳞状、瓣状的增阻片或在工具管中节2和后节3外侧圆周上每环至少布置了8块的楔状块体。
根据本发明的方法所设计管土间增阻驱动顶管装置，其工具管中节的作用可描述为中节2的第一个作用是当顶进时，中节2增阻装置内的液压囊4和增阻部件5与后节3的增阻装置内的液压囊4和增阻部件5联合作用加大工具管中节2和后节3与土层7的总接触力，为工具管前节1提供足够的顶进反作用力；设计工具管中节的第二个作用是中节2上增阻装置内的液压囊4和增阻部件5与工具管前节1外侧与土层7的直接接触产生的阻力联合作用拉动工具管后节3向前运动；设计工具管中节的第三个作用是调整联结前节1、中节2的液压缸组的不同推力，实现一个弯曲顶进。调整联结中节2、后节3的液压缸组的不同推力，可再实现一个弯曲顶进，两个弯曲顶进的正叠加，可以加快弯曲顶进速度。
本发明所提供的方法，与现有技术相比，具有以下几个特点(1)消除了制约管道顶进长度的、目前传统的顶管施工方法中随管长增加而增大的对管道顶进起阻碍作用的管与土之间的摩擦力。使得在同一土层中起工具管作用的顶进头在管道顶进过程中阻力基本不变，因此从受力角度出发，可使管道的顶进距离不受限制。(2)通过调整联结前节与中节、中节与后节不同侧向液压缸组的推力，实现地下顶管的弯曲顶进。(3)提出了一种利用人为增加管道与土之间的阻力作为反作用力推动顶管前进的新方法，变被动减阻为积极增阻。它不同于目前的顶管施工方法中将工作坑内的后背梁作为顶进反作用力作用点的方法。(4)在土性较好地层，当参数选择合适时，可顶进出一条无支护的地下通道。(5)因为不考虑将已施工的管道作为顶进的反作用力点，管道衬砌的施工方法可采用随顶进随施工的方法，促动管道衬砌系统的改变，如开发强度高、流动性好的钢纤维混凝土衬砌系统和采用钢丝网水泥、铁矿渣水泥材料等高强材料的滑模施工工艺等。
此方法可建立起系列的管道增阻自驱式顶进装置，大量地应用到多种管径的地下管线的铺设中。
图2工具管俯视图。
权利要求
1.一种管土间增阻自驱动顶管顶进方法，其特征在于它是一种靠管土间增阻工具管在土层中自行驱动顶进的方法，该方法是在切入土层作用的工具管上，向工具管外侧圆周上的液压囊施加液体或气体压力后顶起增阻部件，使增阻部件与土层紧密接触形成顶进反作用力，同时通过工具管内部正常工作的液压缸组的推力，共同推进工具管在土层中向前顶进，该方法分为直线顶管顶进方法和弯曲顶管顶进方法。
2.根据权利要求1所述的管土间增阻自驱动顶管顶进方法，其特征在于所述的直线顶管顶进方法，其步骤依次如下A1、向位于工具管中节(2)和后节(3)上的各套增阻装置内的液压囊(4)施加液体或气体压力，使增阻部件(5)与土层(7)挤紧；B1、向联结工具管前节(1)和中节(2)的液压缸组供压，推动工具管前节(1)向前切入土层(7)；C1、卸除工具管前节(1)与中节(2)联结的液压缸组的顶进推力；D1、放松工具管中节(2)与土层(7)的各套增阻装置内的液压囊(4)的压力，使增阻部件(5)与土层(7)的接触放松；E1、加大工具管前节(1)与中节(2)联结的液压缸组的拉力，同时增加工具管中节(2)与后节(3)联结的液压缸组的顶进推力，使工具管中节(2)向前运动；F1、向工具管中节(2)周边上的各套增阻装置内的液压囊(4)施加液体或气体压力，使增阻部件(5)与土层(7)挤紧；G1、卸除工具管中节(2)与后节(3)联结液压缸组的顶进推力；H1、放松工具管后节(3)与土层(7)的各套增阻装置内的液压囊(4)的压力，使增阻部件(5)与土层(7)的接触放松；I1、加大工具管中节(2)与后节(3)联结的液压缸组的拉力，使工具管后节(3)向前运动，构成一次顶进距离；J1、重复上述步骤，使工具管在土层(7)中自行驱动前进，配合传统挖土方法，在土层(7)中形成一条通道(8)；所述的弯曲顶管顶进方法，其步骤依次如下A2、同直线顶管顶进方法步骤A1；B2、可分为以下几种状况顶进当向左顶进时，加大位于联结工具管前节(1)与中节(2)右侧液压缸组的推力，推动工具管前节(1)左转弯切入土层(7)，实现工具管前节(1)向左顶进；当向右顶进时，加大位于联结工具管前节(1)与中节(2)左侧液压缸组的推力，推动工具管前节(1)右转弯切入土层(7)，实现工具管前节(1)向右顶进；当向上顶进时，加大位于联结工具管前节(1)与中节(2)下侧液压缸组的推力，推动工具管前节(1)上转弯切入土层(7)，实现工具管前节(1)向上顶进；当向下顶进时，加大位于联结工具管前节(1)与中节(2)上侧液压缸组的推力，推动工具管前节(1)下转弯切入土层(7)，实现工具管前节(1)向下顶进；C2～J2同直线顶管顶进方法步骤C1～J1。
3.根据权利要求1或2所述的管土间增阻自驱动顶管顶进方法，其特征在于采用弯曲顶管顶进方法时，在快速转弯或转弯半径较小时，先行在工具管中节(2)和后节(3)上，按上述弯曲顶进方法进行，尔后再按照弯曲顶管顶进方法的操作步骤依次进行。
4.根据权利要求1的方法所设计的管土间增阻自驱动顶管装置，其特征在于它是由可伸缩式的工具管体，工具管体是由工具管前节(1)、中节(2)、后节(3)互相嵌套成一整体工具管，工具管前节(1)的最前端带有环形刃脚，在工具管内侧用通常装配技术放置的液压缸(6)及沿工具管外侧轴向圆环上分片布置的增阻装置组成，其增阻装置包括有可施加液体或气体压力的液压囊(4)，及由液压囊(4)顶起并与土层(7)紧密接触的增阻部件(5)构成的增阻部件组。
5.根据权利要求4所述的管土间增阻自驱动顶管装置，其特征在于所述的工具管前节(1)与中节(2)、中节(2)与后节(3)的位置上沿工具管内侧周边上、下、左、右分别各配置至少1个液压缸(6)。
6.根据权利要求4或5所述的管土间增阻自驱动顶管装置，其特征在于在工具管的中节(2)和后节(3)的外侧圆周上各配置了至少一环，每环至少4套增阻装置，每套增阻装置内有增阻部件(5)和与其对应的液压囊(4)。
7.根据权利要求6所述的管土间增阻自驱动顶管装置，其特征在于所述的增阻部件(5)可采用金属制成的表面针状、点状、鱼鳞状、瓣状的增阻片或在工具管中节(2)和后节(3)外侧圆周上每环至少布置了8块的楔状块体。
全文摘要
本发明涉及一种管土间增阻自驱动顶管顶进方法及其顶管装置,属于非开挖地下管道铺设施工领域。该方法是在切入土层的工具管上,向工具管外侧圆周上的液压囊充气后顶起增阻部件,使其与土体紧密接触形成接触力,同时通过工具管内部正常工作的液压缸的推力,共同推进工具管在土层中向前顶进,该方法分为直线顶管顶进方法和弯曲顶管顶进方法。其顶管装置是一种可伸缩式的工具管体,工具管体是由工具管前节、中节、后节互相嵌套成一整体工具管,工具管前节的最前端带有环形刃脚,在工具管内放置的液压缸及沿工具管外侧轴向圆环上分片布置的增阻装置组成。该方法可建立起系列的管道增阻自驱式顶进装置,大量地应用到多种管径的地下管线的铺设中。
文档编号F16L1/028GK1327134SQ01123509
公开日2001年12月19日 申请日期2001年7月27日 优先权日2001年7月27日
发明者卢清国 申请人:卢清国