专利名称：一种自密实加固与防渗先导管顶管装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及地下工程施工领域，特别涉及一种自密实加固与防渗先导管顶管装置及其使用方法。
背景技术：
在市政及地下工程建设领域，顶管法施工应用范围越来越广泛。在渗水地层和软土地层中进行大口径顶管施工时，采用人工或半机械法顶管作业时，在顶管前端很容易出现渗水和土方垮塌，给顶管施工带来风险，而通常采取注浆的方法对顶管前端土方预加固时，不仅增加了工程直接成本和延长了施工周期，而且前期预加固注浆的浆液容易将顶管裹住，造成后续顶管顶力急剧增加和顶管变形严重。大口径顶管过程中降水后再顶管施工，容易引起地层沉降，造成地下管线破坏和周边建筑的不均匀沉降和破坏。
发明内容
本发明的目的是在顶管过程中，为了实现大口径顶管作业时不降水，缩短顶管作业的工期，确保大口径顶管作业的安全，提供一种自密实加固与防渗先导管顶管装置及其使用方法，解决顶管施工过程中不降水及先导管管头前端或管内的土体自密实加固与和防渗的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种自密实加固与防渗先导管顶管装置，沿先导管前端内侧全环向或局部布置有挤密板，挤密板前端有转动轴孔，转动轴穿过转动轴孔与先导管刃口处的转动轴支座连接；挤密板可以绕转动轴转动，改变挤密板与先导管之间的夹角，挤密板后端设置有限位螺栓，限位螺栓位置所对应的先导管上有固定板，固定板焊接在先导管内壁，固定板上有限位槽，限位螺栓可沿限位槽内移动；挤密板与先导管之间存在楔形空隙，内设可沿先导管纵向移动的楔形杆，楔形杆上焊接的螺杆穿过固定板内的设置内丝的螺孔，拧动螺杆上的螺母，可以使楔形杆沿先导管内纵向移动。挤密板可以沿先导管前端内侧全环向布置或局部布置。先导管前端外侧可以设有加强环。本发明的工作过程如下
在大口径顶管的先导管内设置可以组合安装和转动的挤密板，拧动调节楔形杆上的螺帽，使楔形杆沿先导管纵向移动，以调节挤密板与先导管之间的夹角，将先导管顶入地层一定长度，先导管内的前段土体在挤密板作用下被挤密，地层的渗透性降低，实现了在管内土方开挖过程中自密实加固与防渗目的，使大口径顶管作业不降水，并确保后段土体在开挖过程中的安全和前段土体的稳定性，同时降低进入挤密板的后段土体的开挖难度。先导管内的后段土体脱离了挤密板后，对后段土体开挖，在开挖后段土体过程中，可同时进行顶管，实现顶管的连续性作业。挤密板与先导管之间的夹角该夹角范围为1° 15°，根据地层条件和施工经验，调整该夹角数值在1° 15°之间变动；拧动调节楔形杆上的螺帽，使楔形杆沿先导管纵向移动，使楔形杆前端分别与挤密板、先导管接触，拧紧螺杆，固定挤密板，然后开始顶管。挤密板与先导管之间的夹角需根据先导管的直径、渗水地层或软土地层的特性确定，顶管过程中可以调节挤密板与先导管之间的夹角，以适应不同的地层条件，实现自密实加固与防渗的目的。当地层比较密实或地层渗透性较小时，夹角取1°，当地层比较松散或地层渗透性较大时，夹角取15°。本发明在大口径顶管的先导管内安装了可拆卸并可以调节夹角的管内土体挤密板，在渗水地层或软土地层中进行大口径的顶管过程中，利用管内挤密板对先导管内的土体进行挤密与加固，降低管内土体渗透性，实现顶管作业过程中不降水、土体自密实加固和防渗的目的。(I) 大口径顶管过程中不降水，降低了施工成本，保护了环境。(2)通过该挤密板对先导管内土体挤密和加固，可以阻止水从顶管前端向管内渗透，确保了土方开挖过程中先导管内土体的稳定，为土方的安全开挖创造了条件。(3)通过该挤密板对先导管内土体挤密和加固，可实现顶管作业的连续施工，缩短施工周期，提高了工效，节约了 成本。(4)通过该挤密板对先导管内土体挤密和加固,施工安全性好,地表沉降容易控制，具有很好的环境效益和社会效益。
图1是本发明的纵向剖面 图2是本发明挤密板的示意 图3是本发明楔形杆的示意 图4是本发明固定板的示意 图5是本发明挤密板全环向布置示意 图6是本发明挤密板局部布置的示意图。
具体实施例方式实施例1参见图1 图6，本发明自密实防渗先导管顶管装置，沿先导管I前端内侧全环向或局部布置有挤密板5，挤密板5前端有转动轴孔6，转动轴7穿过转动轴孔6与先导管刃口 3处的转动轴支座4连接；挤密板5可以绕转动轴7转动，改变挤密板5与先导管I之间的夹角，挤密板5后端设置有限位螺栓8，限位螺栓8位置所对应的先导管I上有固定板12，固定板12焊接在先导管I内壁，固定板12上有限位槽13，限位螺栓8可沿限位槽13内移动；挤密板5与先导管I之间存在楔形空隙9，内设可沿先导管纵向移动的楔形杆10，楔形杆10上焊接的螺杆11穿过固定板12内的设置内丝的螺孔14，拧动螺杆11上的螺母，可以使楔形杆10沿先导管I内纵向移动。挤密板5沿先导管I前端内侧全环向布置或局部布置。先导管I前端外侧设有加强环2。在大口径顶管的先导管I内设置可以组合安装和转动的挤密板5，拧动调节楔形杆5上的螺帽，使楔形杆5沿先导管I纵向移动，调节挤密板5与先导管I之间的夹角，该夹角范围为1° 15°，当地层比较密实或地层渗透性较小时，夹角取1°，当地层比较松散或地层渗透性较大时，夹角取15°，根据地层条件和施工经验，调整该夹角数值在1° 15°之间变动；拧动调节楔形杆11上的螺帽，使楔形杆11沿先导管I纵向移动，使楔形杆11前端分别与挤密板5、先导管I接触，将先导管顶入地层一定长度，先导管I内的前段土体在挤密板5作用下被挤密，地层的渗透性降低，实现了在管内土方开挖过程中自密实加固与防渗目的，使大口径顶管作业不降水，并确保后段土体在开挖过程中的安全和前段土体的稳定性，同时降低进入挤密板5的后段土体的开挖难度。先导管I内的后段土体脱离了挤密板5后，对后段土体开挖，在开挖后段土体过程中，可同时进行顶管，实现顶管的连续性作业。
权利要求
1.一种自密实加固与防渗先导管顶管装置，其特征在于沿先导管(I)前端内侧全环向或局部布置有挤密板(5)，挤密板(5)前端有转动轴孔(6)，转动轴(7)穿过转动轴孔(6)与先导管刃口(3)处的转动轴支座(4)连接；挤密板(5)可以绕转动轴(7)转动，改变挤密板(5)与先导管(I)之间的夹角，挤密板(5)后端设置有限位螺栓(8)，限位螺栓(8)位置所对应的先导管(I)上有固定板(12)，固定板(12)焊接在先导管(I)内壁，固定板(12)上有限位槽(13)，限位螺栓(8)可沿限位槽(13)内移动；挤密板(5)与先导管(I)之间存在楔形空隙(9)，内设可沿先导管纵向移动的楔形杆(10)，楔形杆(10)上焊接的螺杆(11)穿过固定板(12)内的设置内丝的螺孔(14)，拧动螺杆(11)上的螺母，可以使楔形杆(10)沿先导管(O内纵向移动。
2.根据权利要求1所述的一种自密加固与实防渗先导管顶管装置，其特征在于挤密板(5)沿先导管(I)前端内侧全环向布置或局部布置。
3.根据权利要求1所述的一种自密加固与实防渗先导管顶管装置，其特征在于先导管(I)前端外侧设有加强环(2 )。
4.一种根据权利要求1所述的自密实加固与防渗先导管顶管装置的使用方法，其特征在于拧动调节楔形杆上的螺帽，使楔形杆沿先导管纵向移动，楔形杆前端分别与挤密板、先导管接触，挤密板与先导管之间的夹角该夹角范围为1° 15°。
全文摘要
一种自密实加固与防渗先导管顶管装置及其使用方法，本发明沿先导管前端内侧全环向或局部布置有挤密板，挤密板可以绕转动轴转动，改变挤密板与先导管之间的夹角，挤密板与先导管之间存在楔形空隙，内设可沿先导管纵向移动的楔形杆，楔形杆上焊接的螺杆穿过固定板内的设置内丝的螺孔，拧动螺杆上的螺母，可以使楔形杆沿先导管内纵向移动，挤密板与先导管之间的夹角范围为1°～15°。这种自密实加固与防渗先导管顶管装置及其使用方法的优点是在渗水地层或软土地层中进行大口径的顶管过程中不降水，通过挤密板挤密先导管内的土体以实现加固与防渗的目的，施工安全性好，地表沉降容易控制。
文档编号F16L1/028GK103032629SQ20121058542
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月30日 优先权日2012年12月30日
发明者黎永索, 阳军生, 张可能, 彭立敏, 曾旺辉, 黄常波, 张学民, 麻彥娜, 陈欣, 肖超 申请人:中南大学