顶管机及非开挖顶管施工方法与流程

本发明涉及顶管施工的技术领域，尤其是涉及一种顶管机及非开挖顶管施工方法。

背景技术：

顶管技术是一种非开挖式地下隧道施工技术。在顶管施工过程中，对隧道轴线的控制非常重要，关系到顶管施工的成败。

现有的授权公告号为cn2775437y的实用新型专利公开了一种地下液压顶管机，该顶管机通过双出头作用油缸带动推拉板运动，推拉板运动的过程中推拉板带动顶杆抵接推动顶管。

上述的现有技术方案存在以下缺陷：无法对顶管进行有效定位，当顶管的位置偏移时，顶管插入土层内的位置也就会发生偏移，难以达到原先预期的设计效果。

技术实现要素：

本发明的其中一个目的是提供一种顶管机，其优势在于能够精确定位顶管。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种顶管机，包括包括机架、安装于机架上的油缸、被油缸带动着运动的推拉板以及安装于推拉板上的定位装置，所述定位装置包括一体成型在推拉板上的定位盘，所述定位盘前侧的中心定位凸起。

通过采用上述技术方案，通过中心定位凸起和细径杆、中径杆上设置的直径相等的定位凹槽配合定位，使得推送的时候位置精确，不易偏移。

本发明进一步设置为：所述中心定位凸起为圆柱形，且中心定位凸起端部的周围一圈倒有圆角。

通过采用上述技术方案，在中心定位凸起上设置圆角来方便插入到细径杆和中径杆对应的定位凹槽内。

本发明进一步设置为：所述定位装置还包括夹紧机构，所述夹紧机构包括成型在定位盘内部的空腔以及转动连接于空腔内的转盘，转盘的旋转轴心线和中心定位凸起的轴线重叠，转盘的前侧成型有平面螺纹；定位盘的前侧开有三道以上的导向孔，每个导向孔内均滑移连接有滑块，滑块的后侧面成型有与平面螺纹配合的卡齿。

通过采用上述技术方案，设置滑块沿导向孔运动，滑块通过卡齿与平面螺纹配合，当转盘转动时，滑块沿导向孔向中部或向外侧运动。定位细径杆和中径杆时，滑块配合抵住细径杆或中径杆的外侧面来加强定位效果。定位大径管时，滑块向外侧移动并抵在大径管的内侧壁上。

本发明进一步设置为：所述转盘的周向侧面成型有一圈斜齿，所述定位盘上转动连接有一端插入空腔内的蜗杆，所述蜗杆穿出定位盘的一端连接有手轮。

通过采用上述技术方案，设置蜗杆与转盘外侧的斜齿配合，使得转动手轮时可以通过蜗杆带动转盘转动。

本发明进一步设置为：所述滑块共有八个，当八个滑块运动至最接近中心定位凸起的位置时，相邻滑块的侧面相抵接，八个滑块的内侧边围成与中心定位凸起相切的正八边形。

通过采用上述技术方案，滑块的内侧边切成平直面以使得滑块能够与不同直径的细径杆、中径杆配合形成抵接面。

本发明进一步设置为：当八个滑块运动至最接近中心定位凸起的位置时，八个滑块的外侧围成一整个圆。

通过采用上述技术方案，将八个滑块的外侧面切削形成直径不大的圆弧面，使得滑块向外侧运动的时候可以与不同直径的大径管内侧壁抵接。

本发明的另一个目的是提供一种使用上述顶管机的非开挖顶管施工方法。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种使用上述顶管机的非开挖顶管施工方法，包括：

步骤一、开挖工作井和接收井；

步骤二、浇筑混凝土后支撑墙；

步骤三、机器安装试调；

步骤四、穿尖顶细径杆；

步骤五、穿平顶细径杆；

步骤六、穿中径杆；

步骤七、穿大径管。

通过采用上述技术方案，先穿截面较小的尖顶细径杆，由于其截面较小且端部尖锐，因此较为容易直接插入土层。通过一节节平顶细径杆继续插入土层，使得尖顶细径杆从工作井插入，接收井顶出。再之后穿中径杆和大径管，不需要开挖实现顶管施工。

本发明进一步设置为：步骤四中，转动手轮使得八个滑块往相背离的方向滑动，直到相对滑块之间的间距大于尖顶细径杆的直径时，将尖顶细径杆插入到八个滑块之间的位置；尖顶细径杆远离尖顶的一端开有定位凹槽，定位凹槽的直径与中心定位凸起的直径相等；定位凹槽与中心定位凸起配合定位后，反向转动手轮使得八个滑块相向运动抵在尖顶细径杆的外侧面将尖顶细径杆夹紧定位；油缸推送尖顶细径杆进入土层内。

通过采用上述技术方案，通过操作使得滑块配合牢牢夹紧细径杆，以便后续插入土层的步骤。

本发明进一步设置为：步骤五中，平顶细径杆的一端端部同样开有直径与中心定位凸起直径相等的定位凹槽；转动手轮稍微松开尖顶细径杆后，油缸复位；通过直径相等的中心定位凸起和八个间隙配合的滑块配合进行定位；通过油缸推送平顶细径杆进入土层内。

通过采用上述技术方案，尖顶细径杆插入土层后，后续平顶细径杆插入时不再需要滑块将每一根配合夹紧。只需要平顶细径杆的两端均抵住，滑块与平顶细径杆间隙配合亦可以进行精确定位。

本发明进一步设置为：步骤七中，将第一根大径管的一端安装带孔端盖后，将另一端停靠在滑块的外侧，通过转动手轮使得滑块往相背离的方向运动，使得八个滑块配合抵住大径管的内壁将大径管定位；通过油缸推送大径管进入土层内；后续大径管不加装带孔端盖直接以跟上一根大径管端面对齐的状态推送进入土层内；直到第一根大径管的端部从接收井伸出时，拆卸带孔端盖。

通过采用上述技术方案，滑块向外运动以配合抵住大径管。在第一根大径管上加装带孔端盖以抵住中径杆，将中径杆挤出，同时由于带孔能减小挤压面，减小带动大径管运动所需要的驱动力。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通过中心定位凸起和细径杆、中径杆上设置的直径相等的定位凹槽配合定位，使得推送的时候位置精确，不易偏移；

2.设置滑块沿导向孔运动，滑块通过卡齿与平面螺纹配合，当转盘转动时，滑块沿导向孔向中部或向外侧运动，使得滑块可以配合夹紧不同直径的管件。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是实施例中定位装置的结构示意图；

图3是实施例中底定位装置内部以及滑块的结构示意图。

附图标记：1、机架；2、油缸；3、推拉板；4、定位装置；5、抵接板；6、支撑杆；7、止推板；8、夹紧机构；9、定位盘；10、中心定位凸起；11、空腔；12、转盘；13、平面螺纹；14、导向孔；15、滑块；16、卡齿；17、斜齿；18、蜗杆；19、手轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，一种顶管机，包括机架1、安装于机架1上的油缸2、被油缸2带动着运动的推拉板3以及安装于推拉板3上的定位装置4。

如图1所示，机架1包括抵接板5、连接在抵接板5前侧的两根支撑杆6以及两根支撑杆6前端的上侧各连有一块的止推板7，两根支撑杆6分别连接于抵接板5靠左右两边的位置。两个油缸2的缸体连接于止推板7面向抵接板5的一侧，两个油缸2的活塞杆垂直朝向抵接板5且在活塞杆的端部固定连接推拉板3。通过油缸2带动推拉板3往复运动，推拉板3往复运动的过程带动位于推拉板3上的定位装置4一起运动。

如图1和图2所示，定位装置4包括夹紧机构8和一体成型在推拉板3上的定位盘9，定位盘9的前侧成型有中心定位凸起10，中心定位凸起10为圆柱形，且中心定位凸起10端部的周围一圈倒有圆角。

如图2和图3所示，夹紧机构8包括成型在定位盘9内部的空腔11以及转动连接于空腔11内的转盘12，转盘12的旋转轴心线和中心定位凸起10的轴线重叠，转盘12的前侧成型有平面螺纹13。定位盘9的前侧开有八道与空腔11相连通的导向孔14，八道导向孔14在中心定位凸起10的周围一圈上均布，且从和中心定位凸起10轴线等距的位置开始向背离中心定位凸起10的方向延伸等长的距离。

如图2和图3所示，每个导向孔14内均滑移连接有滑块15，滑块15的中部宽度和导向孔14的宽度相等，且滑块15前后两端的宽度均大于中部的宽度。滑块15的后侧面成型有与平面螺纹13配合的卡齿16，通过卡齿16与平面螺纹13的配合使得转盘12转动时八个滑块15沿导向孔14同步向靠近或远离中心定位凸起10的方向运动。当八个滑块15运动至最接近中心定位凸起10的位置时，相邻滑块15的侧面相抵接，八个滑块15的内侧边围成与中心定位凸起10相切的正八边形，八个滑块15的外侧围成一整个圆。转盘12的周向侧面成型有一圈斜齿17，插入定位盘9内且与定位盘9转动连接的蜗杆18和斜齿17相啮合。蜗杆18穿出定位盘9的一端连接有手轮19，通过转动手轮19带动蜗杆18转动。

实施例二：

一种非开挖顶管施工方法，包括：

步骤一、开挖工作井和接收井；

开挖工作井和接收井，工作井和接收井直径尺寸直径5米圆形砼井，深度16米。

步骤二、浇筑混凝土后支撑墙；

在工作井背向接收井的一侧搭建两层钢筋间距150mm的钢筋网，在两层钢筋网之间的位置放置一块钢板。浇筑混凝土将两层钢筋网和钢板包覆在内部形成后支撑墙。后支撑墙的正面布置10mm厚的木方层，在木方层的前侧设置有钢板。

步骤三、机器安装试调；

将顶管机吊入工作井内，抵接板5与后支撑墙的钢板抵接。

步骤四、穿尖顶细径杆；

转动手轮19使得八个滑块15往相背离的方向滑动，直到相对滑块15之间的间距大于尖顶细径杆的直径时，将尖顶细径杆插入到八个滑块15之间的位置。尖顶细径杆远离尖顶的一端开有定位凹槽，定位凹槽的直径与中心定位凸起10的直径相等。定位凹槽与中心定位凸起10配合定位后，反向转动手轮19使得八个滑块15相向运动抵在尖顶细径杆的外侧面将尖顶细径杆夹紧定位。

尖顶细径杆固定后通过油缸2推送尖顶细径杆进入土层内。

步骤五、穿平顶细径杆；

平顶细径杆的一端端部同样开有直径与中心定位凸起10直径相等的定位凹槽。转动手轮19稍微松开尖顶细径杆后，油缸2复位。通过直径相等的中心定位凸起10和八个间隙配合的滑块15配合进行定位。通过油缸2推送平顶细径杆进入土层内。

步骤六、穿中径杆；

中径杆的一端端部开有直径与中心定位凸起10直径相等的定位凹槽。将八个滑块15调节至与中径杆间隙配合的状态，将中径杆插入滑块15和中心定位凸起10之间的位置进行定位。通过油缸2推送中径杆进入土层内。

步骤七、穿大径管；

将第一根大径管的一端安装带孔端盖后，将另一端停靠在滑块15的外侧，通过转动手轮19使得滑块15往相背离的方向运动，使得八个滑块15配合抵住大径管的内壁将大径管定位。通过油缸2推送大径管进入土层内。

后续大径管不加装带孔端盖直接以跟上一根大径管端面对齐的状态推送进入土层内。直到第一根大径管的端部从接收井伸出时，拆卸带孔端盖。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。