一种泥水平衡顶管机头结构的制作方法

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本实用新型涉及泥水平衡顶管技术领域，特别涉及一种泥水平衡顶管机头结构。


背景技术：

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泥水平衡式顶管是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法。
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泥水平衡顶管系统主要由顶管机头、地面操作台及其他辅助设备组成，机头内部有plc控制箱，地面操作台对机头给出动作信号以控制机头动作；排泥系统将弃土排出，吊车下管，由千斤顶将管道分段顶进。
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泥水平衡顶管的基本原理是泥水护壁，在泥水平衡式顶管施工中，要使挖掘面保持稳定，必须向泥水仓注入一定压力的泥水，泥水在压力作用下向土体内部渗透，在开挖面形成一层泥皮。泥皮的作用一方面阻止泥水继续向土体内部渗漏，另一方面泥水的压力通过泥皮作用在开挖面,防止坍塌；同时泥皮能够有效降低机头与周围土壤的摩擦力，使机头顶进作业更加容易。
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但泥水平衡式顶管法在中粗砂层的地质中作业时，由于地质原因，泥皮成拱性较差，自身的防坍塌效果和降阻效果均大打折扣。


技术实现要素：

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本实用新型的目的在于提供一种泥水平衡顶管机头结构，它能使在顶管机头中粗砂层的地质中作业时均匀的形成减阻泥浆套，降低顶管机头的顶进阻力。
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本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
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一种泥水平衡顶管机头结构，包括机壳,所述机壳前端设置有主刀盘，所述机壳内部设有泥水仓，所述泥水仓背离主刀盘的一侧设置有动力机构，所述动力机构通过转轴驱使主刀盘转动，所述转轴与泥水仓机械密封，所述机壳外表面上固接有一道定型环，所述定型环与机壳同轴线。
[0009]
通过采用上述技术方案，顶管机头工作时，主刀盘转动，带动钻齿将主刀盘对前方的泥土进行切削，并将切下的泥土汇集到泥水仓中；泥水仓中通过进水管通入高压水，水与泥土混合形成泥浆后，一部分从出浆管排出，另一部分在压力作用下从顶管机头流出向土体内部渗透，形成泥皮；如此，在顶管机头前端初步形成的减阻泥浆套，在顶管机头行进过程中，受到定型环的挤压，能够加快成形，这样一方面使减阻泥浆套形成的更加均匀，另一方面使减阻泥浆套的胎壁更加密实，从而改善减阻泥浆套的降阻效果和护壁效果，使顶管机头行进的更平稳。
[0010]
本实用新型进一步设置为：所述定型环距离主刀盘15cm。
[0011]
本实用新型进一步设置为：所述机壳外表面距离机身尾部20cm处还固接有一道抚平环。
[0012]
通过采用上述技术方案，定型环用于加快减阻泥浆套成形，抚平环辅助减阻泥浆
套定形，使减阻泥浆套成形效果更好。
[0013]
本实用新型进一步设置为：所述定型环和抚平环的直径为20mm。
[0014]
本实用新型进一步设置为：所述定型环和抚平环端部与机壳外表面平滑过渡。
[0015]
通过采用上述技术方案，将定型环和抚平环端部与机壳外表面平滑过渡，使定型环和抚平环能更平缓的对减阻泥浆套进行挤压，成形效果更好。
[0016]
本实用新型进一步设置为：所述主刀盘上均匀设置有钻齿，所述钻齿与主刀盘可拆卸连接。
[0017]
通过采用上述技术方案，以便将单个损坏的钻齿进行更换。
[0018]
本实用新型进一步设置为：所述钻齿包括掘进头和安装块，所述掘进头的直径大于安装块的直径，所述安装块径向贯穿开设有安装孔；所述主刀盘上贯穿开设有通孔，所述安装块装嵌在主刀盘上后，安装孔部分超过主刀盘表面；所述安装孔中穿设有与主刀盘表面抵接的限位板，所述安装块上还螺纹连接有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓的端部能穿入安装孔，抵压在限位板上。
[0019]
通过采用上述技术方案，旋拧锁紧螺栓将限位板顶紧在主刀盘上，与掘进头配合，实现钻齿在主刀盘上的可拆卸固定安装；需要对钻齿进行更换时，再将锁紧螺栓旋松，将限位板取出，更换新的钻齿，再次安装即可。
[0020]
本实用新型进一步设置为：所述限位板一端垂直固接有固定板，所述固定板与限位板呈l形分布；所述固定板上开设有第一销孔，所述锁紧螺栓上开设有第二销孔，所述第一销孔和第二销孔中穿设有开口销。
[0021]
通过采用上述技术方案，开口销穿过第一销孔和第二销孔，通过开口销限制锁紧螺栓的转动，以此保证钻齿的稳定安装。
[0022]
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
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1、通过在机壳外表面上设置定型环，定型环对初步形成的减阻泥浆套挤压，以加快减阻泥浆套成形，使减阻泥浆套形成的更加均匀，并且使减阻泥浆套的胎壁更加密实，从而改善减阻泥浆套的降阻效果和护壁效果，使顶管机头行进的更平稳；
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2、通过在定型环后方设置抚平环，抚平环辅助减阻泥浆套定形，与定型环配合使用，使减阻泥浆套成形效果更好。
附图说明
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图1是实施例1中顶管机头的结构示意图；
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图2是实施例1中顶管机头的剖视图；
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图3是实施例2中钻齿及固定组件的结构示意图。
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图中，1、机壳；2、主刀盘；21、中心刀头；22、钻齿；221、掘进头；222、安装块；223、安装孔；23、泥浆出入孔；3、动力机构；4、泥水仓；41、入水管；42、出浆管；5、定型环；6、抚平环；7、限位板；71、固定板；72、第一销孔；8、锁紧螺栓；81、第二销孔；9、开口销。
具体实施方式
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以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
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实施例1：一种泥水平衡顶管机头结构，如图1、图2所示，包括机壳1、设于机壳1前
端用以挖掘泥土的主刀盘2、设于机壳1内部用以驱动主刀盘2转动的动力机构3、以及位于主刀盘2和动力机构3之间的泥水仓4，泥水仓4上连接有入水管41和出浆管42；本实施例中，主刀盘2后方连接有转轴和电机，通过电机驱动主刀盘2的转动，转轴与泥水仓4机械密封。
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主刀盘2掘进面的中心位置设有中心刀头21，中心刀头21主体呈锥形，且中心刀头21中间高，两侧低。主刀盘2的掘进面上还设置有钻齿22，钻齿22均匀布置在中心刀头21周边，钻齿22的一侧贯穿开设有泥浆出入孔23。
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顶管机头工作时，主刀盘2转动，带动钻齿22将主刀盘2对前方的泥土进行切削，并将切下的泥土汇集到泥水仓4中；泥水仓4中通过进水管通入高压水，水与泥土混合形成泥浆后，一部分从出浆管42排出，另一部分在压力作用下从顶管机头流出向土体内部渗透，形成泥皮，即减阻泥浆套，辅助顶管机头进行掘进作业。
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顶管机头在穿越中粗砂层时，提前在机壳1的外表面上焊接两道钢筋环，两道钢筋环与机壳1同轴线，且直径均选为20mm；其中第一道钢筋环距离主刀盘215cm，第二道钢筋环距离机身尾部20cm，将第一道钢筋环设为定型环5，第二道钢筋环设为抚平环6。
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如此，在顶管机头前端初步形成的减阻泥浆套，在顶管机头行进过程中，先受到定型环5的挤压，加快成形；再受到抚平环6的挤压，辅助定型；这样一方面使减阻泥浆套形成的更加均匀，另一方面使减阻泥浆套的胎壁更加密实，从而改善减阻泥浆套的降阻效果和护壁效果，使顶管机头行进的更平稳。
[0035]
进一步的，将定型环5和抚平环6端部与机壳1外表面平滑过渡，使定型环5和抚平环6能更平缓的对减阻泥浆套进行挤压，成形效果更好。
[0036]
实施例2：本实施例与实施例1的区别在于，主刀盘2上的钻齿22可拆卸设置，主刀盘2与钻齿22之间设置有固定组件。如图3所示，钻齿22包括掘进头221和安装块222，掘进头221的直径大于安装块222的直径，安装块222远离掘进头221的一端径向贯穿开设有安装孔223。
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固定组件包括限位板7和锁紧螺栓8，其中限位板7穿设在安装孔223内，锁紧螺栓8与安装块222螺纹连接，且锁紧螺栓8的端部能穿入安装孔223内，抵压在限位板7上。
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主刀盘2上开设有供安装块222穿过的通孔，安装块222装嵌在通孔后，安装孔223部分穿出主刀盘2表面，限位板7穿设在安装块222中，与主刀盘2表面相配合；然后通过旋拧锁紧螺栓8将限位板7顶紧在主刀盘2上，与掘进头221配合，实现钻齿22在主刀盘2上的可拆卸固定安装。需要对钻齿22进行更换时，再将锁紧螺栓8旋松，将限位板7取出，更换新的钻齿22，再重复上述步骤安装即可。
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进一步的，在限位板7一端垂直固接有固定板71，固定板71与限位板7呈l形分布，限位板7穿设在安装孔223后，固定板71朝远离主刀盘2的方向分布；固定板71端部能穿过安装块222，与锁紧螺栓8平齐。
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在固定板71上开设有第一销孔72，在锁紧螺栓8的螺帽上开设第二销孔81；待锁紧螺栓8顶紧限位板7后，微调锁紧螺栓8，使第一销孔72和第二销孔81对齐，然后用开口销9穿过第一销孔72和第二销孔81，通过开口销9限制锁紧螺栓8的转动，以此保证钻齿22的稳定安装。
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本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但
只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。