一种顶管装置及其施工方法与流程

本申请涉及地下施工装置的领域，尤其是涉及一种顶管装置及其施工方法。

背景技术：

在市政施工行业，顶管技术是一项非开挖掘进式第一管线铺设施工技术，优点在于不影响周围环境或者影响较小，顶管施工场地小、噪音小，并且能够深入地下作业。

参照图1，现有的顶管装置包括安装在地面1下的机头2和管组，地面1上挖有竖直的工作井11和接收井12，机头2和管组位于工作井11与接收井12之间的地下内，机头2用于打碎和排出地下的淤泥，管组一端与机头2抵接，管组远离机头2的端口位于工作井11内，管组包括多个管体3，多个管体3沿管组长度方向依次连通，管组远离机头2的端口上抵接有用于将管体3从工作井11向靠近接收井12的方向顶入地下的千斤顶4，千斤顶4设置在工作井11内，管组内安装有多个第一管线5，第一管线5一端与机头2连接，第一管线5远离机头2的端部连接有控制装置。为了保证顶管装置的正常施工，管组内必须安装一些第一管线5，例如将机头2挖出的泥土打湿的注水管、将泥浆排出顶管装置的排泥管、电缆和通风管等，由于工作井11内环境较为潮湿且空间有限，因此一般会将驱动第一管线5正常工作的控制装置安装在地面1上，例如水箱、电箱和吸泥机等，在操作人向地面1内顶入新的管体3时，需要操作人首先将地面1上的控制装置与管组内的第一管线5断开连接，然后将第一管线5穿过待顶入的新管体3，最后再重新将第一管线5与地面1上的控制装置连接，并控制千斤顶4将管体3远离机头2的端部向管体3靠近机头2的方向顶进，此时机头2会清除机头2远离管体3一端外的淤泥，管体3会进入工作井11与接收井12之间的地面1下，然后可以接着向工作井11与接收井12之间的地面1下顶入更多的管体3，直至管组连通工作井11与接收井12为止。

针对上述中的相关技术，在操作人向地面1内顶入新的管体3时，需要操作人反复将第一管线5在工作井11内穿过新的管体3并将第一管线5移动至地面1上与控制装置连接，操作麻烦且费时，达到了降低顶管装置施工效率的目的。

技术实现要素：

为了提高顶管装置施工效率，本申请提供一种顶管装置及其施工方法。

本申请提供的一种顶管装置及其施工方法采用如下的技术方案：

一种顶管装置，包括安装在地面下的机头和管组，地面上挖有竖直的工作井和接收井，机头和管组位于工作井与接收井之间的地下内，机头用于打碎和排出地下的淤泥，管组一端与机头连接，管组远离机头的端口位于工作井内，管组包括多个管体，多个管体沿管组长度方向依次连通，管组远离机头的端口上抵接有用于将管体从工作井向靠近接收井的方向顶入地下的千斤顶，千斤顶设置在工作井内，所述管体内连接有多个第一管线，两个相邻第一管线之间可拆卸连接有第一连接件，第一连接件用于连接两个第一管线，靠近机头的管体内的第一管线靠近机头的端部与机头连接，远离机头的管体内的第一管线远离机头的端部设置有第二连接件和第二管线，第二连接件与远离机头的管体内的第一管线可拆卸连接，第二管线一端与第二连接件连接，第二管线远离第二连接件的端部连接有用于控制第一管线和第二管线工作的控制装置，第一连接件与第二连接件结构相同。

通过采用上述技术方案，在使用过程中，将通过千斤顶将机头和一个管体从工作井向接收井的方向顶入地下，然后将第二连接件从第一管线上拆卸下来，接着将新的管体放置在千斤顶与已经顶入地下的管体之间，此时操作人将新的管体的第一管线通过第一连接件与已经顶入地下的管体的第一管线连接，并将第二管线通过第二连接件与新的管体的第一管线连接，然后控制千斤顶从管体远离机头的端部顶入新的管体，新的管体会推动已经顶入地下的管体与机头继续向靠近接收井的方向移动，直至管组连通工作井与接收井为止，此时多个管体会组成管组；在向地下顶入管体前，操作人无需将第一管线穿过新的管体并将第一管线移动至地面上与控制装置连接，操作方便省时，达到了提高顶管装置施工效率的目的。

可选的，所述管体内连接有管盒，管盒一侧开口，第一管线连接在管盒中。

通过采用上述技术方案，由于在顶管装置施工过程中，管体内的第一管线会有多个，多个第一管线均放置在管盒中，管盒能够减小第一管线移动的空间，因此能够减小管线发生缠绕的可能性，此时相邻管体的第一管线进行连接时，会较容易的辨清相对应的第一管线，达到了方便相邻的第一管线进行连接的目的。

可选的，所述管体内壁固定连接有立板，立板与管体长度方向平行，立板设置有两个，两个立板沿垂直管盒长度方向分布，立板远离管体内壁的端部向两个立板相互靠近的方向弯折，管盒抵接在两个立板之间，立板的弯折端部抵接在管盒远离管体内壁的一侧。

通过采用上述技术方案，在对顶管装置进行施工的过程中，若管盒中的第一管线发生了破损或错位，可以将管盒从两个立板之间抽出，并对第一管线进行更换或调整，达到了方便检修第一管线的目的。

可选的，所述管盒靠近工作井的端部固定连接有固定块，固定块上设置有弹簧和卡块，固定块与靠近管盒的一侧相邻的侧壁上开设有凹槽，卡块通过凹槽与固定块滑动连接，弹簧设置在凹槽内，弹簧固定连接在卡块与固定块之间，管盒靠近接收井的端部开设有连接槽，连接槽内壁开设有卡槽，固定块通过连接槽插接在管盒靠近接收井的端部内，卡块通过卡槽卡接在管盒靠近接收井的端部内。

通过采用上述技术方案，在安装管体组成管组的过程中，可以按压卡块至连接槽内，此时弹簧会被压缩，在管体继续向地下顶进的同时固定块会向连接槽内继续滑入，直至卡块通过卡槽卡接在管盒靠近接收井的端部内，最终每个管体中的管盒都会连接在一起；在安装完成顶管装置后，操作人可以从接收井取出机头，然后将连接在一起的多个管盒沿着立板的长度方向整体抽出或推出，无需逐个单独拆出，操作节省时间，达到了进一步提高顶管装置施工效率的目的。

可选的，所述管盒靠近接收井的端部包括连接块和拆卸座，拆卸座可拆卸连接在连接块靠近接收井的一侧，卡槽位于连接块内，卡块抵接在拆卸座靠近连接块的一侧。

通过采用上述技术方案，在将管盒整体从立板之间取出后，可以将拆卸座从连接座上取下来，然后将可以从连接块的卡槽中取出卡块，此时管盒可以逐个分开，能够对管盒和第一管线进行重复利用，达到了节省材料的目的。

可选的，所述卡块远离弹簧的一侧由接收井向工作井的方向、由固定块外向固定块内倾斜。

通过采用上述技术方案，在将管体向地下顶入的过程中，随着管体由接收井向工作井的方向移动，固定块会由于卡块倾斜面的设置而自动慢慢压缩弹簧并进入接收槽中，此时无需手动按压卡块，能够方便操作人进行管线连接，从而达到了方便操作人顶管装置施工的目的。

可选的，所述立板长度小于管体，立板设置有多组，多组立板沿管体长度方向分布。

通过采用上述技术方案，再将多个管盒从立板之间移出的过程中，管盒会相对立板移动，由于立板的长度较小，因此立板与管盒接触的面积较小，从而使管盒与立板之间的摩擦力较小，达到了操作人将管盒从立板之间移出更加省力的目的。

可选的，所述立板的弯折部靠近管盒的一侧转动连接有辊轮，辊轮与管体长度方向垂直，辊轮靠近管盒的一侧与管盒抵接，辊轮设置有多个，多个辊轮沿管体长度方向分布。

通过采用上述技术方案，在将管盒从立板之间移出的过程中，管盒会抵接在辊轮上并相对立板移动，此时管盒会带动辊轮发生转动，辊轮发生转动后能够减小立板对管盒移动的阻力，此时需要更小的力便能将管盒从立板之间取出，达到了方便从立板之间取出管盒的目的。

可选的，所述管盒位于管体内壁的上部。

通过采用上述技术方案，由于管体埋在地下，因此管体内部的下部会有积水，管盒放置在管体内壁的上部会减小管盒内进水的可能性，从而能够减小由于泡水而损坏第一管线的可能性，达到了减小顶管装置损坏的目的。

一种顶管装置的施工方法，包括以下步骤：

s1、将第二连接件与管组靠近工作井的管体内的第一管线断开连接；

s2、将待顶入地下的管体放置在千斤顶与管组靠近工作井的管体之间；

s3、控制千斤顶将待顶入地下的管体从工作井向接收井方向顶入地下；

s4、调节卡块卡接在卡槽中；

s5、通过第一连接件连接待顶入地下的管体内的第一管线与管组靠近工作井的管体内的第一管线，通过第二连接件连接第一管线与第二管线。

通过采用上述技术方案，在使用过程中，卡块卡接在卡槽中后，两个相邻的管盒便能连接在一起，此时能够减小由于两个管盒分离而拽断第一连接件的可能性，从而使第一连接件和第一管线损坏的可能性变小，达到了减小顶管装置被损坏的可能性的目的。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置机头、管体、第一管线、第一连接件、第二连接件和第二管线，在向地下顶入管体前，操作人无需将第一管线穿过新的管体并将第一管线移动至地面上与控制装置连接，达到了提高顶管装置施工效率的目的；

2.通过设置固定块、弹簧和卡块，在安装完成顶管装置后，操作人可以将连接在一起的多个管盒沿着立板的长度方向整体抽出或推出，无需逐个单独拆出，达到了进一步提高顶管装置施工效率的目的；

3.通过将卡块卡接在卡槽中，两个相邻的管盒便能连接在一起，从而使第一连接件和第一管线损坏的可能性变小，达到了减小顶管装置被损坏的可能性的目的。

附图说明

图1是现有技术的顶管装置的结构示意图；

图2是本申请实施例的顶管装置的结构示意图；

图3是图2的a部的局部放大图；

图4是图2的b部的局部放大图；

图5是本申请实施例的顶管装置的剖面图；

图6是图5的c部的局部放大图；

图7是图5的d部的局部放大图。

附图标记说明：1、地面；11、工作井；12、接收井；2、机头；3、管体；4、千斤顶；5、第一管线；51、第一注水管；52、第一排泥管；53、第一电缆；6、第一连接件；61、第一电连件；62、第一快速接头；7、第二连接件；71、第二电连件；72、第二快速接头；8、第二管线；81、第二注水管；82、第二排泥管；83、第二电缆；9、管盒；91、连接槽；92、连接块；93、拆卸座；931、上座；932、下座；933、螺栓；94、横条；10、立板；101、辊轮；13、固定块；131、弹簧；132、卡块；133、凹槽。

具体实施方式

以下结合附图2-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种顶管装置。参照图2，顶管装置用于安装在地面1下方，地面1上挖有竖直的工作井11和接收井12，顶管装置安装在工作井11与接收井12之间的地下；顶管装置包括机头2和管组，机头2和管组位于工作井11与接收井12之间的地下内，机头2用于打碎和排出地下的淤泥，管组一端与机头2连接，管组远离机头2的端口位于工作井11内；管组包括多个管体3，多个管体3沿管组长度方向依次连通，管组远离机头2的端口上抵接有用于将管体3从工作井11向靠近接收井12的方向顶入地下的千斤顶4，千斤顶4设置在工作井11内。在使用过程中，操作人首先通过千斤顶4将机头2从工作井11向接收井12的方向顶入地下，接着操作人将管体3逐个顶入地下中组成管组，最终将机头2从接收井12中取出，便完成了顶管装置的安装。

参照图2和图3，管体3内连接有多个第一管线5，第一管线5包括第一注水管51、第一排泥管52和第一电缆53，第一注水管51用于把机头2挖出的泥土打湿，第一排泥管52用于将泥浆排出顶管装置，第一电缆53用于为顶管装置工作供电，第一注水管51、第一排泥管52和第一电缆53均设置有若干个；两个相邻第一管线5之间可拆卸连接有第一连接件6，第一连接件6包括第一电连件61和第一快速接头62，第一电连件61用于连接两个相邻管体3内的电缆，第一快速接头62用于连接两个相邻管体3内的排泥管和连接两个相邻管体3内的注水管。

参照图2和图4，靠近机头2的管体3内的第一管线5靠近机头2的端部与机头2连接，远离机头2的管体3内的第一管线5远离机头2的端部设置有第二连接件7和第二管线8，第二管线8一端与第二连接件7连接，第二管线8远离第二连接件7的端部连接有用于控制第一管线5和第二管线8工作的控制装置，第二管线8包括第二注水管81、第二排泥管82和第二电缆83，第二连接件7与第一连接件6结构相同，第二连接件7包括第二电连件71和第二快速接头72，第二电连件71用于连接远离机头2的管体3内的第一电缆53与第二电缆83，第一快速接头62用于连接远离机头2的管体3内的第一注水管51与第二注水管81和连接远离机头2的管体3内的第一排泥管52与第二排泥管82，第二连接件7与远离机头2的管体3内的第一管线5可拆卸连接。

参照图2和图4，在使用过程中，通过千斤顶4将机头2和一个管体3从工作井11向接收井12的方向顶入地下，然后将第二连接件7从第一管线5上拆卸下来，接着将新的管体3放置在千斤顶4与已经顶入地下的管体3之间，此时操作人将新的管体3的第一管线5通过第一连接件6与已经顶入地下的管体3的第一管线5连接，并将第二管线8通过第二连接件7与新的管体3的第一管线5连接，然后控制千斤顶4从管体3远离机头2的端部顶入新的管体3，新的管体3会推动已经顶入地下的管体3与机头2继续向靠近接收井12的方向移动，直至管组连通工作井11与接收井12为止，此时多个管体3会组成管组；在向地下顶入管体3前，操作人无需将第一管线5穿过新的管体3并将第一管线5移动至地面1上与控制装置连接，操作方便省时，达到了提高顶管装置施工效率的目的。

参照图5和图6，管体3内连接有管盒9，管盒9一侧开口，第一管线5连接在管盒9中，第一管线5下方设置有横条94，横条94两端固定连接在管盒9上，横条94设置有多个，多个横条94沿管体3的长度方向分布。由于在顶管装置施工过程中，管体3内的第一管线5会有多个，多个第一管线5均放置在管盒9中，管盒9能够减小第一管线5移动的空间，因此能够减小管线发生缠绕的可能性，此时相邻管体3的第一管线5进行连接时，会较容易的辨清相对应的第一管线5，达到了方便相邻的第一管线5进行连接的目的。

参照图2，管盒9位于管体3内壁的上部，管盒9下侧开口，由于管体3埋在地下，因此管体3内部的下部会有积水，管盒9放置在管体3内壁的上部会减小管盒9内进水的可能性，从而能够减小由于泡水而损坏第一管线5的可能性，达到了减小顶管装置损坏的目的。

参照图2和图3，管体3内壁固定连接有立板10，立板10竖直设置，立板10与管体3长度方向平行，立板10设置有两个，两个立板10沿垂直管盒9长度方向分布，立板10远离管体3内壁的端部向两个立板10相互靠近的方向弯折至水平，管盒9抵接在两个立板10之间，立板10的弯折端部抵接在管盒9远离管体3内壁的一侧。在对顶管装置进行施工的过程中，若管盒9中的第一管线5发生了破损或错位，可以将管盒9从两个立板10之间抽出，并对第一管线5进行更换或调整，达到了方便检修第一管线5的目的。

参照图5和图7，管盒9靠近工作井11的端部固定连接有固定块13，固定块13上设置有弹簧131和卡块132，固定块13与靠近管盒9的一侧相邻的侧壁上开设有凹槽133，卡块132通过凹槽133与固定块13滑动连接，弹簧131设置在凹槽133内，弹簧131固定连接在卡块132与固定块13之间，卡块132能够滑动至卡块132完全位于固定块13内，管盒9靠近接收井12的端部开设有连接槽91，连接槽91内壁开设有卡槽，固定块13通过连接槽91插接在管盒9靠近接收井12的端部内，卡块132通过卡槽卡接在管盒9靠近接收井12的端部内。在安装管体3组成管组的过程中，可以按压卡块132至连接槽91内，此时弹簧131会被压缩，在管体3继续向地下顶进的同时固定块13会向连接槽91内继续滑入，直至卡块132通过卡槽卡接在管盒9靠近接收井12的端部内，最终每个管体3中的管盒9都会连接在一起；在安装完成顶管装置后，操作人可以从接收井12取出机头2，然后将连接在一起的多个管盒9沿着立板10的长度方向整体抽出或推出，无需逐个单独拆出，操作节省时间，达到了进一步提高顶管装置施工效率的目的。

管盒9靠近接收井12的端部包括连接块92和拆卸座93，拆卸座93可拆卸连接在连接块92靠近接收井12的一侧，卡槽位于连接块92内，卡块132抵接在拆卸座93靠近连接块92的一侧，拆卸座93包括上座931、下座932和螺栓933，上座931、连接座和下座932均与螺栓933螺纹连接。在将管盒9整体从立板10之间取出后，可以拆除螺栓933，此时能将拆卸座93从连接座上取下来，然后将可以从连接块92的卡槽中取出卡块132，此时管盒9可以逐个分开，能够对管盒9和第一管线5进行重复利用，达到了节省材料的目的。

参照图5和图7，卡块132远离弹簧131的一侧由接收井12向工作井11的方向、由固定块13外向固定块13内倾斜，卡块132远离弹簧131的一侧靠近工作井11的端部与固定块13靠近卡块132的一侧齐平。在将管体3向地下顶入的过程中，随着管体3由接收井12向工作井11的方向移动，固定块13会由于卡块132倾斜面的设置而自动慢慢压缩弹簧131并进入接收槽中，此时无需手动按压卡块132，能够方便操作人进行管线连接，从而达到了方便操作人顶管装置施工的目的。

参照图6，立板10长度小于管体3，立板10设置有多组，多组立板10沿管体3长度方向分布。再将多个管盒9从立板10之间移出的过程中，管盒9会相对立板10移动，由于立板10的长度较小，因此立板10与管盒9接触的面积较小，从而使管盒9与立板10之间的摩擦力较小，达到了操作人将管盒9从立板10之间移出更加省力的目的。

参照图6，立板10的弯折部靠近管盒9的一侧转动连接有辊轮101，辊轮101水平设置，辊轮101与管体3长度方向垂直，辊轮101靠近管盒9的一侧与管盒9抵接，辊轮101设置有多个，多个辊轮101沿管体3长度方向分布。在将管盒9从立板10之间移出的过程中，管盒9会抵接在辊轮101上并相对立板10移动，此时管盒9会带动辊轮101发生转动，辊轮101发生转动后能够减小立板10对管盒9移动的阻力，此时需要更小的力便能将管盒9从立板10之间取出，达到了方便从立板10之间取出管盒9的目的。

本申请实施例一种顶管装置及其施工方法的实施原理为：在使用过程中，通过千斤顶4将机头2和一个管体3从工作井11向接收井12的方向顶入地下，然后将第二连接件7从第一管线5上拆卸下来，接着将新的管体3放置在千斤顶4与已经顶入地下的管体3之间，此时操作人将新的管体3的第一管线5通过第一连接件6与已经顶入地下的管体3的第一管线5连接，并将第二管线8通过第二连接件7与新的管体3的第一管线5连接，然后控制千斤顶4从管体3远离机头2的端部顶入新的管体3，新的管体3会推动已经顶入地下的管体3与机头2继续向靠近接收井12的方向移动，直至管组连通工作井11与接收井12为止；在向地下顶入管体3前，操作人无需将第一管线5穿过新的管体3并将第一管线5移动至地面1上与控制装置连接，操作方便省时，达到了提高顶管装置施工效率的目的。。

一种顶管装置的施工方法，参照图2和图4，包括以下步骤：

s1、将第二连接件7与管组靠近工作井11的管体3内的第一管线5断开连接；

s2、将待顶入地下的管体3放置在千斤顶4与管组靠近工作井11的管体3之间；

s3、控制千斤顶4将待顶入地下的管体3从工作井11向接收井12方向顶入地下；

s4、调节卡块132卡接在卡槽中；

s5、通过第一连接件6连接待顶入地下的管体3内的第一管线5与管组靠近工作井11的管体3内的第一管线5，通过第二连接件7连接第一管线5与第二管线8。

参照图3和图7，在使用过程中，卡块132卡接在卡槽中后，两个相邻的管盒9便能连接在一起，此时能够减小由于两个管盒9分离而拽断第一连接件6的可能性，从而使第一连接件6和第一管线5损坏的可能性变小，达到了减小顶管装置被损坏的可能性的目的。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。