超长距离小断面硬岩顶管铺设装置的制作方法

本技术涉及管节铺设，具体来说，涉及超长距离小断面硬岩顶管铺设装置。

背景技术：

1、随着城市地下工程建设的大量推广，越来越多的城市地下管道工程需穿越坚硬地层，面临小断面坚硬岩层掘进的问题，城市地下管道工程往往位于人口、建构筑物密集区域，传统施工采用明挖法、传统钻爆法或者悬臂掘进机法等。

2、针对现有技术存在以下问题：

3、1、现有技术中的超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，在使用过程中爆炸产生的振动和噪声会对周围人居和建构筑物造成较大影响，且由于城市地下管道工程小断面面积较小，爆破破岩的方式不利于断面控制，导致了爆破破岩在城市地下工程中受到较大限制，而常规顶管施工主要适用软土地层，无法满足长距离岩石顶管的施工要求。

4、2、现有技术中的超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，在使用过程中通过刀圈刃部破碎石岩，然而该滚刀刀圈的结构强度和耐磨性能都不高，则在破碎石岩时，刀圈需要承受巨大的载荷和冲击，同时承受石岩剧烈的摩擦和高温，如此，刀圈容易产生磨损，甚至崩坏产生缺口，致使刀具失去破岩能力，造成刀具的报废，大大降低了刀具的使用寿命。

技术实现思路

1、针对相关技术中的问题，本实用新型提出超长距离小断面硬岩顶管铺设装置及施工工艺，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

2、为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

3、超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，包括底座，所述底座顶部固定连接有支撑架，所述支撑架顶部固定安装有顶管机，所述顶管机正表面设置连接有液压推杆，所述顶管机正前方设置连接有顶进轨道，所述顶进轨道上表面设置连接有管节，所述顶进轨道一侧设置连接有破碎装置，所述破碎装置顶部设置连接有旋转轴，所述旋转轴顶部设置连接有刀具盘。

4、本实用新型中顶管施工就是借助于主顶和中继间油缸等的推力，把掘进中的顶管机及其随后的管节，按设计要求从一定深度的工作井开始顶到预设的工作井或位置，再把顶管机取出的一种敷设地下管道的施工方法。在此基础上，本工法采用分块式的复合式刀盘，配置强有力的破碎装置，将开挖下来的石渣破碎后通过泥水循环系统运至洞外。同时，运用长距离精确导向技术、触变泥浆减阻技术、应力监测、地中对接等关键技术，结合精准调向、管壁外侧沉渣清理等有效手段实现超长距离小断面硬岩顶管的施工。

5、优选的，所述刀具盘正表面设置连接有刀具轴座，所述刀具轴座内部设置连接有内螺纹，所述刀具轴座内部设置连接有螺纹连接柱，且与刀具轴座构成螺纹可拆卸结构，通过设置的内螺纹和螺纹连接柱，便于刀具轴座与复合式刀具进行拆卸安装。

6、优选的，所述螺纹连接柱顶部设置连接有复合式刀具，所述复合式刀具表面设置连接有加强筋和耐磨层，通过设置的加强筋和耐磨层，便于提高复合式刀具的耐磨性能，延长使用寿命。

7、优选的，所述工作井的尺寸的大小要结合顶管机的设计与工程线路部署确定，根据施工顶进时管节安装数量确定工作的长度一般情况下，工作井为圆形或者长方形，且工作井为长方形结构，长12.5m，宽8m，可以满足一次安装3节管节，同时考虑到部分工作井要求双向顶进，且线路存在一定的夹角，为了兼顾洞门密封及后背墙布置，减少工作井改造工作量并满足施工最小尺寸要求，个别工作井设置为内径12.5m的圆形工作井，通过工作井尺寸的设置，便于实现实现超长距离小断面硬岩顶管的施工。

8、优选的，所述顶管机在掘进时铰接油缸压力值，一般控制在1600kn～1800kn，是是保证设备正常掘进并处在安全范围内，中继间顶力设计值为13000kn，主顶顶力设计值为21000kn，考虑到同时可以安装3节管(两组顶铁)的情况下，主顶油缸及顶铁在工作井内的安全性，经实践，最大顶力不宜超过14000kn为宜，便于保证管道能够顺利贯通和掘进顶进力储备，在掘进过程中共安装6个中继间。在掘进接近贯通时启用3个中继间，即满足施工顶力需求。

9、优选的，所述顶管机在掘进时，开挖断面为3236mm，混凝土管节外侧直径为3170mm，所以混凝土管节与开挖轮廓线存在33mm的超挖间隙，通过开挖断面的直径设置，混凝土管节在推进过程中，间隙内充满膨润土时会产生一定的浮力可以使摩阻力得到很好的控制。

10、优选的，所述在对顶施工过程中，两台设备每50m进行一次贯通测量，在距离对接区50m、30m、15m、5m位置时分别进行一次轴线测量，其中先到达预定位置的顶管机还需测量首节管道的轴线，为对面顶管机施工提供精确数据支持，通过在长距离顶进过程中，具备可回退功能可以大大降低一次性顶进长度，降低可能面临的地质原因等施工风险，提高顶管施工的效率和可靠性，同时在对顶施工中，可以灵活选择对接点，使长距离顶管施工具有更大的自由度，可回退技术使单洞顶管施工长度大大增长，也极大地减少工作井的数量，同时壳体、刀盘等可以重复利用，节约施工成本，降低了对环境的影响。

11、一种超长距离小断面硬岩顶管铺设施工工艺，包括以下步骤：

12、步骤1、前期准备，包括临时场地建设、根据地基承载力确定基础的施工方式、地面附属设施安装；

13、步骤2、顶管机安装调试；

14、步骤3，顶管机始发；

15、步骤4、顶进；

16、步骤5、顶力控制；

17、步骤6，测量导向及纠偏；

18、步骤7、管道贯通；

19、步骤8、主机接收。

20、在超长距离顶管施工过程中，对顶施工达到预设位置或者遇到不可控因素需要在洞内回退时，首先将中继间从前至后依次拆卸和闭合，并完成洞内管线和其它物品的拆卸并运出洞外；将后配套逐节运出洞外，刀盘中心块与边块分离后，将主机的内盾和扩径盾分离；安装主机回退的轮对和回退需要的卷扬机，将主机从洞内运出至始发井；完成主机回退后，将刀盘边块和扩径盾依次拆卸并运出至始发井吊至洞外，回退工作完成。

21、本实用新型的有益效果为：

22、1、该超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，通过顶管机、液压推杆、破碎装置的设置，在使用过程中，借助于顶管机主顶和中继间油缸、液压推杆等的推力，把掘进中的顶管机及其随后的管节，按设计要求从一定深度的工作井开始顶到预设的工作井或位置，在此基础上，再采用复合式刀盘，配置强有力的破碎装置，将开挖下来的石渣破碎后通过泥水循环系统运至洞外，同时，运用长距离精确导向技术、触变泥浆减阻技术、应力监测、地中对接等关键技术，结合精准调向、管壁外侧沉渣清理等有效手段实现超长距离小断面硬岩顶管的施工。

23、2、该超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，通过刀具轴座、内螺纹、螺纹连接柱、复合式刀盘、加强筋、耐磨层的设置，在使用过程中，复合式刀具通过刀具轴座内部的内螺纹与螺纹连接柱形成螺纹活动安装，便于拆卸更换，同时刀具上设置有加强筋和耐磨层，可以提高带锯的耐磨性能，加强筋可以提高刀具盘的结构强度，从而延长刀具的使用寿命。

技术特征：

1.超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）顶部固定连接有支撑架（2），所述支撑架（2）顶部固定安装有顶管机（3），所述顶管机（3）正表面设置连接有液压推杆（4），所述顶管机（3）正前方设置连接有顶进轨道（5），所述顶进轨道（5）上表面设置连接有管节（6），所述顶进轨道（5）一侧设置连接有破碎装置（7），所述破碎装置（7）顶部设置连接有旋转轴（8），所述旋转轴（8）顶部设置连接有刀具盘（9）。

2.根据权利要求1所述的超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，其特征在于，所述刀具盘（9）正表面设置连接有刀具轴座（10），所述刀具轴座（10）内部设置连接有内螺纹（1001），所述刀具轴座（10）内部设置连接有螺纹连接柱（11），且与刀具轴座（10）构成螺纹可拆卸结构。

3.根据权利要求2所述的超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，其特征在于，所述螺纹连接柱（11）顶部设置连接有复合式刀具（12），所述复合式刀具（12）表面设置连接有加强筋（1201）和耐磨层（1202）。

4.根据权利要求3所述的超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，其特征在于，工作井为圆形或者长方形，且工作井为长方形结构，长12.5m，宽8m，满足一次安装3节管节（6），个别工作井设置为内径12.5m的圆形工作井。

5.根据权利要求4所述的超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，其特征在于，所述顶管机（3）在掘进时铰接油缸压力值控制在1600kn-1800kn，中继间顶力设计值为13000kn，主顶顶力设计值为21000kn，最大顶力不超过14000kn。

6.根据权利要求5所述的超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，其特征在于，所述顶管机（3）在掘进时开挖断面为3236mm，混凝土管节（6）外侧直径为3170mm，所以混凝土管节与开挖轮廓线存在33mm的超挖间隙。

技术总结本技术公开了一种超长距离小断面硬岩顶管铺设装置，包括底座，所述底座顶部固定连接有支撑架，所述支撑架顶部固定安装有顶管机，所述顶管机正表面设置连接有液压推杆，通过顶管机、液压推杆、破碎装置的设置，在使用过程中，借助于顶管机主顶和中继间油缸、液压推杆等的推力，把掘进中的顶管机及其随后的管节，按设计要求从一定深度的工作井开始顶到预设的工作井或位置，在此基础上，再采用复合式刀盘，配置强有力的破碎装置，将开挖下来的石渣破碎后通过泥水循环系统运至洞外，同时，运用长距离精确导向技术、触变泥浆减阻技术、应力监测、地中对接等关键技术，结合精准调向、管壁外侧沉渣清理等有效手段实现超长距离小断面硬岩顶管的施工。技术研发人员：许建雄,刘贵,粱志文,朱子翰,王冠受保护的技术使用者：江苏和弘建设有限公司技术研发日：20230908技术公布日：2024/7/18