專利名稱：一種管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管頂進(jìn)方法及其頂管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管頂進(jìn)方法及其頂管裝置，屬于非開(kāi)挖地下管道鋪設(shè)施工領(lǐng)域。
目前在管道頂進(jìn)中為增大頂進(jìn)距離，均把頂進(jìn)運(yùn)動(dòng)中的隨管道的加長(zhǎng)而逐漸加大的管道與土之間的摩擦力，作為須克服的對(duì)管道頂進(jìn)起阻礙作用的力。為克服此力加大頂進(jìn)距離，現(xiàn)做法多從減低側(cè)面阻力方面著手，采取各種側(cè)面減阻措施，及采用設(shè)立中繼井增加推力的方法。但不論何種減阻措施，阻力總是存在的且隨頂進(jìn)距離增加而增大。
以上所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管頂進(jìn)方法，其特征在于所述的直線頂管頂進(jìn)方法，其步驟依次如下A1、向位于工具管中節(jié)2和后節(jié)3上的各套增阻裝置內(nèi)的液壓囊4施加液體或氣體壓力，使增阻部件5與土層7擠緊；B1、向聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)1和中節(jié)2的液壓缸組供壓，推動(dòng)工具管前節(jié)1向前切入土層7；C1、卸除工具管前節(jié)1與中節(jié)2聯(lián)結(jié)的液壓缸組的頂進(jìn)推力；D1、放松工具管中節(jié)2與土層7的各套增阻裝置內(nèi)的液壓囊4的壓力，使增阻部件5與土層7的接觸放松；E1、加大工具管前節(jié)1與中節(jié)2聯(lián)結(jié)的液壓缸組的拉力，同時(shí)增加工具管中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)的液壓缸組的頂進(jìn)推力，使工具管中節(jié)2向前運(yùn)動(dòng)；F1、向工具管中節(jié)2周邊上的各套增阻裝置內(nèi)的液壓囊4施加液體或氣體壓力，使增阻部件5與土層7擠緊；G1、卸除工具管中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)液壓缸組的頂進(jìn)推力；H1、放松工具管后節(jié)3與土層7的各套增阻裝置內(nèi)的液壓囊4的壓力，使增阻部件5與土層7的接觸放松；I1、加大工具管中節(jié)2與后節(jié)3聯(lián)結(jié)的液壓缸組的拉力，使工具管后節(jié)3向前運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一次頂進(jìn)距離；J1、重復(fù)上述步驟，使工具管在土層7中自行驅(qū)動(dòng)前進(jìn)，配合傳統(tǒng)挖土方法，在土層7中形成一條通道8；所述的彎曲頂管頂進(jìn)方法，其步驟依次如下A2、同直線頂管頂進(jìn)方法步驟A1；B2、可分為以下幾種狀況頂進(jìn)；
當(dāng)向左頂進(jìn)時(shí)，加大位于聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)1與中節(jié)2右側(cè)液壓缸組的推力，推動(dòng)工具管前節(jié)1左轉(zhuǎn)彎切入土層7，實(shí)現(xiàn)工具管前節(jié)1向左頂進(jìn)；當(dāng)向右頂進(jìn)時(shí)，加大位于聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)1與中節(jié)2左側(cè)液壓缸6的推力，推動(dòng)工具管前節(jié)1右轉(zhuǎn)彎切入土層7，實(shí)現(xiàn)工具管前節(jié)1向右頂進(jìn)；當(dāng)向上頂進(jìn)時(shí)，加大位于聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)1與中節(jié)2下側(cè)液壓缸6的推力，推動(dòng)工具管前節(jié)1上轉(zhuǎn)彎切入土層7，實(shí)現(xiàn)工具管前節(jié)1向上頂進(jìn)；當(dāng)向下頂進(jìn)時(shí)，加大位于聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)1與中節(jié)2上側(cè)液壓缸6的推力，推動(dòng)工具管前節(jié)1下轉(zhuǎn)彎切入土層7，實(shí)現(xiàn)工具管前節(jié)1向下頂進(jìn)；C2～J2同直線頂管頂進(jìn)方法步驟C1～J1。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管頂進(jìn)方法，其特征在于采用彎曲頂管頂進(jìn)方法時(shí)，在快速轉(zhuǎn)彎或轉(zhuǎn)彎半徑較小時(shí)，先行在工具管中節(jié)2和后節(jié)3上，按上述彎曲頂進(jìn)方法進(jìn)行，爾后再按照彎曲頂管頂進(jìn)方法的操作步驟依次進(jìn)行。
根據(jù)該方法所設(shè)計(jì)的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其特征在于它是由可伸縮式的工具管體，工具管體是由工具管前節(jié)1、中節(jié)2、后節(jié)3互相嵌套成一整體工具管，工具管前節(jié)1的最前端帶有環(huán)形刃腳，在工具管內(nèi)側(cè)用通常裝配技術(shù)放置的液壓缸6及沿工具管外側(cè)軸向圓環(huán)上分片布置的增阻裝置組成，其增阻裝置包括有可施加液體或氣體壓力的液壓囊4，及由液壓囊4頂起并與土層7緊密接觸的增阻部件5構(gòu)成的增阻部件組。
以上所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其特征在于所述的工具管前節(jié)1與中節(jié)2、中節(jié)2與后節(jié)3的位置上沿工具管內(nèi)側(cè)周邊上、下、左、右分別各配置至少1個(gè)液壓缸6。
以上所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其特征在于在工具管的中節(jié)2和后節(jié)3的外側(cè)圓周上各配置了至少一環(huán)，每環(huán)至少4套增阻裝置，每套增阻裝置內(nèi)有增阻部件5和與其對(duì)應(yīng)的液壓囊4。
以上所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其特征在于所述的增阻部件可采用金屬制成的表面針狀、點(diǎn)狀、魚(yú)鱗狀、瓣?duì)畹脑鲎杵蛟诠ぞ吖苤泄?jié)2和后節(jié)3外側(cè)圓周上每環(huán)至少布置了8塊的楔狀塊體。
根據(jù)本發(fā)明的方法所設(shè)計(jì)管土間增阻驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其工具管中節(jié)的作用可描述為中節(jié)2的第一個(gè)作用是當(dāng)頂進(jìn)時(shí)，中節(jié)2增阻裝置內(nèi)的液壓囊4和增阻部件5與后節(jié)3的增阻裝置內(nèi)的液壓囊4和增阻部件5聯(lián)合作用加大工具管中節(jié)2和后節(jié)3與土層7的總接觸力，為工具管前節(jié)1提供足夠的頂進(jìn)反作用力；設(shè)計(jì)工具管中節(jié)的第二個(gè)作用是中節(jié)2上增阻裝置內(nèi)的液壓囊4和增阻部件5與工具管前節(jié)1外側(cè)與土層7的直接接觸產(chǎn)生的阻力聯(lián)合作用拉動(dòng)工具管后節(jié)3向前運(yùn)動(dòng)；設(shè)計(jì)工具管中節(jié)的第三個(gè)作用是調(diào)整聯(lián)結(jié)前節(jié)1、中節(jié)2的液壓缸組的不同推力，實(shí)現(xiàn)一個(gè)彎曲頂進(jìn)。調(diào)整聯(lián)結(jié)中節(jié)2、后節(jié)3的液壓缸組的不同推力，可再實(shí)現(xiàn)一個(gè)彎曲頂進(jìn)，兩個(gè)彎曲頂進(jìn)的正疊加，可以加快彎曲頂進(jìn)速度。
本發(fā)明所提供的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)(1)消除了制約管道頂進(jìn)長(zhǎng)度的、目前傳統(tǒng)的頂管施工方法中隨管長(zhǎng)增加而增大的對(duì)管道頂進(jìn)起阻礙作用的管與土之間的摩擦力。使得在同一土層中起工具管作用的頂進(jìn)頭在管道頂進(jìn)過(guò)程中阻力基本不變，因此從受力角度出發(fā)，可使管道的頂進(jìn)距離不受限制。(2)通過(guò)調(diào)整聯(lián)結(jié)前節(jié)與中節(jié)、中節(jié)與后節(jié)不同側(cè)向液壓缸組的推力，實(shí)現(xiàn)地下頂管的彎曲頂進(jìn)。(3)提出了一種利用人為增加管道與土之間的阻力作為反作用力推動(dòng)頂管前進(jìn)的新方法，變被動(dòng)減阻為積極增阻。它不同于目前的頂管施工方法中將工作坑內(nèi)的后背梁作為頂進(jìn)反作用力作用點(diǎn)的方法。(4)在土性較好地層，當(dāng)參數(shù)選擇合適時(shí)，可頂進(jìn)出一條無(wú)支護(hù)的地下通道。(5)因?yàn)椴豢紤]將已施工的管道作為頂進(jìn)的反作用力點(diǎn)，管道襯砌的施工方法可采用隨頂進(jìn)隨施工的方法，促動(dòng)管道襯砌系統(tǒng)的改變，如開(kāi)發(fā)強(qiáng)度高、流動(dòng)性好的鋼纖維混凝土襯砌系統(tǒng)和采用鋼絲網(wǎng)水泥、鐵礦渣水泥材料等高強(qiáng)材料的滑模施工工藝等。
此方法可建立起系列的管道增阻自驅(qū)式頂進(jìn)裝置，大量地應(yīng)用到多種管徑的地下管線的鋪設(shè)中。
圖2工具管俯視圖。
權(quán)利要求
1.一種管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管頂進(jìn)方法，其特征在于它是一種靠管土間增阻工具管在土層中自行驅(qū)動(dòng)頂進(jìn)的方法，該方法是在切入土層作用的工具管上，向工具管外側(cè)圓周上的液壓囊施加液體或氣體壓力后頂起增阻部件，使增阻部件與土層緊密接觸形成頂進(jìn)反作用力，同時(shí)通過(guò)工具管內(nèi)部正常工作的液壓缸組的推力，共同推進(jìn)工具管在土層中向前頂進(jìn)，該方法分為直線頂管頂進(jìn)方法和彎曲頂管頂進(jìn)方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管頂進(jìn)方法，其特征在于所述的直線頂管頂進(jìn)方法，其步驟依次如下A1、向位于工具管中節(jié)(2)和后節(jié)(3)上的各套增阻裝置內(nèi)的液壓囊(4)施加液體或氣體壓力，使增阻部件(5)與土層(7)擠緊；B1、向聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)(1)和中節(jié)(2)的液壓缸組供壓，推動(dòng)工具管前節(jié)(1)向前切入土層(7)；C1、卸除工具管前節(jié)(1)與中節(jié)(2)聯(lián)結(jié)的液壓缸組的頂進(jìn)推力；D1、放松工具管中節(jié)(2)與土層(7)的各套增阻裝置內(nèi)的液壓囊(4)的壓力，使增阻部件(5)與土層(7)的接觸放松；E1、加大工具管前節(jié)(1)與中節(jié)(2)聯(lián)結(jié)的液壓缸組的拉力，同時(shí)增加工具管中節(jié)(2)與后節(jié)(3)聯(lián)結(jié)的液壓缸組的頂進(jìn)推力，使工具管中節(jié)(2)向前運(yùn)動(dòng)；F1、向工具管中節(jié)(2)周邊上的各套增阻裝置內(nèi)的液壓囊(4)施加液體或氣體壓力，使增阻部件(5)與土層(7)擠緊；G1、卸除工具管中節(jié)(2)與后節(jié)(3)聯(lián)結(jié)液壓缸組的頂進(jìn)推力；H1、放松工具管后節(jié)(3)與土層(7)的各套增阻裝置內(nèi)的液壓囊(4)的壓力，使增阻部件(5)與土層(7)的接觸放松；I1、加大工具管中節(jié)(2)與后節(jié)(3)聯(lián)結(jié)的液壓缸組的拉力，使工具管后節(jié)(3)向前運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一次頂進(jìn)距離；J1、重復(fù)上述步驟，使工具管在土層(7)中自行驅(qū)動(dòng)前進(jìn)，配合傳統(tǒng)挖土方法，在土層(7)中形成一條通道(8)；所述的彎曲頂管頂進(jìn)方法，其步驟依次如下A2、同直線頂管頂進(jìn)方法步驟A1；B2、可分為以下幾種狀況頂進(jìn)當(dāng)向左頂進(jìn)時(shí)，加大位于聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)(1)與中節(jié)(2)右側(cè)液壓缸組的推力，推動(dòng)工具管前節(jié)(1)左轉(zhuǎn)彎切入土層(7)，實(shí)現(xiàn)工具管前節(jié)(1)向左頂進(jìn)；當(dāng)向右頂進(jìn)時(shí)，加大位于聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)(1)與中節(jié)(2)左側(cè)液壓缸組的推力，推動(dòng)工具管前節(jié)(1)右轉(zhuǎn)彎切入土層(7)，實(shí)現(xiàn)工具管前節(jié)(1)向右頂進(jìn)；當(dāng)向上頂進(jìn)時(shí)，加大位于聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)(1)與中節(jié)(2)下側(cè)液壓缸組的推力，推動(dòng)工具管前節(jié)(1)上轉(zhuǎn)彎切入土層(7)，實(shí)現(xiàn)工具管前節(jié)(1)向上頂進(jìn)；當(dāng)向下頂進(jìn)時(shí)，加大位于聯(lián)結(jié)工具管前節(jié)(1)與中節(jié)(2)上側(cè)液壓缸組的推力，推動(dòng)工具管前節(jié)(1)下轉(zhuǎn)彎切入土層(7)，實(shí)現(xiàn)工具管前節(jié)(1)向下頂進(jìn)；C2～J2同直線頂管頂進(jìn)方法步驟C1～J1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管頂進(jìn)方法，其特征在于采用彎曲頂管頂進(jìn)方法時(shí)，在快速轉(zhuǎn)彎或轉(zhuǎn)彎半徑較小時(shí)，先行在工具管中節(jié)(2)和后節(jié)(3)上，按上述彎曲頂進(jìn)方法進(jìn)行，爾后再按照彎曲頂管頂進(jìn)方法的操作步驟依次進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法所設(shè)計(jì)的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其特征在于它是由可伸縮式的工具管體，工具管體是由工具管前節(jié)(1)、中節(jié)(2)、后節(jié)(3)互相嵌套成一整體工具管，工具管前節(jié)(1)的最前端帶有環(huán)形刃腳，在工具管內(nèi)側(cè)用通常裝配技術(shù)放置的液壓缸(6)及沿工具管外側(cè)軸向圓環(huán)上分片布置的增阻裝置組成，其增阻裝置包括有可施加液體或氣體壓力的液壓囊(4)，及由液壓囊(4)頂起并與土層(7)緊密接觸的增阻部件(5)構(gòu)成的增阻部件組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其特征在于所述的工具管前節(jié)(1)與中節(jié)(2)、中節(jié)(2)與后節(jié)(3)的位置上沿工具管內(nèi)側(cè)周邊上、下、左、右分別各配置至少1個(gè)液壓缸(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其特征在于在工具管的中節(jié)(2)和后節(jié)(3)的外側(cè)圓周上各配置了至少一環(huán)，每環(huán)至少4套增阻裝置，每套增阻裝置內(nèi)有增阻部件(5)和與其對(duì)應(yīng)的液壓囊(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管裝置，其特征在于所述的增阻部件(5)可采用金屬制成的表面針狀、點(diǎn)狀、魚(yú)鱗狀、瓣?duì)畹脑鲎杵蛟诠ぞ吖苤泄?jié)(2)和后節(jié)(3)外側(cè)圓周上每環(huán)至少布置了8塊的楔狀塊體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管土間增阻自驅(qū)動(dòng)頂管頂進(jìn)方法及其頂管裝置,屬于非開(kāi)挖地下管道鋪設(shè)施工領(lǐng)域。該方法是在切入土層的工具管上,向工具管外側(cè)圓周上的液壓囊充氣后頂起增阻部件,使其與土體緊密接觸形成接觸力,同時(shí)通過(guò)工具管內(nèi)部正常工作的液壓缸的推力,共同推進(jìn)工具管在土層中向前頂進(jìn),該方法分為直線頂管頂進(jìn)方法和彎曲頂管頂進(jìn)方法。其頂管裝置是一種可伸縮式的工具管體,工具管體是由工具管前節(jié)、中節(jié)、后節(jié)互相嵌套成一整體工具管,工具管前節(jié)的最前端帶有環(huán)形刃腳,在工具管內(nèi)放置的液壓缸及沿工具管外側(cè)軸向圓環(huán)上分片布置的增阻裝置組成。該方法可建立起系列的管道增阻自驅(qū)式頂進(jìn)裝置,大量地應(yīng)用到多種管徑的地下管線的鋪設(shè)中。
文檔編號(hào)F16L1/028GK1327134SQ01123509
公開(kāi)日2001年12月19日 申請(qǐng)日期2001年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者盧清國(guó) 申請(qǐng)人:盧清國(guó)