格栅式非开挖顶管掘进设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种格栅式非开挖顶管掘进设备。格栅式非开挖顶管掘进设备，包括顶管油缸及其液压站、砼管、吊车、外顶铁、护套、导向砼管、顶管加力装置、格栅顶冲工作头或前冲式顶冲工作头以及安置在格栅顶冲工作头或前冲式顶冲工作头下面的导轨。格栅顶冲工作头由焊接为一体的顶冲头外圈、顶冲头内圈和格栅组成，顶冲头外圈的一个端面设有刀口，顶冲头的底部设有能通过导轨的通透窗口；顶管加力装置由油缸顶铁、加力油缸和活塞杆顶铁组成。本实用新型专利技术适用于非露天开挖掘进穿越铁路、公路、古建筑物、植被保护层或小河流的隧洞；能够有效地控制作业面土层溜坍，减少地表变形，达到安全、高效、文明、环保施工目的。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种非露天挖掘隧洞的掘进设备，特别是一种格栅式非开挖顶管掘进设备。
技术介绍
随着我国铁路建设的飞速发展，下行横穿铁路线的非露天开挖的隧洞工程越来越多，对于这些分散的小型(直径0. 8-3. 0米涵洞)工程长期以来都是采用轨束梁、工字钢、军便梁加固线路后进行顶进施工，按正常情况每个工点施工至少需要分别五次封锁线路，施工期间列车须限速25-45公里/小时运行，尤其是线路上进行人工挖便梁支墩孔桩，直接破坏路基的稳定，影响铁路运输秩序和安全生产。 对于长度较大的隧洞工程也有采用旋转刀盘掘进机的施工方法，但施工期间更换刀盘复杂、困难，特别是顶推与刀盘旋转经常不同步会导致刀盘旋转时间超长，易形成空洞，导致冒顶塌方；如遇突来障碍或土体变化，刀盘不能旋转切割，甚至损坏刀盘；掘进过程中易产生偏差需经常进行纠偏，纠偏后管子会与土体产生缝隙，导致土体易下沉；刀盘直径比管体大，会产生缝隙，长时间顶推管子会导致土体沉降。
技术实现思路
本技术的目的是提供了一种非露天挖掘隧洞并可防止隧洞地表变形、施工安全可靠的格栅式非开挖顶管掘进设备；适用于非露天开挖掘进穿越铁路、公路、古建筑物、植被保护层或小河流的隧洞。 为解决上述技术问题，本技术的技术方案是一种格栅式非开挖顶管掘进设备，包括顶管油缸及其液压站、砼管、吊车、外顶铁、护套、顶管加力装置、导向砼管、格栅顶冲工作头或前冲式顶冲工作头以及安置在格栅顶冲工作头或前冲式顶冲工作头下面的导轨。 所述格栅顶冲工作头由焊接为一体的顶冲头外圈、顶冲头内圈和格栅组成，顶冲头外圈的外径与所述导向砼管外径相等，顶冲头内圈的内径与导向砼管内径相等；顶冲头外圈垂直于轴线的一个端面设有刀口，格栅与顶冲头外圈带刀口端的内侧及顶冲头内圈的端头焊接为一体；顶冲头外圈垂直于轴线的另一个端面设有企口接头，格栅顶冲工作头的底部设有能通过所述导轨的长方形通透窗口 。 所述前冲式顶冲工作头由焊接为一体的前冲式顶冲头外圈、顶冲头内圈和格栅组成，前冲式顶冲头外圈与轴线夹角为a =40° -70°的一个端面设有刀口，格栅与前冲式顶冲头外圈带刀口端的内侧及顶冲头内圈的端头焊接为一体；前冲式顶冲头外圈垂直于轴线的另 一个端面设有企口接头。 所述砼管和导向砼管为中空圆柱形，砼管和导向砼管的端面设有企口接头或平口接头；在两根砼管的接头处设有护套。 所述顶管加力装置由油缸顶铁、安装在油缸顶铁外圈内侧周边的加力油缸和活塞杆顶铁组成；活塞杆顶铁的一端紧固装有套入油缸顶铁外圈的套管，套管的内圈与油缸顶铁的外圈滑动配合，加力油缸的活塞杆端头顶住活塞杆顶铁；活塞杆顶铁和油缸顶铁的外径与所述砼管外径相等，活塞杆顶铁和油缸顶铁的端面设有与砼管端面相配合的企口接头或平口接头。 所述外顶铁的外径与砼管外径相等，外顶铁端面的企口接头或平口接头与砼管端面相配合，外顶铁包括圆环形外顶铁或半圆形外顶铁；圆环形外顶铁或半圆形外顶铁的宽度相等并小于顶管油缸及加力油缸的行程。 所述格栅顶冲工作头的企口接头是由顶冲头外圈和顶冲头内圈组成的顶冲头内凹企口，顶冲头内凹企口与所述导向砼管的砼外凸企口配合套接；所述前冲式顶冲工作头的企口接头是由前冲式顶冲头外圈和顶冲头内圈组成的顶冲头内凹企口，顶冲头内凹企口与所述导向砼管的砼外凸企口配合套接。 所述活塞杆顶铁、油缸顶铁、圆环形外顶铁或砼管端面的企口接头包括一端的外凸企口和另一端的内凹企口，外凸企口与内凹企口配合套接。 所述活塞杆顶铁、油缸顶铁、圆环形外顶铁或砼管端面的平口接头包括一端带密封环的圆锥平口接头和另一端带钢圈的平口接头，钢圈的外径与砼管外径相等，钢圈的内径与带密封环的圆锥平口接头配合套接。 本技术的有益效果是 1.本技术适用于非露天开挖掘进穿越铁路、公路、古建筑物、植被保护层或小河流的隧洞，隧洞的直径为0. 8-4.0米；掘进穿越铁路的隧洞时，不需要采用轨束梁、工字钢、军便梁加固铁路线路后进行顶进施工，避免因进行人工挖便梁支墩孔桩，直接破坏路基的稳定，影响铁路运输秩序和安全生产。 2.能够有效地控制作业面土层溜坍，消除了管道周围与土体之间的空隙，保持原状土体的基本状况，从而最大限度减少地表变形对周边建筑物的不利影响，最大程度降低安全风险，达到安全、高效、文明、环保施工目的。 3.由于在管底铺设了导轨，因此在顶进时不会产生偏差；顶冲工作头设有格栅板，避免了迎面土体的塌方；格栅板灵活多变如遇突来障碍可人工排除，不影响连续施工。 4.紧随导向砼管和格栅顶冲工作头，设有顶管加力装置，解决了位于隧洞外端工作井的顶管油缸推进阻力过大的难题。附图说明图1是非露天开挖掘进铁路涵洞的施工剖面示意图。 图2是格栅式非开挖顶管掘进设备施工示意图。 图3是格栅顶冲工作头的结构示意图。 图4是图3的右视图。 图5是前冲式顶冲工作头的结构示意图。 图6是顶管加力装置的结构示意图(A-A剖视)。 图7是图6的B-B剖视图(旋转90° )。 图8是圆环形外顶铁的结构示意图。 图9是半圆形外顶铁的示意图。 图10是圆环形外顶铁的平口接头示意图。 图11是砼管的企口接头示意图。 图12是砼管的平口接头示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。 实施例1如图1-10所示一种格栅式非开挖顶管掘进设备，包括顶管油缸1及其液压站、砼管3和吊车，还包括圆环形外顶铁2、护套5、顶管加力装置6、导向砼管7、格栅顶冲工作头8以及安置在格栅顶冲工作头8下面的导轨4。 格栅顶冲工作头8由焊接为一体的顶冲头外圈12、顶冲头内圈13和格栅14组成，顶冲头外圈12的外径与所述砼管3外径相等，顶冲头内圈13的内径与砼管3内径相等；顶冲头外圈12垂直于轴线的一个端面设有刀口 15，格栅14与顶冲头外圈12带刀口端的内侧及顶冲头内圈13的端头焊接为一体；顶冲头外圈12垂直于轴线的另一个端面设有企口接头，格栅顶冲工作头8的底部设有能通过所述导轨4的长方形通透窗口 16。 砼管3为中空圆柱形，砼管3的端面设有企口接头或平口接头；在两根砼管3的接头处设有护套5。 顶管加力装置6由油缸顶铁24、安装在油缸顶铁24外圈内侧周边的加力油缸23和活塞杆顶铁21组成；所述活塞杆顶铁21的一端紧固装有套入油缸顶铁24外圈的套管22，套管22的内圈与油缸顶铁24的外圈滑动配合，加力油缸23的活塞杆端头顶住活塞杆顶铁21 ;活塞杆顶铁21和油缸顶铁24的外径与所述砼管3外径相等，活塞杆顶铁21和油缸顶铁24的端面设有与砼管3端面相配合的企口接头。 外顶铁的外径与砼管3外径相等，外顶铁端面的企口接头与砼管3端面的企口接头相配合，外顶铁包括圆环形外顶铁2或半圆形外顶铁27 ;圆环形外顶铁2或半圆形外顶铁27的宽度相等并小于顶管油缸1及加力油缸23的行程。 格栅顶冲工作头8的企口接头是由顶冲头外圈12和顶冲头内圈13组成的顶冲头内凹企口 17，顶冲头内凹企口 17与所述导向砼管7的砼外凸企口 18配合套接。 活塞杆顶铁21、油缸顶铁24、圆环形外顶铁2或砼管3端面的企口接头包括一端的外凸企口 25和另一端的内凹企口 26，外凸企口 25与内凹企口 26配合套接。 采用上述格栅式非开挖顶管掘进设备的非开挖顶冲法隧洞掘进工艺，其步骤如下 [1]在待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种格栅式非开挖顶管掘进设备，包括顶管油缸（１）及其液压站、砼管（３）和吊车，其特征在于：还包括外顶铁、护套（５）、顶管加力装置（６）、导向砼管（７）、格栅顶冲工作头（８）或前冲式顶冲工作头（２０）以及安置在格栅顶冲工作头（８）或前冲式顶冲工作头（２０）下面的导轨（４）；所述格栅顶冲工作头（８）由焊接为一体的顶冲头外圈（１２）、顶冲头内圈（１３）和格栅（１４）组成，顶冲头外圈（１２）的外径与所述导向砼管（７）外径相等，顶冲头内圈（１３）的内径与导向砼管（７）内径相等；顶冲头外圈（１２）垂直于轴线的一个端面设有刀口（１５），格栅（１４）与顶冲头外圈（１２）带刀口端的内侧及顶冲头内圈（１３）的端头焊接为一体；顶冲头外圈（１２）垂直于轴线的另一个端面设有企口接头，格栅顶冲工作头（８）的底部设有能通过所述导轨（４）的长方形通透窗口（１６）；所述前冲式顶冲工作头（２０）由焊接为一体的前冲式顶冲头外圈（１９）、顶冲头内圈（１３）和格栅（１４）组成，前冲式顶冲头外圈（１９）与轴线夹角为α＝４０°－７０°的一个端面设有刀口（１５），格栅（１４）与前冲式顶冲头外圈（１９）带刀口端的内侧及顶冲头内圈（１３）的端头焊接为一体；前冲式顶冲头外圈（１９）垂直于轴线的另一个端面设有企口接头；所述砼管（３）和导向砼管（７）为中空圆柱形，砼管（３）和导向砼管（７）的端面设有企口接头或平口接头；在两根砼管（３）的接头处设有护套（５）；所述顶管加力装置（６）由油缸顶铁（２４）、安装在油缸顶铁（２４）外圈内侧周边的加力油缸（２３）和活塞杆顶铁（２１）组成；所述活塞杆顶铁（２１）的一端紧固装有套入油缸顶铁（２４）外圈的套管（２２），套管（２２）的内圈与油缸顶铁（２４）的外圈滑动配合，加力油缸（２３）的活塞杆端头顶住活塞杆顶铁（２１）；活塞杆顶铁（２１）和油缸顶铁（２４）的外径与所述砼管（３）外径相等，活塞杆顶铁（２１）和油缸顶铁（２４）的端面设有与砼管（３）端面相配合的企口接头或平口接头；所述外顶铁的外径与砼管（３）外径相等，外顶铁端面的企口接头或平口接头与砼管（３）端面相配合，外顶铁包括圆环形外顶铁（２）或半圆形外顶铁（２７）；圆环形外顶铁（２）或半圆形外顶铁（２７）的宽度相等并小于顶管油缸（１）及加力油缸（２３）的行程。...

【技术特征摘要】
一种格栅式非开挖顶管掘进设备，包括顶管油缸(1)及其液压站、砼管(3)和吊车，其特征在于还包括外顶铁、护套(5)、顶管加力装置(6)、导向砼管(7)、格栅顶冲工作头(8)或前冲式顶冲工作头(20)以及安置在格栅顶冲工作头(8)或前冲式顶冲工作头(20)下面的导轨(4)；所述格栅顶冲工作头(8)由焊接为一体的顶冲头外圈(12)、顶冲头内圈(13)和格栅(14)组成，顶冲头外圈(12)的外径与所述导向砼管(7)外径相等，顶冲头内圈(13)的内径与导向砼管(7)内径相等；顶冲头外圈(12)垂直于轴线的一个端面设有刀口(15)，格栅(14)与顶冲头外圈(12)带刀口端的内侧及顶冲头内圈(13)的端头焊接为一体；顶冲头外圈(12)垂直于轴线的另一个端面设有企口接头，格栅顶冲工作头(8)的底部设有能通过所述导轨(4)的长方形通透窗口(16)；所述前冲式顶冲工作头(20)由焊接为一体的前冲式顶冲头外圈(19)、顶冲头内圈(13)和格栅(14)组成，前冲式顶冲头外圈(19)与轴线夹角为α＝40°-70°的一个端面设有刀口(15)，格栅(14)与前冲式顶冲头外圈(19)带刀口端的内侧及顶冲头内圈(13)的端头焊接为一体；前冲式顶冲头外圈(19)垂直于轴线的另一个端面设有企口接头；所述砼管(3)和导向砼管(7)为中空圆柱形，砼管(3)和导向砼管(7)的端面设有企口接头或平口接头；在两根砼管(3)的接头处设有护套(5)；所述顶管加力装置(6)由油缸顶铁(24)、安装在油缸顶铁(24)外圈内侧周边的加力油缸(23)和活塞杆顶铁(21)组成；所述活塞杆顶铁(21)的一端紧固装有套入油缸顶铁(24)外圈的套管(22)，套管(22)的内圈与油缸顶铁(24)的外圈滑动配合，加力油...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭壮，
申请(专利权)人：郭壮，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]