一种用于顶管施工的组合式钢管中继间设备及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于顶管施工的组合式钢管中继间设备及施工方法，前顶管后端面与后顶管前，中继间圆钢管位于前顶管、后顶管管中；在中继间圆钢管外壁上套钢环和环形密封圈；密封式充气囊套在钢环外壁处，密封式充气囊套在密封式充气囊的中继间圆钢管外壁上；中继间圆钢管外壁规定位置安装重型万向脚轮；后顶管内壁规定位置安装固定台座；固定螺杆穿过中继间圆钢管后；将千斤顶安装在中继间圆钢管前端内壁圆周上，千斤顶接受座间距焊接在和千斤顶的内壁上。步骤是1）安装中继间设备；2）顶进；3）拆卸中继间圆钢管相关固定部件；4）拉出中继间圆钢管。结构合理、施工方便，止水效果好、拆装方便、成本低，用于长距离顶管顶进施工中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及顶管施工
，更具体涉及一种用于顶管施工的可重复使用组合式钢管中继间装置，同时还涉及一种用于顶管施工的可重复使用组合式钢管中继间装置的施工方法，它适用于长距离和超长距离顶管施工。
技术介绍
顶管施工技术是在不开挖地表的情况下，以液压为动力将顶管机和待铺设的管节在地下逐节顶进，直到顶管接收井的非开挖地下管道敷设施工工艺。其具备施工精度高、适用土质广、适用管径范围广、施工成本较低、对周边环境影响较小等优点。随着我国城市化进程加速，顶管技术广泛应用于城市给排水、煤气、电力、通信等地下管网以及公路、铁路隧道建设中，而大直径圆形钢管是顶管施工中较为常用的一种顶管。在长距离或超长距离顶管施工中，当需要顶进的距离过长时一次顶进有困难，可分成两节或多节采用中继间法顶进。中继间是关键设备，它是分段克服摩阻力的一种施工技术，通过将管道分成数段，分段向前推顶，使主千斤顶的顶力分散，并使每段管道的顶力降低到允许顶力范围内。中继间的选用型式和设置数目直接影响着顶管的质量和顶进速度，并关系着整个工程的投资。在顶管施工中，较为常用的中继间一般由前壳体、千斤顶及后壳体组成。前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内，当管道顶通以后，拆除千斤顶及各种辅件。此种形式的中继间虽安装方便，但止水效果往往不理想，且中继间拆除麻烦，中继间壳体不能重复利用，成本较高。因此，为了更好地在长距离或超长距离顶管施工中运用中继间进行顶力接力，有必要研制一种用于顶管施工的止水效果好、拆装方便、成本低的可重复使用组合式钢管中继间。对现有技术文献检索发现，专利-一种接力顶进钢管的中继间装置(CN201320184836)公开了一种接力顶进钢管的中继间装置，该专利密封性能好，安装方便，操作简单，但成本高，拆除较为麻烦。专利-可拆卸的钢结构中继间(CN200820151762)公开了一种可拆卸的钢结构中继间，该装置在一定程
度上能解决现有钢管、玻璃钢夹砂管等顶管所用中继间存在的易造成安全事故，以及气割下来的部件大多无法再利用，施工成本高等技术问题，但依然存在拆卸麻烦，止水效果差的问题。专利-玻璃钢夹砂管顶管的中继环(CN200720071054)公开了一种玻璃钢夹砂管顶管的中继环，该中继环解决的技术问题是隔明火、易拆卸，但成本较高，止水效果不理想，且不能保证在顶管施工中的应用效果。其他关于顶管中继间专利的报道均未同时解决上述问题。可见，目前尚无能用于顶管施工的止水效果好、拆装方便、成本低的可重复使用组合式钢管中继间。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供了一种重复使用组合式钢管中继间装置，该装置结构合理、止水效果好、拆装方便、可重复使用、成本较低，主要用于长距离或超长距离顶管顶进施工中。该装置直接利用施工中的两根相连顶管作为中继间外壳，节约了施工成本；在两段顶管内安装一段便于装卸的圆钢管作为伸缩套管且圆钢管外壁安装有万向脚轮，配合使用钢环，顶进结束后便于将圆钢管拆卸掉并拉出重复利用；采用组合密封式充气囊将圆钢管和顶管之间的空隙进行密封，具有很好的防水效果。本专利技术的另一个目的是在于提供了一种重复使用组合式钢管中继间装置的施工方法，方法易行，操作简便。在中继间圆钢管内部安装千斤顶，并配合使用千斤顶传力杆、千斤顶接受座等，顶推效果好，通过调节千斤顶传力杆的长度可较为方便地满足施工过程中对顶进距离的要求，适用于中长距离顶管顶进，操作方便。使用固定台座和固定螺杆将中继间圆钢管在顶管上，具有较好的固定效果且操作方便。总之，与目前顶管施工中使用的中继间相比，该装置结构合理、施工方便，止水效果好、拆装方便、可重复使用、成本较低，主要用于长距离或超长距离顶管顶进施工中。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术措施：一种用于顶管施工的可重复使用组合式钢管中继间装置，由前顶管、后顶管、中继间圆钢管、重型万向脚轮(型号：B10-01-075-10-2)、固定台座、固定螺杆、第一A密封式充气囊、千斤顶、千斤顶台座固定螺栓、千斤顶接受座、牵引绳、卷扬机、中继间圆钢管固定螺栓、环形密封圈、千斤顶接受座螺栓、千斤顶传力
杆、钢环、A阀门、A充气加压泵、A加压充气管、A压力表、第二B密封式充气囊、B阀门、B充气加压泵、B加压充气管、B压力表、脚轮螺栓、千斤顶台座、台座固定螺栓、千斤顶底座板、千斤顶固定螺栓、千斤顶底座板、千斤顶固定螺栓组成。其特征在于：前顶管后端面与后顶管前端面相接，中继间圆钢管位于前顶管、后顶管管中的结合部位，中继间圆钢管3/4长的管段位于前顶管中，1/4长的管段位于后顶管中，前顶管、后顶管和中继间圆钢管三者中心轴线重合；在中继间圆钢管外壁上、前顶管后端处套钢环，第一A密封式充气囊套在钢环外壁上，第二B密封式充气囊套在后顶管前端的中继间圆钢管外壁上；二个环形密封圈分别嵌套在钢环内壁的二个环形凹槽中，第一A密封式充气囊内壁与钢环外壁采用结构胶固定粘结，所述的结构胶为A176玻璃胶；在中继间圆钢管外壁、距中继间圆钢管前端面约200mm和600mm横断面处各安装四个重型万向脚轮，各横断面处重型万向脚轮安装位置分别为中继间圆钢管外壁圆周上最下、最上、最左、最右处，重型万向脚轮的万向轮顶在前顶管的内壁上；在后顶管内壁、距后顶管前端面1/4中继间圆钢管长度横断面处安装四个固定台座，固定台座安装位置分别为后顶管内壁圆周上最下、最上、最左、最右处；中继间圆钢管后端卡在固定台座的阶梯形卡槽内，中继间圆钢管固定螺栓穿过中继间圆钢管的穿透性圆孔D，将中继间圆钢管后端与固定台座连接；在中继间圆钢管内壁上、距中继间圆钢管后端面1/2中继间圆钢管长度横断面处安装四个千斤顶台座，千斤顶台座的安装位置分别为中继间圆钢管内壁圆周上与圆心的连线与水平面成45°角的点处；在前顶管内壁上、距前顶管后端面3/4中继间圆钢管长度横断面处安装四个千斤顶接受座，千斤顶接受座安装位置分别为前顶管内壁圆周上与圆心的连线与水平面成45°角的点处；用千斤顶固定螺栓将千斤顶固定在千斤顶台座上，千斤顶传力杆后端通过螺纹与千斤顶活塞杆前端连接，千斤顶传力杆前端顶在千斤顶接受座的圆形凹槽内；牵引绳后端与工作井中的卷扬机相连接，牵引绳前端分成四股，分别穿过中继间圆钢管的穿透性圆孔D，与中继间圆钢管相连。所述的前顶管和后顶管为顶管工程中常用的相同型号的大直径圆形钢管，外径可为1.5m、2m、2.5m、3m等。在前顶管内壁上、各千斤顶接受座安装处钻二个第一螺孔，第一螺孔车成内螺纹。在后顶管内壁上、各固定台座安装处钻二个第四螺孔，第四螺孔车成内螺纹。所述的中继间圆钢管是外径比前顶管内径小约210mm、壁厚为100-120mm、长度为2.5-3m的圆形钢管；中继间圆钢管外壁光滑；在中继间圆钢管管壁上、距前端面约200mm和600mm横断面处的各重型万向脚轮安装处钻二个穿透性圆孔C，穿透性圆孔C孔径略大于脚轮螺栓外径；在中继间圆钢管管壁上、各千斤顶台座安装处钻二个第二螺孔，第二螺孔车成内螺纹；在中继间圆钢管管壁上、距后端面约300mm和600mm横断面处各钻四个第三螺孔，第三螺孔位置分别为中继间圆钢管相应横断面处管壁最下、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重复使用组合式钢管中继间装置，它包括前顶管（1）、后顶管（2）、中继间圆钢管（3）、第一A密封式充气囊（7）、千斤顶（8）、千斤顶接受座（10）、牵引绳（11）、卷扬机（12）、千斤顶传力杆（16）、千斤顶台座（28），其特征在于：前顶管（1）后端面与后顶管（2）前端面相接，中继间圆钢管（3）位于前顶管（1）、后顶管（2）管中的结合部位，中继间圆钢管（3）3/4长的管段位于前顶管（1）中，1/4长的管段位于后顶管（2）中，前顶管（1）、后顶管（2）和中继间圆钢管（3）三者中心轴线重合；在中继间圆钢管（3）外壁上、前顶管（2）后端处套钢环（17），第一A密封式充气囊（7）套在钢环（17）外壁上，第二B密封式充气囊（22）套在后顶管（2）前端的中继间圆钢管（3）外壁上；二个环形密封圈（14）分别嵌套在钢环（17）内壁的二个环形凹槽中，第一A密封式充气囊（7）内壁与钢环（17）外壁采用结构胶固定粘结，在中继间圆钢管（3）外壁、距中继间圆钢管（3）前端面200mm和600mm横断面处各安装四个重型万向脚轮（4），各横断面处重型万向脚轮（4）安装位置分别为中继间圆钢管（3）外壁圆周上最下、最上、最左、最右处，重型万向脚轮（4）的万向轮顶在前顶管（1）的内壁上；在后顶管（2）内壁、距后顶管（2）前端面1/4中继间圆钢管（3）长度横断面处安装四个固定台座（5），固定台座（5）安装位置分别为后顶管（2）内壁圆周上最下、最上、最左、最右处；中继间圆钢管（3）后端卡在固定台座（5）的阶梯形卡槽内，中继间圆钢管固定螺栓（13）穿过中继间圆钢管（3）的穿透性圆孔D，将中继间圆钢管（3）后端与固定台座（5）连接；在中继间圆钢管（3）内壁上、距中继间圆钢管（3）后端面1/2中继间圆钢管（3）长度横断面处安装四个千斤顶台座（28），千斤顶台座（28）的安装位置分别为中继间圆钢管（3）内壁圆周上与圆心的连线与水平面成45 °角的点处；在前顶管（1）内壁上、距前顶管（1）后端面3/4中继间圆钢管（3）长度横断面处安装四个千斤顶接受座（10），千斤顶接受座（10）安装位置分别为前顶管（1）内壁圆周上与圆心的连线与水平面成45 °角的点处；用千斤顶固定螺栓（31）将千斤顶（8）固定在千斤顶台座（28）上，千斤顶传力杆（16）后端通过螺纹与千斤顶（8）活塞杆前端连接，千斤顶传力杆（16）前端顶在千斤顶接受座（10）的圆形凹槽内；牵引绳（11）后端与工作井中的卷扬机（12）相连接，牵引绳（11）前端分成四股，分别穿过中继间圆钢管（3）的穿透性圆孔D，与中继间圆钢管（3）相连。...

【技术特征摘要】
1.一种重复使用组合式钢管中继间装置，它包括前顶管（1）、后顶管（2）、中继间圆钢管（3）、第一A密封式充气囊（7）、千斤顶（8）、千斤顶接受座（10）、牵引绳（11）、卷扬机（12）、千斤顶传力杆（16）、千斤顶台座（28），其特征在于：前顶管（1）后端面与后顶管（2）前端面相接，中继间圆钢管（3）位于前顶管（1）、后顶管（2）管中的结合部位，中继间圆钢管（3）3/4长的管段位于前顶管（1）中，1/4长的管段位于后顶管（2）中，前顶管（1）、后顶管（2）和中继间圆钢管（3）三者中心轴线重合；在中继间圆钢管（3）外壁上、前顶管（2）后端处套钢环（17），第一A密封式充气囊（7）套在钢环（17）外壁上，第二B密封式充气囊（22）套在后顶管（2）前端的中继间圆钢管（3）外壁上；二个环形密封圈（14）分别嵌套在钢环（17）内壁的二个环形凹槽中，第一A密封式充气囊（7）内壁与钢环（17）外壁采用结构胶固定粘结，在中继间圆钢管（3）外壁、距中继间圆钢管（3）前端面200mm和600mm横断面处各安装四个重型万向脚轮（4），各横断面处重型万向脚轮（4）安装位置分别为中继间圆钢管（3）外壁圆周上最下、最上、最左、最右处，重型万向脚轮（4）的万向轮顶在前顶管（1）的内壁上；在后顶管（2）内壁、距后顶管（2）前端面1/4中继间圆钢管（3）长度横断面处安装四个固定台座（5），固定台座（5）安装位置分别为后顶管（2）内壁圆周上最下、最上、最左、最右处；中继间圆钢管（3）后端卡在固定台座（5）的阶梯形卡槽内，中继间圆钢管固定螺栓（13）穿过中继间圆钢管（3）的穿透性圆孔D，将中继间圆钢管（3）后端与固定台座（5）连接；在中继间圆钢管（3）内壁上、距中继间圆钢管（3）后端面1/2中继间圆钢管（3）长度横断面处安装四个千斤顶台座（28），千斤顶台座（28）的安装位置分别为中继间圆钢管（3）内壁圆周上与圆心的连线与水平面成45 °角的点处；在前顶管（1）内壁上、距前顶管（1）后端面3/4中继间圆钢管（3）长度横断面处安装四个千斤顶接受座（10），千斤顶接受座（10）安装位置分别为前顶管（1）内壁圆周上与圆心的连线与水平面成45 °角的点处；用千斤顶固定螺栓（31）将千斤顶（8）固定在千斤顶台座（28）上，千斤顶传力杆（16）后端通过螺纹与千斤顶（8）活塞杆前端连接，千斤顶传力杆（16）前端顶在千斤顶接受座（10）的圆形凹槽内；牵引绳（11）后端与工作井中的卷扬机（12）相连接，牵引绳（11）前端分成四股，分别穿过中继间圆钢管（3）的穿透性圆孔D，与中继间圆钢管（3）相连。2.根据权利要求1所述的一种重复使用组合式钢管中继间装置，其特征在于：所述的中继间圆钢管（3）是外径比前顶管（1）内径小210mm、壁厚为100-120mm、长度为2.5-3m的圆形钢管；在中继间圆钢管（3）管壁上距前端面200mm和600mm横断面处的各重型万向脚轮（4）安装处钻二个穿透性圆孔C，穿透性圆孔C孔径大于脚轮螺栓（27）外径；在中继间圆钢管（3）管壁上各千斤顶台座（28）安装处钻二个第二螺孔，第二螺孔车成内螺纹；在中继间圆钢管（3）管壁上距后端面300mm和600mm横断面处各钻四个第三螺孔，第三螺孔位置分别为中继间圆钢管（3）相应横断面处管壁最下、最上、最左、最右处，第三螺孔车成内螺纹，第三螺孔的内螺纹与固定螺杆（6）外螺纹匹配；距中继间圆钢管（3）后端面30mm断面处钻4个穿透性圆孔D，穿透性圆孔D分别为中继间圆钢管（3）内壁圆周上最下、最上、最左、最右处，穿透性圆孔D内径大于中继间圆钢管固定螺栓（13）外径。3.根据权利要求1所述的一种重复使用组合式钢管中继间装置，其特征在于：所述的重型万向脚轮（4）整体高度为105mm、轮直径为75mm，脚轮螺栓（27）穿过重型万向脚轮（4）的脚轮底板上的螺孔和中继间圆钢管（3）上的穿透性圆孔C，将重型万向脚轮（4）固定在中继间圆钢管（3）外壁上。4.根据权利要求1所述的一种重复使用组合式钢管中继间装置，其特征在于：所述的第一A密封式充气囊（7）是充气之后内径与钢环（17）外径相匹配、外径与前顶管（1）内径相匹配的充气式硅胶气囊，第一A密封式充气囊（7）的高度200mm，第一A密封式充气囊（7）通过A加压充气管（20）顺序连接A阀门（18）、A压力表（21）、A充气加压泵（19）。5.根据权利要求1所述的一种重...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈善雄，程刘勇，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42