一种智能化顶管机及其顶管施工方法技术

本发明专利技术涉及一种智能化顶管机及其顶管施工方法，包括圆柱外壳、切削刀盘、刀盘驱动机构、设置于圆柱外壳内用于维持水泥比例平衡的泥水系统、设置于圆柱外壳内用于调整顶管机顶进方向的纠偏系统以及设置于圆柱外壳内用于检测顶管机顶进方向与原设计线路偏差量的激光导向系统；圆柱外壳包括同轴设置的前筒和后筒，后筒前端套设于前筒后端内侧；前筒前部设置有泥水仓，切削刀盘固定于泥水仓前端；切削刀盘前端与泥水仓连通且切削刀盘切削后的泥土汇聚于泥水仓内；切削刀盘前端中部固定有中心刀，切削刀盘前端端面上设置有多组切削刀具；切削刀盘中部固定有主轴，主轴后端与位于前筒内的刀盘驱动机构固定连接；泥水系统包括进浆管和排渣管。

【技术实现步骤摘要】
一种智能化顶管机及其顶管施工方法
本专利技术涉及一种智能化顶管机及其顶管施工方法，属于管道施工

技术介绍
顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。顶管施工最突出的特点就是适应性问题。针对不同的地质情况、施工条件和设计要求，选用与之适应的顶管施工方式，如何正确地选择顶管机和配套辅助设备，对于顶管施工来说将是非常关键的。目前，市面上的顶管机适用的土质比较单一，同时施工精度较差，使得在施工过程中造成了诸多不便。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提供一种智能化顶管机及其顶管施工方法，能够适用于多种复杂地质条件，同时能够通过激光导向系统，实现顶管工艺的长距离、多曲线施工。本专利技术的技术方案如下：一种智能化顶管机，包括圆柱外壳、切削刀盘、刀盘驱动机构、设置于所述圆柱外壳内用于维持水泥比例平衡的泥水系统、设置于所述圆柱外壳内用于调整顶管机顶进方向的纠偏系统以及设置于所述圆柱外壳内用于检测顶管机顶进方向与原设计线路偏差量的激光导向系统；所述圆柱外壳包括同轴设置的前筒和后筒，所述后筒前端套设于所述前筒后端内侧；所述前筒前部设置有泥水仓，所述切削刀盘固定于所述泥水仓前端；所述切削刀盘前端与所述泥水仓连通且所述切削刀盘切削后的泥土汇聚于所述泥水仓内；所述切削刀盘前端中部固定有中心刀，所述切削刀盘前端端面上设置有多组切削刀具；所述切削刀盘中部固定有主轴，所述主轴后端与位于所述前筒内的所述刀盘驱动机构固定连接；所述泥水系统包括分开设置的进浆管和排渣管；所述进浆管与所述泥水仓连通且由外部朝向所述泥水仓注水；所述排渣管与所述泥水仓连通且向外排出泥浆；所述进浆管和所述排渣管上分别设置有进浆球阀和排渣球阀。进一步的，还包括设置于所述后筒内的控制系统；所述控制系统分别与所述纠偏系统、所述激光导向系统、所述刀盘驱动机构、所述进浆球阀以及所述排渣球阀电信号连接；所述控制系统用于控制各部件运作。进一步的，所述激光导向系统包括固定于所述后筒上部的激光发射器以及固定于所述前筒上部的用于接收所述激光发射器的信号的标靶；所述激光发射器和所述标靶分别与所述控制系统电信号连接；控制系统控制激光发射器发出光信号，标靶能够将接收到的光信号反馈至控制系统；通过光信号偏离标靶靶心的程度，能够得知顶管机的顶进方向偏离原设计线路的程度。进一步的，所述纠偏系统包括若干沿所述圆柱外壳长度方向均匀设置于所述圆柱外壳内的纠偏油缸；所述纠偏油缸一端与固定于所述前筒后部的第一分隔板铰接，另一端与固定于所述后筒后部的第二分隔板铰接；所述控制系统与所述纠偏油缸电信号连接；控制系统控制纠偏油缸的伸缩，进而控制前筒与后筒的角度，实现对顶管机顶进方向的调整。进一步的，所述泥水系统还包括一泥水循环机构；所述泥水循环机构包括连通所述进浆管与所述排渣管的连接管；所述排渣管与所述连接管的连通处设置有三通阀；所述排渣管与所述连接管的连通处管道内设置有过滤网；所述三通阀与所述控制系统电信号连接。进一步的，所述前筒侧壁上间隔开设有若干泥浆出口；所述进浆管连通有设置于所述圆柱外壳内的若干出浆管的一端，所述出浆管另一端连通有喷嘴；所述喷嘴正对所述泥浆出口。进一步的，所述前筒内还设置有破碎仓；所述破碎仓位于所述切削刀盘和所述泥水仓之间；所述破碎仓与所述泥水仓通过一仓分隔板分隔；所述仓分隔板开设有连通口；所述破碎仓内设置有套设于所述主轴上的破碎刀盘；所述破碎刀盘用于将石块破碎成碎石；所述破碎刀盘后端固定有若干刮泥板；刮泥板在跟随破碎刀盘旋转的过程中，不断将破碎仓内的碎石和泥浆推向泥水仓。进一步的，所述圆柱外壳内还沿轴向设置有若干起密封作用的密封圈；所述密封圈外壁面与所述前筒内壁面贴合，所述密封圈内壁面与所述后筒外壁面贴合。进一步的，所述刀盘驱动机构包括套设于所述主轴后端的减速器；一电机与所述主轴通过减速器连接。一种智能化顶管机的顶管施工方法，具体步骤如下：S1、安装该智能化顶管机，将后筒头部套设于前筒末端，并通过纠偏系统连接前筒和后筒，组成圆柱外壳；在圆柱外壳内设置刀盘驱动机构、泥水系统、激光导向系统以及控制系统，将切削刀盘安装于前筒前端，将切削刀盘与刀盘驱动机构通过主轴相连；将控制系统分别与纠偏系统、激光导向系统、刀盘驱动机构、进浆球阀以及排渣球阀电信号连接；S2、将该智能化顶管机下放置于待掘进的洞口处，将管节连接于该智能化顶管机的末端；S3、驱动该智能化顶管机运转，管节在该智能化顶管机的带动以及外部油缸的推动下，被带入洞中；S4、该智能化顶管机继续顶进，并在末端不断拼装管节，直至形成管幕；S5、该智能化顶管机钻出待掘进的洞口末端，完成出洞接收。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术能够适用于多种复杂地质条件，同时能够通过激光导向系统和纠偏系统，实现顶管工艺的长距离、多曲线施工。2、前筒侧壁上开有泥浆出口，喷嘴通过出浆管将泥浆喷出泥浆出口，可以在圆柱外壳外表面上起到润滑的作用，降低摩擦力，适于开展长距离顶管工作。3、激光导向系统通过激光发射器和标靶来测定方位，并通过纠偏油缸来调整前筒与后筒的角度，防止顶管机机体走偏。4、采用流体输送切削泥水仓的土体，由排渣管将泥水和残渣送至地面泥浆池，操作方便，作业环境好，安全又环保。5、将进浆管与排渣管通过连接管连通，并在连接管内设置过滤网，可以对泥水仓排出的泥浆进行筛选再利用，达到循环使用的效果。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为图1的A处的局部放大图。图3为本专利技术的泥水系统的示意图。图4为图3的B处的局部放大图。图5为本专利技术的电路方框图。图中附图标记表示为：1、圆柱外壳；11、前筒；12、后筒；13、泥水仓；14、破碎仓；15、仓分隔板；16、连通口；17、泥浆出口；18、第一分隔板；19、第二分隔板；2、切削刀盘；21、切削刀具；22、主轴；23、破碎刀盘；24、中心刀；25、刮泥板；3、刀盘驱动机构；4、泥水系统；41、进浆管；42、排渣管；43、连接管；44、三通阀；45、过滤网；46、喷嘴；47、出浆管；48、进浆球阀；49、排渣球阀；5、激光导向系统；51、激光发射器；52、标靶；6、纠偏油缸；7、控制系统。具体实施方式下面结合附图和具体实施例来对本专利技术进行详细的说明。参见图1-4，一种智能化顶管机，包括圆柱外壳1、切削刀盘2、刀盘驱动机构3、设置于所述圆柱外壳1内用于维持水泥比例平衡的泥水系统4、设置于所述圆柱外壳1内用于调整顶管机顶进方向的纠偏系统以及设置于所述圆柱外壳1内用于检测顶管机顶进方向与原设计线路偏差量的激光导向系统5；所述圆柱外壳1包括同轴设置的前筒11和后筒12，所述后筒12前端套设于所述前筒11后端内侧；所述前筒11前部设置有泥水仓13，所述切削刀盘2固定于所述泥水仓13前端；所述切削刀盘2前端与所述泥水仓13连通且所述切削刀盘2切削后的泥土汇聚于所述泥水仓13内；所述切削本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化顶管机，其特征在于：包括圆柱外壳（1）、切削刀盘（2）、刀盘驱动机构（3）、设置于所述圆柱外壳（1）内用于维持水泥比例平衡的泥水系统（4）、设置于所述圆柱外壳（1）内用于调整顶管机顶进方向的纠偏系统以及设置于所述圆柱外壳（1）内用于检测顶管机顶进方向与原设计线路偏差量的激光导向系统（5）；所述圆柱外壳（1）包括同轴设置的前筒（11）和后筒（12），所述后筒（12）前端套设于所述前筒（11）后端内侧；所述前筒（11）前部设置有泥水仓（13），所述切削刀盘（2）固定于所述泥水仓（13）前端；所述切削刀盘（2）前端与所述泥水仓（13）连通且所述切削刀盘（2）切削后的泥土汇聚于所述泥水仓（13）内；所述切削刀盘（2）前端中部固定有中心刀（24），所述切削刀盘（2）前端端面上设置有多组切削刀具（21）；所述切削刀盘（2）中部固定有主轴（22），所述主轴（22）后端与位于所述前筒（11）内的所述刀盘驱动机构（3）固定连接；所述泥水系统（4）包括分开设置的进浆管（41）和排渣管（42）；所述进浆管（41）与所述泥水仓（13）连通且由外部朝向所述泥水仓（13）注水；所述排渣管（42）与所述泥水仓（13）连通且向外排出泥浆；所述进浆管（41）和所述排渣管（42）上分别设置有进浆球阀（48）和排渣球阀（49）。...

【技术特征摘要】
1.一种智能化顶管机，其特征在于：包括圆柱外壳（1）、切削刀盘（2）、刀盘驱动机构（3）、设置于所述圆柱外壳（1）内用于维持水泥比例平衡的泥水系统（4）、设置于所述圆柱外壳（1）内用于调整顶管机顶进方向的纠偏系统以及设置于所述圆柱外壳（1）内用于检测顶管机顶进方向与原设计线路偏差量的激光导向系统（5）；所述圆柱外壳（1）包括同轴设置的前筒（11）和后筒（12），所述后筒（12）前端套设于所述前筒（11）后端内侧；所述前筒（11）前部设置有泥水仓（13），所述切削刀盘（2）固定于所述泥水仓（13）前端；所述切削刀盘（2）前端与所述泥水仓（13）连通且所述切削刀盘（2）切削后的泥土汇聚于所述泥水仓（13）内；所述切削刀盘（2）前端中部固定有中心刀（24），所述切削刀盘（2）前端端面上设置有多组切削刀具（21）；所述切削刀盘（2）中部固定有主轴（22），所述主轴（22）后端与位于所述前筒（11）内的所述刀盘驱动机构（3）固定连接；所述泥水系统（4）包括分开设置的进浆管（41）和排渣管（42）；所述进浆管（41）与所述泥水仓（13）连通且由外部朝向所述泥水仓（13）注水；所述排渣管（42）与所述泥水仓（13）连通且向外排出泥浆；所述进浆管（41）和所述排渣管（42）上分别设置有进浆球阀（48）和排渣球阀（49）。2.根据权利要求1所述智能化顶管机，其特征在于：还包括设置于所述后筒（12）内的控制系统（7）；所述控制系统（7）分别与所述纠偏系统、所述激光导向系统（5）、所述刀盘驱动机构（3）、所述进浆球阀（48）以及所述排渣球阀（49）电信号连接；所述控制系统（7）用于控制各部件运作。3.根据权利要求2所述智能化顶管机，其特征在于：所述激光导向系统（5）包括固定于所述后筒（12）上部的激光发射器（51）以及固定于所述前筒（11）上部的用于接收所述激光发射器（51）的信号的标靶（52）；所述激光发射器（51）和所述标靶（52）分别与所述控制系统（7）电信号连接；控制系统（7）控制激光发射器（51）发出光信号，标靶（52）能够将接收到的光信号反馈至控制系统（7）；通过光信号偏离标靶（52）靶心的程度，能够得知顶管机的顶进方向偏离原设计线路的程度。4.根据权利要求2或3所述智能化顶管机，其特征在于：所述纠偏系统包括若干沿所述圆柱外壳（1）长度方向均匀设置于所述圆柱外壳（1）内的纠偏油缸（6）；所述纠偏油缸（6）一端与固定于所述前筒（11）后部的第一分隔板（18）铰接，另一端与固定于所述后筒（12）后部的第二分隔板（19）铰接；所述控制系统（7）与所述纠偏油缸（6）电信号连接；控制系统（7）控制纠偏油缸（6）的伸缩，进而控制前筒（11）与后筒（12）的角度，实现对顶管机顶进方向的调整。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国占，荀名红，喻宗文，陈敏捷，蔡从灯，米国栋，程佩，卢仲力，
申请(专利权)人：福建建中建设科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35