一种顶管机及其在非开挖通孔、盲孔条件下的施工工艺制造技术

本申请涉及一种顶管机及其在非开挖通孔、盲孔条件下的施工工艺，涉及顶管机的领域，其包括机架，机架上滑动连接有活动架，活动架上设置有用于驱动活动架滑动的顶进油缸，活动架上设置有旋转动力件，旋转动力件上安装有导向钻杆或螺旋钻杆，螺旋钻杆上套设有护孔壁钢管，旋转动力件用于驱动导向钻杆或螺旋钻杆转动，机架上还设置有用于驱动活动架滑动的驱动组件，驱动组件驱动活动架滑动的速度大于顶进油缸驱动活动架滑动的速度。本申请具有缩短顶管机的作业时间间隙，提高顶管机的施工效率的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种顶管机及其在非开挖通孔、盲孔条件下的施工工艺
本申请涉及顶管机的领域，尤其是涉及一种顶管机及其在非开挖通孔、盲孔条件下的施工工艺。
技术介绍
传统的顶管机施工工艺包括以下几种：1、单一油缸驱动顶管入土，需人工进管道内清理渣土，人身极不安全。2、采用动力机头顶进，机头前边带着螺旋钻杆行进，渣土在接收坑排出，遇到粘质土层，易堵塞动力机头，无法盲孔施工。3、采用泥水平衡或土压平衡顶管铺设管道，在小管径铺设中，精度控制较差。4、采用顶管机顶进管道，然后使用螺旋钻杆辅助出土。上述的第4项顶管机将管道顶入地层后，需要顶进油缸驱动活动架回撤再进行下一根导向钻杆或螺旋钻杆的顶进作业；对于需要将导向钻杆或螺旋钻杆从地层中拔出的情况，还要在导向钻杆或螺旋钻杆拔出后，再使顶进油缸驱动活动架向前滑动并将下一根导向钻杆或螺旋钻杆拔出。而在实际施工时，受到顶进过程中阻力的影响，以及为了避免在顶进过程或拔出过程中使导向钻杆或螺旋钻杆受损，活动架的滑动速度设置在一定范围内，但是这样导致活动架顶进导向钻杆或螺旋钻杆后回撤的速度以及拔出导向钻杆或螺旋钻杆后向前滑动的速度过慢，使得顶管机的作业时间间隙过长，严重降低了顶管机的施工效率。
技术实现思路
为了缩短顶管机的作业时间间隙，提高顶管机的施工效率，本申请提供一种顶管机及其在非开挖通孔、盲孔条件下的施工工艺。第一方面，本申请提供一种顶管机，采用如下的技术方案：一种顶管机，包括机架，机架上滑动连接有活动架，活动架上设置有用于驱动活动架滑动的顶进油缸，活动架上设置有旋转动力件，旋转动力件上安装有导向钻杆或螺旋钻杆，螺旋钻杆上套设有护孔壁钢管，旋转动力件用于驱动导向钻杆或螺旋钻杆转动，机架上还设置有用于驱动活动架滑动的驱动组件，驱动组件驱动活动架滑动的速度大于顶进油缸驱动活动架滑动的速度。通过采用上述技术方案，顶进作业时，将导向钻杆或螺旋钻杆安装在旋转动力件上，顶进油缸驱动活动架在机架上逐渐向前滑动，并带动旋转动力件随着活动架向前移动，使得导向钻杆或螺旋钻杆缓慢顶入地层内，此时驱动组件驱动活动架在机架上向后滑动，由于驱动组件驱动活动架滑动的速度大于顶进油缸驱动活动架滑动的速度，从而能够使活动架快速复位，便于对下一根导向钻杆或螺旋钻杆进行顶进；当需要对导向钻杆或螺旋钻杆进行回撤时，驱动组件驱动活动架在机架上快速向前滑动，使旋转动力件与地层内的导向钻杆或螺旋钻杆连接，再使顶进油缸驱动活动架在机架上逐渐向后滑动，并缓慢将导向钻杆或螺旋钻杆从地层中拔出，从而能够在导向钻杆或螺旋钻杆顶进过程中使活动架缓慢顶入并快速回退，同时能够在导向钻杆或螺旋钻杆回撤过程中使活动架缓慢回退并快速顶入，有效缩短了顶管机的作业时间间隙，提高了顶管机的施工效率。可选的，所述驱动组件包括链条、链轮和第一驱动件，链轮设置有两个，两个链轮沿着活动架的滑动方向分别转动连接在机架的两端，链条设置在两个链轮之间，并与链轮配合使用，链条与活动架固定连接，第一驱动件与其中一个链轮连接，并用于驱动与其连接的链轮转动。通过采用上述技术方案，由于液压传动过程中常常存在泄漏等情况，并且液压传动过程中液体的流动过程存在较大的流动阻力，使得液压过程过程中产生较多的能量损失，导致液压传动的效率较低，一般在0.6-0.7之间。机械传动系统的效率远远大于液压传动系统的效率，其中链条传动的平均效率为0.96。通过第一驱动件驱动与其连接的链轮转动，并使得链条在两个链轮之间传动，从而使链条带动活动架在机架上滑动，此时链条带动活动架在机架上的滑动速度远远大于顶进油缸驱动活动架在机架上的滑动速度，确保在导向钻杆或螺旋钻杆顶进过程中使活动架快速回退，并在导向钻杆或螺旋钻杆回撤过程中使活动架快速顶入，提高了顶管机的施工效率。可选的，所述驱动组件包括卷扬机、挂钩和挂环，卷扬机与活动架连接，卷扬机包括卷筒和用于驱动卷筒转动的第二驱动件，卷筒上缠绕有拉绳，挂钩固定设置在拉绳的一端，挂环设置有两个，两个挂环沿着活动架的滑动方向分别固定连接在机架的两端，挂钩与挂环配合使用。通过采用上述技术方案，驱动组件驱动活动架在机架上滑动时，将挂钩挂在其中一个挂环上，然后通过第二驱动件驱动卷筒转动，并使得拉绳不断在卷筒上缠绕，从而带动活动架在机架上朝着靠近挂钩的一端滑动，由于机械传动系统的效率远远大于液压传动系统的效率，此时卷扬机带动活动架在机架上的滑动速度远远大于顶进油缸驱动活动架在机架上的滑动速度，确保在导向钻杆或螺旋钻杆顶进过程中使活动架快速回退，并在导向钻杆或螺旋钻杆回撤过程中使活动架快速顶入，提高了顶管机的施工效率。可选的，所述旋转动力件为第一液压马达，第一液压马达的输出轴上安装有若干个用于承受轴向力的轴承和若干个用于承受径向力的轴承，若干个用于承受轴向力的轴承和若干个用于承受径向力的轴承交错设置。通过采用上述技术方案，在施工过程中会将导向钻杆或螺旋钻杆安装在第一液压马达的输出轴上进行顶进作业，由于第一液压马达的输出轴上安装用于承受轴向力的轴承，当第一液压马达的输出轴受到沿其轴线方向的推力或拉力时，第一液压马达的输出轴会将自身受到的推力或拉力传递至用于承受轴向力的轴承上，此时用于承受轴向力的轴承能够负荷自身受到的推力或拉力，提高了第一液压马达的输出轴在轴向的承载能力；同理，在第一液压马达的输出轴上安装用于承受径向力的轴承，当第一液压马达的输出轴受到沿其径向的任意角度的偏移力时，第一液压马达的输出轴会将自身受到的偏移力传递至用于承受径向力的轴承上，此时用于承受径向力的轴承能够负荷自身受到的偏移力，提高了第一液压马达的输出轴在径向的承载能力。在第一液压马达的输出轴上单独安装用于承受轴向力的轴承和用于承受径向力的轴承，不仅能够使第一液压马达的输出轴同时在轴向和径向均具有很强的承载能力，也能够单独对第一液压马达的输出轴在轴向和径向的承载能力进行调整。若干个用于承受轴向力的轴承和若干个用于承受径向力的轴承交错设置，能够对第一液压马达的输出轴的轴向承载能力和径向承载能力起到平衡作用，使第一液压马达的输出轴在其轴线方向上的轴向承载能力和径向承载能力均更加均匀，从而有效改善了顶管机的施工性能，使顶管机能够进行大管径管道的施工作业，并且能够满足不同地层条件的施工要求。可选的，所述旋转动力件包括减速箱和若干个安装在减速箱输入端的第二液压马达。通过采用上述技术方案，在减速箱上安装若干个第二液压马达，若干个第二液压马达同时为减速箱的输出端提供动力，从而有效提高了旋转动力件的承载能力。对于同样大小的负载，若采用单独的液压马达需要保证液压马达具有足够大的排量，而通过减速箱将旋转动力件的负载分配至若干个第二液压马达上，每个第二液压马达只需具有较小的排量就可满足旋转动力件的整体承载性能，而采用小排量的第二液压马达使得旋转动力件便于进行制造，造价低、经济效益更好。可选的，所述旋转动力件与活动架滑动连接，旋转动力件的滑动方向与活动架的滑动方向相同，旋转动力件上固定设置有用于驱动旋转动力件滑动的补位油缸。通过采用上述技术方案，施工过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶管机，其特征在于，包括机架(1)，机架(1)上滑动连接有活动架(2)，活动架(2)上设置有用于驱动活动架(2)滑动的顶进油缸(4)，活动架(2)上设置有旋转动力件(6)，旋转动力件(6)上连接有导向钻杆(7)或螺旋钻杆(8)，螺旋钻杆(8)上套设有护孔壁钢管(81)，旋转动力件(6)用于驱动导向钻杆(7)或螺旋钻杆(8)转动，机架(1)上还设置有用于驱动活动架(2)滑动的驱动组件(5)，驱动组件(5)驱动活动架(2)滑动的速度大于顶进油缸(4)驱动活动架(2)滑动的速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种顶管机，其特征在于，包括机架(1)，机架(1)上滑动连接有活动架(2)，活动架(2)上设置有用于驱动活动架(2)滑动的顶进油缸(4)，活动架(2)上设置有旋转动力件(6)，旋转动力件(6)上连接有导向钻杆(7)或螺旋钻杆(8)，螺旋钻杆(8)上套设有护孔壁钢管(81)，旋转动力件(6)用于驱动导向钻杆(7)或螺旋钻杆(8)转动，机架(1)上还设置有用于驱动活动架(2)滑动的驱动组件(5)，驱动组件(5)驱动活动架(2)滑动的速度大于顶进油缸(4)驱动活动架(2)滑动的速度。


2.根据权利要求1所述的一种顶管机，其特征在于，所述驱动组件(5)包括链条(51)、链轮(52)和第一驱动件，链轮(52)设置有两个，两个链轮(52)沿着活动架(2)的滑动方向分别转动连接在机架(1)的两端，链条(51)设置在两个链轮(52)之间，并与链轮(52)配合使用，链条(51)与活动架(2)固定连接，第一驱动件与其中一个链轮连接，并用于驱动与其连接的链轮(52)转动。


3.根据权利要求1所述的一种顶管机，其特征在于，所述驱动组件(5)包括卷扬机(54)、挂钩(55)和挂环(56)，卷扬机(54)与活动架(2)连接，卷扬机(54)包括卷筒(541)和用于驱动卷筒(541)转动的第二驱动件，卷筒(541)上缠绕有拉绳(543)，挂钩(55)固定设置在拉绳(543)的一端，挂环(56)设置有两个，两个挂环(56)沿着活动架(2)的滑动方向分别固定连接在机架(1)的两端，挂钩(55)与挂环(56)配合使用。


4.根据权利要求1所述的一种顶管机，其特征在于，所述旋转动力件(6)为第一液压马达(61)，第一液压马达(61)的输出轴(612)上安装有若干个用于承受轴向力的轴承和若干个用于承受径向力的轴承，若干个用于承受轴向力的轴承和若干个用于承受径向力的轴承交错设置。


5.根据权利要求1所述的一种顶管机，其特征在于，所述旋转动力件(6)包括减速箱(62)和若干个安装在减速箱(62)输入端的第二液压马达(63)。


6.根据权利要求1所述的一种顶管机，其特征在于，所述旋转动力件(6)与活动架(2)滑动连接，旋转动力件(6)的滑动方向与活动架(2)的滑动方向相同，旋转动力件(6)上固定设置有用于驱动旋转动力件(6)滑动的补位油缸(221)。


7.根据权利要求1所述的一种顶管机，其特征在于，所述螺旋钻杆(8)的输送方向与顶进方向相反。


8.根据权利要求1所述的一种顶管机，其特征在于，所述机架(1)上滑动连接有定位架(3)，定位架(3)的滑动方向与活动架(2)的滑动方向相同，顶进油缸(4)伸缩方向的两端分别与活动架(2)、定位架(3)固定连接，定位架(3)上固定设置有插销油缸(31)，机架(1)上沿着定位架(3)的滑动方向开设有若干个插销孔(111)，插销油缸(31)上固定设置有用于插设在其中一个插销孔(111)内的插销(311)，定位架(3)上开设有指示槽(32)，指示槽(32)的长度方向与插销油缸(31)的伸缩方向相同，指示槽(32)内滑动连接有与插销油缸(31)的活塞杆固定连接的指示条(312)，指示条(312)的一端延伸至定位架(3)外侧。


9.根据权利要求1-8任一项所述的顶管机在非开挖通孔条件下的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、施工准备：在地层内预安装管道位置的两端分别挖设顶进坑和接收坑，将顶管机吊放在顶进坑内；
S2、导向钻杆(7)顶进：将导向钻杆(7)安装在旋转动力件(6)上，顶进油缸(4)驱动活动架(2)在机架(1)上缓慢向前滑动，并使导向钻杆(7)顶入地层内，同时旋转动力件(6)驱动导向钻杆(7)在地层内旋转，使导向钻杆(7)在地层内顶进，当一根导向钻杆(7)顶入地层后，驱动组件(5)驱动活动架(2)在机架(1)上快速向后滑动并复位，此时将下一根导向钻杆(7)安装在旋转动力件(6)上，并重复之前的操作，直至最前端的导向钻杆(7)进入接收坑内；
S3、螺旋钻杆(8)排土：将螺旋钻杆(8)安装在旋转动力件(6)上，使螺旋钻杆(8)的前端与导向钻杆(7)的末端抵接或套在导向钻杆(7)的末端，然后将护孔壁钢管(81)套在螺旋钻杆(8)外部，使护孔壁钢管(81)与活动架(2)抵接，顶进油缸(4)驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲春林，
申请(专利权)人：曲春林，
类型：发明
国别省市：北京;11