本申请公开了一种垂直顶升破土装置，涉及隧道取排水管道施工技术的领域，其包括闷顶盘，所述闷顶盘上设置有冲水孔和排泥孔，所述闷顶盘包括外圈和内盘，所述内盘同轴转动连接于外圈内侧，所述冲水孔开设于内盘上，所述外圈与内盘之间设置有用于驱动内盘转动的驱动部件。本申请具有提升对闷顶盘的顶升速度，提升垂直顶升破土装置的顶升能力，提升顶升破土的施工效率的效果。的施工效率的效果。的施工效率的效果。
【技术实现步骤摘要】
一种垂直顶升破土装置及施工方法
[0001]本申请涉及隧道取排水管道施工技术的领域，尤其是涉及一种垂直顶升破土装置及施工方法。
技术介绍
[0002]随着近年来我国核电建设进一步发展，部分滨海核电站开始用盾构隧道取排水替代传统的明渠取排水设计。相比火电，由于其取水量大，隧道口径增大，与之配套的垂直顶升立管与取水口尺寸也相应增大。
[0003]相关技术中，常用的垂直顶升均是采用闷顶的方法，在首节立管上同轴设置锥形闷顶，闷顶上竖直贯穿设置有冲水孔和排泥孔。施工过程中，由千斤向上顶升首节立管和闷顶，并经冲水管向闷顶上侧泥土冲击高压水，使得闷顶上侧泥土崩解；然后，崩解的泥土和水混合形成泥水，并经出泥口排出。当首节立管和闷顶被顶升相应高度后，在首节立管的下侧安装另外的立管，再由千斤顶继续顶升闷顶，并随着闷顶的升高安装后续的立管，直至闷顶贯通至地表。
[0004]然而，闷顶需要克服立管顶部的端阻力及侧部的侧阻力，其大小均随立管直径的变大而增大，尤其是端阻力，其大小与立管直径的平方成正比。当采用上述方式施工直径较大的取排水管道时，采用立管和闷顶的直径较大，闷顶受到的整体顶升阻力较大，顶升速度较慢，且闷顶的顶升能力较弱，施工效率较低，存在待改进之处。
技术实现思路
[0005]为了改善相关技术中采用闷顶的方式对直径较大的取排水管道施工时，施工效率较低的问题，本申请提供了一种垂直顶升破土装置及施工方法。
[0006]第一方面，本申请提供的一种垂直顶升破土装置，采用如下的技术方案：一种垂直顶升破土装置，包括闷顶盘，所述闷顶盘上设置有冲水孔和排泥孔，所述闷顶盘包括外圈和内盘，所述内盘同轴转动连接于外圈内侧，所述冲水孔开设于内盘上，所述外圈与内盘之间设置有用于驱动内盘转动的驱动部件。
[0007]通过采用上述技术方案，向上破土作业中，可以将闷顶盘外圈固定于首节立管上，然后由千斤顶顶升首节立管和闷顶盘；同时，向冲水孔供给高压水，高压水将冲击闷顶盘上侧的土壤，并使得闷顶盘上侧的土壤崩解，且由驱动部件驱动内盘转动，扩大对土壤的高压水冲击面积，减小土壤对闷顶盘的阻力；然后，崩解的土壤与水液经排泥孔排出。通过这种方式，有助于提升对闷顶盘的顶升速度，提升垂直顶升破土装置的顶升能力，提升顶升破土的施工效率。
[0008]优选的，所述驱动部件包括油缸，所述油缸的缸体铰接于外圈下侧，所述油缸活塞杆的端部铰接于内盘的下侧。
[0009]通过采用上述技术方案，由油缸驱动内盘在外圈上往复转动，实现对内盘的自动化驱动作业，且油缸能够提供较大的推力和拉力，有助于保证内盘与土壤接触状态下正常
的转动。
[0010]优选的，所述内盘的下侧固定设置有冲水管，所述冲水管与冲水孔的下端口连通，所述冲水管上设置有用于阻拦水液逆流的单向阀。
[0011]通过采用上述技术方案，实际运用中，闷顶盘与其上侧土层之间将充盈水液，由单向阀阻拦水液逆流，有助于保证顶升作业的正常进行。
[0012]优选的，所述外圈的内侧从上向下开设有安装环槽，所述内盘嵌入安装环槽。
[0013]通过采用上述技术方案，将内盘嵌入安装环槽内，有助于保证内盘转动的稳定性。
[0014]优选的，所述安装环槽内同轴设置有密封圈，所述内盘外壁和安装环槽侧壁抵紧密封圈；所述内盘外壁绕内盘轴向开设有稳定环槽，所述密封圈嵌入稳定环槽内。
[0015]通过采用上述技术方案，由于密封圈密封外圈与内盘之间，有助于减少水液经外盘和内盘之间向闷顶盘下侧泄漏的情况发生。
[0016]优选的，所述内盘与安装环槽底壁之间设置有平面轴承。
[0017]通过采用上述技术方案，有助于保证内盘在外圈上转动的顺畅性和稳定性。
[0018]优选的，所述内盘上设置有转动管，所述转动管穿设冲水孔并与内盘转动连接，所述转动管上端固定且连通有摆管，所述摆管的轴线与转动管的轴线呈交叉，所述闷顶盘上还设置有用于驱动转动管转动的驱动结构。
[0019]通过采用上述技术方案，由驱动结构带动转动管和摆管转动，进一步扩大对闷顶盘的上侧土壤的冲击面积，减小土壤对闷顶盘的阻力。
[0020]优选的，所述驱动结构包括弧形齿条和从动齿轮，所述弧形齿条固定在外圈的下侧，所述弧形齿条的曲率中心在内盘的轴线上，所述转动管的下端同轴贯穿从动齿轮并与从动齿轮固定，且所述从动齿轮与弧形齿条啮合。
[0021]通过采用上述技术方案，外圈转动过程中，在弧形齿条和从动齿轮的配合下，转动管和摆管将同步转动，实现对转动管的自动化驱动，且结构简单，对转动管的驱动便捷。
[0022]优选的，所述内盘的上侧面开设有容纳槽，所述摆管位于容纳槽内；所述内盘上侧面位于容纳槽与排泥孔之间开设有连通槽，所述连通槽连通容纳槽和排泥孔。
[0023]通过采用上述技术方案，一方面，将摆管置于容纳槽内，减少摆管抵触土壤并损坏的情况发生；另一方面，在容纳槽与排泥孔之间设置连通槽，摆管在容纳槽内，容纳槽处的水压相对较高，容纳槽内进入泥水后，可以经连通槽向排泥孔一侧流动，减少容纳槽内堆积土壤的情况发生，有助于保证摆管正常的转动。
[0024]第二方面，本申请提供了一种垂直顶升破土的施工方法，采用如下的技术方案：一种垂直顶升破土的施工方法，包括如下步骤：准备工作，将闷顶盘安装于首节立管上端，其中闷顶盘包括外圈和转动连接于外圈内侧的内盘，所述内盘上竖直贯穿设置有冲水孔和排泥孔；顶升破土，顶升闷顶盘，并转动内盘，同时通过冲水孔向闷顶盘上侧土壤喷射水液，对闷顶盘上侧土壤进行破除，破除的土壤和水液混合并经排泥孔排出。
[0025]通过采用上述技术方案，有助于提升对闷顶盘的顶升速度，提升顶升破土的施工效率。
[0026]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.通过驱动部件驱动内盘转动，有助于提升对闷顶盘的顶升速度，提升垂直顶升破土装置的顶升能力，提升顶升破土的施工效率；2.通过将内盘嵌入安装环槽内，并在内盘与安装环槽底壁之间设置平面轴承，从而大大提升内盘转动的稳定性。
附图说明
[0027]图1为实施例一主要体现垂直顶升破土装置整体结构的轴测示意图；图2为实施例一主要体现驱动部件和安装环管结构的示意图；图3为实施例一主要体现安装环槽和密封圈结构的示意图；图4为图3局部A的放大图，主要体现稳定环槽的结构；图5为实施例二主要体现垂直顶升破土装置结构的示意图；图6为实施例二主要体现驱动结构的示意图。
[0028]附图标记：1、闷顶盘；11、外圈；111、安装环槽；12、内盘；121、冲水孔；122、排泥孔；123、避让槽；124、稳定环槽；125、密封圈；126、容纳槽；127、连通槽；2、驱动部件；21、油缸；3、平面轴承；4、冲水管；41、单向阀；5、安装环管；51、连接环边；6、转动管；61、摆管；7、驱动结构；71、弧形齿条；72、从动齿轮；8、固定支架；100、首节立管。
具体实施方式
[0029]以下结合附图对本申请作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种垂直顶升破土装置，包括闷顶盘（1），所述闷顶盘（1）上设置有冲水孔（121）和排泥孔（122），其特征在于：所述闷顶盘（1）包括外圈（11）和内盘（12），所述内盘（12）同轴转动连接于外圈（11）内侧，所述冲水孔（121）开设于内盘（12）上，所述外圈（11）与内盘（12）之间设置有用于驱动内盘（12）转动的驱动部件（2）。2.根据权利要求1所述的一种垂直顶升破土装置，其特征在于：所述驱动部件（2）包括油缸（21），所述油缸（21）的缸体铰接于外圈（11）下侧，所述油缸（21）活塞杆的端部铰接于内盘（12）的下侧。3.根据权利要求1所述的一种垂直顶升破土装置，其特征在于：所述内盘（12）的下侧固定设置有冲水管（4），所述冲水管（4）与冲水孔（121）的下端口连通，所述冲水管（4）上设置有用于阻拦水液逆流的单向阀（41）。4.根据权利要求1所述的一种垂直顶升破土装置，其特征在于：所述外圈（11）的内侧从上向下开设有安装环槽（111），所述内盘（12）嵌入安装环槽（111）。5.根据权利要求4所述的一种垂直顶升破土装置，其特征在于：所述安装环槽（111）内同轴设置有密封圈（125），所述内盘（12）外壁和安装环槽（111）侧壁抵紧密封圈（125）；所述内盘（12）外壁绕内盘（12）轴向开设有稳定环槽（124），所述密封圈（125）嵌入稳定环槽（124）内。6.根据权利要求4所述的一种垂直顶升破土装置，其特征在于：所述内盘（12）与安装环槽（111）底壁之间设置有平面轴承（3）。7.根据权利要求1所述的一种垂直顶升破土装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏建坤，姜小强，赵培，
申请(专利权)人：上海市机械施工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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