【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及市政工程施工设施，特别涉及一种硬岩钢顶管旋转退管装置及施工方法。
技术介绍
1、顶管工程技术是隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时广泛采用的一种暗挖式施工方法，通过使用液压千斤顶将顶管依次从出发井顶进，同时前方采用机械开挖将土排出，最后通过顶管间的有效连接形成一条完整管线。目前顶管法在城市应用较多，在热力燃气、给排水、电力管线、地下通道等，顶管法具有开挖量小、对交通及周边环境影响小、施工适应性强等优势。
2、但是，目前的顶管法仍有一些局限性：
3、1顶管施工遇到前方障碍无法破除，采用地面开挖定向破除无法排除障碍时，需要对已顶进顶管以及掘进机进行退管处理。
4、2当顶管掘进机遭遇故障无法解决，并且采用改变顶进方向等其他方式无法满足工程需求时，需要对已顶进顶管以及掘进机进行退管处理。
5、3钢制顶管退管时，顶管焊接连接处橡胶套易在洞口处堵塞，导致退管困难。
6、由于上述顶管法施工存在的局限性，一些顶管工程不得不进行顶管回退施工。目前，常用的顶管回退方法主要是通过顶进油缸反向拉拔顶管，而顶管本身需与顶管机头焊接或螺纹方式连接成为整体，逐渐拉出顶管。目前的顶管回退方法存在如下问题：
7、1、钢制顶管退管时，顶管焊接连接处橡胶套易在洞口处堵塞，导致退管困难。
8、2、当已顶进部分长度较长时，退管启动过程难度大。
技术实现思路
1、本专利技术为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种省
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：
3、一种硬岩钢顶管旋转退管装置，其特征是，包括旋转驱动体系和直退驱动体系，其中：
4、旋转驱动体系包括偶数个垂直于顶管的旋转液压千斤顶和箱型顶铁，所述箱型顶铁的一端开有从动凹槽，所述从动凹槽内设有从动钢轮，所述从动钢轮的轴心线分别与旋转液压千斤顶和顶管垂直，所述从动钢轮上下端分别设有弧形箍；所述箱型顶铁还焊接开有洞口的顶铁盖板，所述从动钢轮的一部分从洞口伸出，所述旋转液压千斤顶的撑靴顶在从动钢轮上；
5、直退驱动体系包括偶数个平行于顶管的退管驱动液压千斤顶和一个带轨道缺口的环形顶铁，所述环形顶铁用于固定在顶管的外端，每一个退管驱动液压千斤顶前方的环形顶铁上开有弧形退管滑动凹槽，所述弧形退管滑动凹槽内设有转动钢轮和弧形楔形钢块，所述弧形退管滑动凹槽处焊接一块凹槽盖板将转动钢轮和弧形楔形钢块封在弧形退管滑动凹槽内，所述凹槽盖板开有镂空孔，所述弧形楔形钢块连接支撑块，所述支撑块从镂空孔伸出，所述退管驱动液压千斤顶的伸出后能顶住支撑块；
6、所述弧形楔形钢块上下弧面分别设有环箍；
7、所述弧形箍和环箍内放有钢珠，所述弧形箍和环箍的厚度均小于钢珠的直径。
8、所述箱型顶铁的下端为与顶管吻合的弧形，使用时焊接在顶管上。
9、所述弧形箍和环箍均设有用于填加钢珠的缺口。
10、所述弧形箍和环箍的厚度为6毫米，所述钢珠的直径为10毫米，所述缺口的宽度为20毫米；所述箱型顶铁有两个，以顶管的轴心线对称布置，所述从动凹槽长180毫米，宽120毫米，深70毫米；所述从动钢轮的直径为100毫米，高100毫米，所述洞口长140毫米，宽110毫米；
11、所述环形顶铁的厚度为300毫米，沿顶管轴心线方向的宽度为300毫米，所述弧形退管滑动凹槽的中心线弦长180毫米，宽120毫米，深160毫米，所述转动钢轮的直径为70毫米，所述支撑块的长为80毫米，宽为80毫米，厚度为20毫米，所述镂空孔的中心线弦长为140毫米，宽为90毫米；
12、所述顶铁盖板和凹槽盖板的厚度为10毫米。
13、硬岩钢顶管退管施工方法，其特征是，
14、1）施工准备
15、对工作井始发洞口及侧壁进行加固，形成退管驱动反力墙及旋转驱动反力墙，反力墙表面铺设40mm厚后背铁板，采用30#工字钢和20mm厚钢板焊接预制成千斤顶支架，架设在始发洞口两侧；采用φ25钢筋向始发洞口两侧及侧墙上进行植筋，植筋与后背铁板及千斤顶植筋进行焊接，从而保证整体稳定性；
16、2）退管驱动液压千斤顶架设
17、退管驱动液压千斤顶平行于顶管轴心线布置，并且每两个为一组以顶管轴心线对称，退管驱动液压千斤顶的底座支撑在始发洞口旁的反力墙上；
18、3）旋转液压千斤顶架设
19、旋转液压千斤顶垂直于顶管轴心线布置，所有旋转液压千斤顶围绕顶管轴心线均布；旋转液压千斤顶的底座分别支撑在工作井始发洞口两侧侧壁的反力墙上；
20、4）旋转驱动体系组装
21、将带缺口的弧形箍在从动钢轮的上下底面分别焊接，将从动钢轮放入箱型顶铁的从动凹槽中，使缺口朝向外侧，将钢珠通过预留缺口放入弧形箍内，将顶铁盖板焊接到箱型顶铁上，并使洞口穿过从动钢轮顶部，使从动钢轮从预留洞口露出来；
22、将组合焊接完成的箱型顶铁弧形底面与顶管顶部及底部贴合，分别在顶管顶部与底部旋转液压千斤顶的撑靴前方进行焊接连接；旋转操作前旋转液压千斤顶的撑靴顶在从动钢轮从顶铁盖板的洞口中露出的地方，旋转驱动体系组装准备完成。
23、5）直退驱动体系组装
24、首先将环形顶铁平放于地面，在弧形楔形钢块内外弧面一周分别焊上环箍，缺口朝向支撑块一侧；先将转动钢轮设有到弧形退管滑动凹槽底部，再将弧形楔形钢块放入弧形退管滑动凹槽中并靠在转动钢轮上，支撑块朝外，将钢珠通过缺口放入环箍，便于顶管旋转时环形顶铁与弧形楔形钢块的相对滑动；将凹槽盖板的镂空孔穿过支撑块，并焊接在环形顶铁侧面，支撑块从镂空孔露出来；
25、将环形顶铁吊放至顶管洞口退管处，使其内弧形面与顶管外壁贴合，调整退管驱动液压千斤顶的撑靴顶在支撑块上，并进行焊接连接，直退驱动体系组装准备完成。
26、6）旋转退管启动施工
27、通过观测回退距离以及旋转弧长距离对退管启动进行控制：通过旋转液压千斤顶以及退管驱动液压千斤顶的行程来进行观测；各部件安装调试完成后，同时启动旋转液压千斤顶以及退管驱动液压千斤顶，在退管驱动液压千斤顶的作用下，顶管做沿顶进轴线反方向的平移运动，旋转驱动体系中的从动钢轮开始滚动，但保持着与旋转液压千斤顶撑靴的持续接触，保证了旋转动力的持续施加；
28、在旋转液压千斤顶的作用下，顶管做绕顶管轴向中心点的旋转运动，直退驱动体系中的环形顶铁与顶管同轴旋转，使得转动钢轮开始滚动；由于转动钢轮的滚动，使得环形顶铁旋转的过程中弧形楔形钢块能够保持仅发生沿着顶管轴线方向上的运动，而不发生与退管驱动液压千斤顶位置的相对变化，从而保证了退管的持续进行；
29、顶管退管启动后，收回旋转液压千斤顶，停止旋转动力施加，避免退管距离过长，从动钢轮滚出旋转液压千斤顶撑靴范围；退管驱动液压千斤顶继续工作，旋转退管启动完成；
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【技术保护点】
1.一种硬岩钢顶管旋转退管装置，其特征是，包括旋转驱动体系和直退驱动体系，其中：
2.根据权利要求1所述的硬岩钢顶管旋转退管装置，其特征是，所述箱型顶铁（3）的下端为与顶管（1）吻合的弧形，使用时焊接在顶管（1）上。
3.根据权利要求1所述的硬岩钢顶管旋转退管装置，其特征是，所述弧形箍（6）和环箍（18）均设有用于填加钢珠（）8的缺口（7）。
4.根据权利要求3所述的硬岩钢顶管1旋转退管装置，其特征是，所述弧形箍（6）和环箍（18）的厚度为6毫米，所述钢珠（8）的直径为10毫米，所述缺口（7）的宽度为20毫米；所述箱型顶铁（3）有两个，以顶管（1）的轴心线对称布置，所述从动凹槽（4）长180毫米，宽120毫米，深70毫米；所述从动钢轮（5）的直径为100毫米，高100毫米，所述洞口（9）长140毫米，宽110毫米；
5.根据权利要求4所述的硬岩钢顶管退管施工方法，其特征是，
【技术特征摘要】
1.一种硬岩钢顶管旋转退管装置，其特征是，包括旋转驱动体系和直退驱动体系，其中：
2.根据权利要求1所述的硬岩钢顶管旋转退管装置，其特征是，所述箱型顶铁（3）的下端为与顶管（1）吻合的弧形，使用时焊接在顶管（1）上。
3.根据权利要求1所述的硬岩钢顶管旋转退管装置，其特征是，所述弧形箍（6）和环箍（18）均设有用于填加钢珠（）8的缺口（7）。
4.根据权利要求3所述的硬岩钢顶管...
【专利技术属性】
技术研发人员：张少康，赵延涛，韩健勇，杨南，王召福，刘威，傅春晓，
申请(专利权)人：济南城建集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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