一种顶管机头均压舱及其应用方法技术

本发明专利技术公布了一种顶管机头均压舱及其应用方法，通过在物料舱与工作舱中先后通过压缩空气，使得在整个掘进工作面的高度范围内，作用的气体压力是相等的，由地下水的压力是有梯度的，因此在工具管的顶部就形成一个超过平衡压力的气体压力区，在这一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来的饱和状态过度到半饱和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公布了，通过在物料舱与工作舱中先后通过压缩空气，使得在整个掘进工作面的高度范围内，作用的气体压力是相等的，由地下水的压力是有梯度的，因此在工具管的顶部就形成一个超过平衡压力的气体压力区，在这一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来的饱和状态过度到半饱和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。【专利说明】-种顶管机头均压舱及其应用方法
本专利技术涉及建设工程领域，具体是指。
技术介绍
顶管是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术，可W安全的穿越公 路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，有效进行环境保护。顶管技术施工无需隔断施 工，避免开挖施工的影响交通、破坏路面、破坏地表植被、影响正常的活动和居民的日常生 活，W及存在大量的±方工程，极大的缩短了施工工期。而顶管过程中会遇到不同的±质， 而涉及石油、天然气管道敷设中的砂±、流砂地质情况下的顶管穿越施工，在该种地质条件 下施工，顶进阻力及纠偏难度大。 顶管施工中，传统的防透水、防渗水措施是井点降水，即利用井点进行重力集水， 排除井内集水W达到降水或降低承压水压力的目的。但在施工过程中，特别是遇到高透水 地质，易出现地面水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道涌入降水井，当降水井涌 水超过正常排水能力时，就造成井内水灾，给顶管施工带来很大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，利用空气压力疏干机 头前方一定范围内±壤空隙中的自由水，避免±体受地下水渗流作用造成的不稳定，同时 利用压缩空气的压力支撑开挖面±体，使之达到稳定平衡。 本专利技术的目的通过下述技术方案实现： 一种顶管机头均压舱，包括均压舱本体，在所述均压舱本体内设置有工作舱和物料舱， 物料舱的侧面设有第一舱口，工作舱上侧面设有与第一舱口朝向相同的第二舱口，顶管机 头设置在工作舱内，在物料舱的顶部连接有通气管道，且该通气管道分别将物料舱和工作 舱与外界的空压机连通。本专利技术采用气压平衡地下水，利用外部的空压机通过通气管道分 别向工作舱和物料舱内充入一定压力的压缩空气，利用空气压力疏干顶管机头前方一定范 围内±壤空隙中的自由水，一方面避免了±体受地下水渗流作用造成的不稳定，同时利用 压缩空气的压力支撑开挖面±体，使之达到稳定平衡，同时工作人员通过第一舱口和第二 舱口进入工作舱内进行顶进工序；在整个掘进工作面的高度范围内，作用的气体压力是相 等的，但地下水的压力是有梯度的，因此在切削头的顶部就形成一个超过平衡压力的气体 压力区，在该一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来的饱和状态过度到半饱 和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。 还包括设置在工作舱前端的切削头，在所述的切削头内壁圆周上较接连接有4组 双向工作液压油缸。纠偏装置为双向工作液压油缸，与切削头内壁较接连接，沿切削头内 壁圆周共设置4组液压油缸，通过外部液压系统可W控制该4组液压油缸的伸缩动作和伸 缩量，调整切削头沿轴线方向上的角度，从而达到控制顶管前进方向的目的。与现有技术相 比，纠偏动作更加准确、更加受控制，且更易实现。 -种顶管机头均压舱的应用方法，包括权利要求1或2所述的顶管机头均压舱，其 应用方法包括W下步骤： (a) 关闭第一舱口，使工作舱与大气隔绝，在工作舱完全密封的情况下，向工作舱输入 压缩空气，使得地下水不能涌出并流入物料舱内，形成无水安全的作业环境； (b) 作业人员进入物料舱，关闭第二舱n，同时向物料舱输入与工作舱同等压力的压缩 空气； (C)然后打开第一舱口，作业人员进入工作舱后，关闭第一舱口，即开始掘进作业； (d) 当物料舱装满后，关闭第一舱口，开始对物料舱进行减压，当物料舱内气压与外界 大气压平衡时打开第二舱口，工作人员将顶进挖掘处出的±方进行装车，将其运输出物料 舱，直至物料舱内±方被完全清空； (e) 重复上述步骤（a)~ (d)。 [000引所述步骤（a)的供气量Q持续供应，使得工作舱中的压力保持恒定，且供气量Q满 足谷= ￡1^X0；; 其中Q为常压下所需的空气量（mVmin)，D为工具管直径m;a为经验值，粉质粘±的 a 为 0. 5。 所述步骤（a)中地下水压力满足Pw -= !w ;、v ; 其中hw为地下水位距工具管底部高度，为水的容重。 所述步骤（b)通入的压缩空气的压力值P = /V + ofil，且0 < P《0. 36Mpa。 所述步骤（d)中工作舱内的机头顶进工序与物料舱内的取±工序同时进行。 本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果： 本专利技术可在地下水比较丰富、含砂量比较大的±质情况下仍能保证施工的安全性，同 时，在管道顶进过程中对±层扰动较小，出±数量控制准确，挤入机舱的±层经切削便于外 运；并且本专利技术利用空气压力疏干机头前方一定范围内±壤空隙中的自由水，一方面避免 了±体受地下水渗流作用造成的不稳定，同时利用压缩空气的压力支撑开挖面±体，使地 下水位与挖掘面之间达到稳定平衡。 【专利附图】【附图说明】 此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部 分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中： 图1为均压舱的结构示意图； 图2为本专利技术的工艺原理图； 附图中标记及相应的零部件名称： 1-工作舱、2-切削头、3-第一舱口、4-物料舱、5-第二舱口、6-通气管道。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本 专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作 为对本专利技术的限定。 [001引 实施例1 如图1和图2所示，A为地表面，B为地下水位，C为均压舱本体，本实施例中的均压舱， 包括均压舱本体，在所述均压舱本体内设置有工作舱1和物料舱4,物料舱4的侧面设有第 一舱口 3,工作舱1上侧面设有与第一舱口 3朝向相同的第二舱口 5,顶管机头设置在工作 舱1内，在物料舱4的顶部连接有通气管道6,且该通气管道6分别将物料舱4和工作舱1 与外界的空压机连通。本专利技术采用气压平衡地下水，利用外部的空压机通过通气管道6分 别向工作舱1和物料舱4内充入一定压力的压缩空气，利用空气压力疏干顶管机头前方一 定范围内±壤空隙中的自由水，一方面避免了±体受地下水渗流作用造成的不稳定，同时 利用压缩空气的压力支撑开挖面±体，使之达到稳定平衡，同时工作人员通过第一舱口 3 和第二舱口 5进入工作舱1内进行顶进工序；在整个掘进工作面的高度范围内，作用的气体 压力是相等的，但地下水的压力是有梯度的，因此在工具管2的顶部就形成一个超过平衡 压力的气体压力区，在该一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来的饱和状态 过度到半饱和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。 所述步骤（a)的 fi二 ； 其中Q为常压下所需的空气量（mVmin)，D为工具管直径m;a为经验值，粉质粘±的 a为0.5。供气量Q持续供应，进而保证工作舱1内的压力不下降，即达到工作舱1内空气 在±壤中的流失量与通气管道6中的送气量相等，进而使得地下水位面的高度不会下降， 方便顶管机头的顶进作用。 所述步骤（a)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顶管机头均压舱，包括均压舱本体，其特征在于：在所述均压舱本体内设置有工作舱（1）和物料舱（4），物料舱（4）的侧面设有第一舱门（3），工作舱（1）上侧面设有与第一舱门（3）朝向相同的第二舱门（5）；顶管机头设置在工作舱（1）内，在物料舱（4）的顶部连接有气体连通管道（6），且该气体连通管道（6）分别将物料舱（4）和工作舱（1）与外界的空压机连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云洁，高志惠，
申请(专利权)人：中国五冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51