砂卵石顶管机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种砂卵石顶管机，包括有工具管、中继间和工作管，工具管前端设有环刀，环刀与水平面的夹角为α小于砂卵石的自然休止角；中继间设有前千斤顶，各前千斤顶的最大顶伸长度均为H米；前承压环的底部向上连接有挡板，挡板向上支撑有无轴螺旋输送机；工作管内的无轴螺旋输送机向下连接有前限位板和后限位板，工作管内设有电动斗车，工具管的掘进断面面积为S平方米，电动斗车的容积为V立方米；前限位板和后限位板之间的距离为L米，L=V/S；H为L的整倍数；本实用新型专利技术的砂卵石顶管机能够高效开挖砂卵石，防止输送机堵死，运料能耗较低。

Gravel pipe jacking machine

The utility model discloses a sand-pebble pipe jacking machine, which comprises a tool pipe, a relay and a working pipe. The front end of the tool pipe is provided with a ring knife, and the angle between the ring knife and the horizontal plane is less than the natural repose angle of the sand-pebble; the relay is provided with a front jack, the maximum extension length of each front jack is H meters; the bottom of the front bearing ring is connected with a baffle, and the baffle is supported with an axle screw upward. Rotary conveyor; Axle-less screw conveyor in working pipe is downward connected with front and rear limit plates, and electric bucket car is installed in working pipe. The driving section area of tool pipe is S square metre and the volume of electric bucket car is V cubic metre; the distance between front limit plate and rear limit plate is L metre, L=V/S; H is an integral multiple of L; the sand pebble jacking machine of the utility model can excavate sand efficiently. The pebble prevents the conveyor from blocking up, and the energy consumption of conveying material is low.

【技术实现步骤摘要】
砂卵石顶管机
本技术涉及顶管作业设备
，具体涉及适于在砂卵石地层进行作业的顶管机。
技术介绍
顶管施工是一种非开挖施工方法，能够不开挖或者少开挖而实现管道埋设，它通过在工作坑内借助于主顶油缸及中继间顶进设备产生的顶力，克服迎面阻力及管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的方向顶入土中，并将土方运走。顶管掘进主要包括人工挖掘、挤压掘进和机械挖掘。但是，目前在砂卵石地层顶管时还没有较理想的顶管机械和顶管方法，特别是在大粒径砂卵石地层中，进行大口径、长距离顶管作业时，人工顶管效率低，风险大，机械顶管成本高。在砂卵石地层顶管施工时，格栅挤压式顶管无法克服砂卵石的迎面阻力，无法掘进。人工顶管时需超前掏挖，在砂卵石地层时不能形成卸荷拱，会造成管前阶梯式坍塌，滚动式挤压。人工开挖风险大，进度慢，超挖量大，易造成地面沉降。目前，通常采用土压平衡和泥水平衡式顶管掘进机，土压平衡通常采用的是有轴螺旋输送机、矿车和皮带输送机；运输过程复杂，而泥水平衡采用的是排泥管道排出泥水，再通过地面泥水分离站分离泥石和水，其设备昂贵，占地面积大，不适宜狭隘施工场地，整体成本略高，且在使用的过程中存在排泥管道堵塞的可能。施工场地需要有水源，排出的泥浆需二次处理。现有的掘进机械（土压平衡、泥水平衡、气压平衡机等）遇大粒径砂卵石时，须经多次破碎，制造和使用成本高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够高效开挖砂卵石，防止输送机堵死，运料能耗较低的砂卵石顶管机。为实现上述目的，本技术的砂卵石顶管机以顶管施工方向为前向，由前至后依次包括有同轴线设置的工具管、中继间和工作管，工作管后端设有用于向前推动工作管的后千斤顶；工具管的外径大于工作管的外径且两者的差值为40±2毫米；工具管前端设有刃口朝前的环刀，环刀倾斜设置且其刃口所在平面与水平面的夹角为α，α小于施工所在地砂卵石的自然休止角；中继间包括有前承管和后插管，中继间前承管的外径与工具管的外径相同，中继间后插管的外径与工作管的外径相同，前承管套设于后插管外部，且前承管的后端位于后插管的前方；前承管通过前承压环固定连接在工具管后端，后插管通过后承压环固定连接在工作管前端；前承管后端与后插管后端之间形成台阶形结构；前承管与后插管之间围成环形空腔，环形空腔前端设有用于在前承管与后插管之间形成密封的密封圈；后插管前端外壁设有环形的安装槽，密封圈嵌设在安装槽内；密封圈后方的后插管上设有注浆口，注浆口连接有注浆管；注浆管沿中继间和工作管的内部伸出工作管并连接有注浆泵，注浆泵连接有盛有触变泥浆的泥浆容器；后承压环向前连接有用于向前顶推工具管和前承管的前千斤顶，前千斤顶的伸出杆与前承压环的后表面相压接；前千斤顶沿后承压环的周向均匀设有多个；后插管向下连接有与所述前千斤顶相对应的悬吊架，各前千斤顶均连接在悬吊架上；各前千斤顶的最大顶伸长度均为H米；前承压环的底部向上连接有挡板，挡板呈扇环形且其圆心位于工具管的轴线上；挡板向上支撑有无轴螺旋输送机；无轴螺旋输送机前低后高设置且其前端位于工具管的前端底部，无轴螺旋输送机的后端位于工作管顶部，无轴螺旋输送机的前端为其进料口且其后端为出料口；工作管内的无轴螺旋输送机向下连接有前限位板和后限位板，前限位板位于后限位板的前方；工作管内设有用于运送砂卵石的电动斗车，工具管的掘进断面面积为S平方米，电动斗车的容积为V立方米；前限位板和后限位板之间的距离为L米，L=V/S；H为L的整倍数；电动斗车前端向上连接有限位开关，限位开关与前限位板和后限位板对应设置；所述工具管、中继间和工作管的轴线具有前高后低的坡度；中继间前承管的外径与工具管相同，中继间后插管的外径与工作管相同，前承管的后端位于后插管后端的前方。前承压环和后承压环的截面均呈中空的矩形且均由钢板制成。所述注浆口沿后插管的周向均匀设有6－10个，注浆管包括注浆总管和与注浆总管相连接的若干注浆分管，注浆分管与注浆口的数量相同且二者一一对应连通。沿后承压环的周向每400±3毫米设置有一个前千斤顶，对应于每个前千斤顶所述悬吊架前后间隔设有两个。所述工具管为双层结构，包括同轴线套设在一起的外管和内管，外管和内管的前端均与环刀相连接，外管和内管的后端均与前承压环相连接；内管的外径比外管的内径小100毫米，内管和外管之间连接有加强筋。还包括有电控装置和压力传感器，台阶形结构处的后插管上嵌设有用于感应触变泥浆压力的压力传感器；电控装置连接所述压力传感器、限位开关、各前千斤顶、无轴螺旋输送机、注浆泵和电动斗车。工具管的外管和内管均由厚10毫米的钢板制成，工具管外管外径与内管内径之间的差值为120±2毫米；挡板为20±1毫米厚的钢板，挡板焊接在前承压环上；无轴螺旋输送机的叶片直径为500毫米，叶片螺距为400毫米，叶片由耐磨钢板制成且其厚度为30毫米；前承管与后插管之间围成的环形空腔的径向厚度为10毫米；前承管和后插管均由厚10毫米的钢板制成；前承管后端面设有45度坡口。本技术具有如下的优点：中继间安装在工具管后端，工具管前端是硬质合金制成的环刀，强大的推力使环刀劈裂大粒径砂卵石，避免了人工掏挖或高成本的机械切削；本技术利用中继间千斤顶对工具管进行纠偏，增大纠偏力矩，纠偏作业准确高效。倾斜环刀的超前挤压切削，使天然的砂卵石具有流塑性，砂卵石自动流入无轴螺旋输送机进料口，避免了人工开挖或机械开挖。螺旋输送机进料口安装在砂卵石自然休止角坡脚处，并和环刀同步前移，不会因为旋挖速度太快造成工具管管前塌方。采用U型无轴螺旋输送机解决了大粒径砂卵石装车的难题。电动斗车前端安装限位开关，利用管底前高后低的坡度，使电动斗车实现了重车下坡出洞空车上坡进洞，高效节能。注浆口设在后插管前端，触变泥浆经过前承管与后插管之间围成环形空腔挤出，变成均匀的泥浆套，及时填充工具管前进后留下的间隙，防止工作管顶部隐蔽性的坍塌和泥浆的额外流失。挡板不但起到固定无轴螺旋输送机的作用，还和工具管管腔围成集料斗。有地下水时，集料斗还具有沉淀池的功能，使杂物沉淀在集料斗内，而水分则能够溢流通过挡板向后流走。所述工具管、中继间和工作管的轴线具有前高后低的坡度，保证顶进施工时从低到高进行顶进作业。砂卵石具有流塑性，砂卵石从高到低易于自动流入无轴螺旋输送机的进料口；地下水进入工具管后，在挡板前沉淀后向后溢流，经工作管管底自流至工作井集水坑，起到降排水作用；电瓶斗车空载上坡，重载下坡，节约电量，加快运输速度。密封圈嵌设在安装槽内，可以防止前承管向前移动时密封圈掉落、密封失效的现象。工具管的掘进断面面积为S平方米，电动斗车的容积为V立方米；前限位板和后限位板之间的距离为L米，L=V/S；这样可以使单次向前顶进的距离与电动斗车的容积相适配，每向前顶进L米时，刚好装满一辆电动斗车。如果每次顶进距离小于L米，则电动斗车每进出一次所能运输的物料减少，浪费了电动斗车的部分运输能力；如果每次顶进距离长于L米，则电动斗车装不下顶进时无轴螺旋输送机输送进来的砂卵石，会出现砂卵石从电动斗车上溢流至工作管内的情况。H为L的整倍数；这样可以达到最佳的工作效率，不会出现电动斗车未装满时各前千斤顶达到最大顶伸长度的现象，保证任意一次顶进中，各前千斤顶达到最大顶伸长度时，电动斗车恰好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.砂卵石顶管机，以顶管施工方向为前向，其特征在于：由前至后依次包括有同轴线设置的工具管、中继间和工作管，工作管后端设有用于向前推动工作管的后千斤顶；工具管的外径大于工作管的外径且两者的差值为40±2毫米；工具管前端设有刃口朝前的环刀，环刀倾斜设置且其刃口所在平面与水平面的夹角为α，α小于施工所在地砂卵石的自然休止角；中继间包括有前承管和后插管，中继间前承管的外径与工具管的外径相同，中继间后插管的外径与工作管的外径相同，前承管套设于后插管外部，且前承管的后端位于后插管的前方；前承管通过前承压环固定连接在工具管后端，后插管通过后承压环固定连接在工作管前端；前承管后端与后插管后端之间形成台阶形结构；前承管与后插管之间围成环形空腔，环形空腔前端设有用于在前承管与后插管之间形成密封的密封圈；后插管前端外壁设有环形的安装槽，密封圈嵌设在安装槽内；密封圈后方的后插管上设有注浆口，注浆口连接有注浆管；注浆管沿中继间和工作管的内部伸出工作管并连接有注浆泵，注浆泵连接有盛有触变泥浆的泥浆容器；后承压环向前连接有用于向前顶推工具管和前承管的前千斤顶，前千斤顶的伸出杆与前承压环的后表面相压接；前千斤顶沿后承压环的周向均匀设有多个；后插管向下连接有与所述前千斤顶相对应的悬吊架，各前千斤顶均连接在悬吊架上； 各前千斤顶的最大顶伸长度均为H米；前承压环的底部向上连接有挡板，挡板呈扇环形且其圆心位于工具管的轴线上；挡板向上支撑有无轴螺旋输送机；无轴螺旋输送机前低后高设置且其前端位于工具管的前端底部，无轴螺旋输送机的后端位于工作管顶部，无轴螺旋输送机的前端为其进料口且其后端为出料口；工作管内的无轴螺旋输送机向下连接有前限位板和后限位板，前限位板位于后限位板的前方；工作管内设有用于运送砂卵石的电动斗车，工具管的掘进断面面积为S平方米，电动斗车的容积为V立方米；前限位板和后限位板之间的距离为L米，L=V/S；H为L的整倍数；电动斗车前端向上连接有限位开关，限位开关与前限位板和后限位板对应设置；所述工具管、中继间和工作管的轴线具有前高后低的坡度；中继间前承管的外径与工具管相同，中继间后插管的外径与工作管相同，前承管的后端位于后插管后端的前方。...

【技术特征摘要】
1.砂卵石顶管机，以顶管施工方向为前向，其特征在于：由前至后依次包括有同轴线设置的工具管、中继间和工作管，工作管后端设有用于向前推动工作管的后千斤顶；工具管的外径大于工作管的外径且两者的差值为40±2毫米；工具管前端设有刃口朝前的环刀，环刀倾斜设置且其刃口所在平面与水平面的夹角为α，α小于施工所在地砂卵石的自然休止角；中继间包括有前承管和后插管，中继间前承管的外径与工具管的外径相同，中继间后插管的外径与工作管的外径相同，前承管套设于后插管外部，且前承管的后端位于后插管的前方；前承管通过前承压环固定连接在工具管后端，后插管通过后承压环固定连接在工作管前端；前承管后端与后插管后端之间形成台阶形结构；前承管与后插管之间围成环形空腔，环形空腔前端设有用于在前承管与后插管之间形成密封的密封圈；后插管前端外壁设有环形的安装槽，密封圈嵌设在安装槽内；密封圈后方的后插管上设有注浆口，注浆口连接有注浆管；注浆管沿中继间和工作管的内部伸出工作管并连接有注浆泵，注浆泵连接有盛有触变泥浆的泥浆容器；后承压环向前连接有用于向前顶推工具管和前承管的前千斤顶，前千斤顶的伸出杆与前承压环的后表面相压接；前千斤顶沿后承压环的周向均匀设有多个；后插管向下连接有与所述前千斤顶相对应的悬吊架，各前千斤顶均连接在悬吊架上；各前千斤顶的最大顶伸长度均为H米；前承压环的底部向上连接有挡板，挡板呈扇环形且其圆心位于工具管的轴线上；挡板向上支撑有无轴螺旋输送机；无轴螺旋输送机前低后高设置且其前端位于工具管的前端底部，无轴螺旋输送机的后端位于工作管顶部，无轴螺旋输送机的前端为其进料口且其后端为出料口；工作管内的无轴螺旋输送机向下连接有前限位板和后限位板，前限位板位于后限位板的前方；工作管内设有用于运送砂卵石的电动斗车，工具管的掘进断面面积为S平方米，电动斗车的容积为V立方米；前限位板和后限位板之间的距离为L米...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜猛，马志华，岳安华，苗炎欣，杜晓，何志刚，姚继培，魏献法，
申请(专利权)人：河南省水利第一工程局，
类型：新型
国别省市：河南,41