【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工，特别涉及一种多姿态组合式顶管装置、顶管施工方法和管幕结构。
技术介绍
1、随着中国城市化进程的推进，对城市地下空间工程的开发利用正处于高速发展阶段。各种需要下穿既有建(构)筑物、下穿江河湖海的隧道工程也愈发常见，在此背景之下，管幕工程得到了广泛的应用。
2、传统的管幕结构往往是作为地下工程的围护结构使用，通常是由多个单根钢管组成，钢管之间相互独立，不能作为主体结构使用。并且在穿越富水地层的情况下，传统的管幕结构不能起到较好的止水效果。目前提出了一种多钢管咬合形成的咬合导管供顶管施工，目前咬合导管的施工通常采用适用于单钢管的顶管装置对咬合导管进行顶进，顶进效率低、工期较长、施工成本较高，难以满足咬合导管的顶管施工需求。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提出一种多姿态组合式顶管装置、顶管施工方法和管幕结构，旨在解决现有的顶管装置对咬合导管进行顶进，顶进效率低、工期较长、施工成本较高，难以满足组合钢管的顶管施工的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提出的一种多姿态组合式顶管装置，所述多姿态组合式顶管装置用于在地质体中施工形成管幕结构，所述地质体中沿掘进方向预先顶进一先导管，所述多姿态组合式顶管装置包括：
3、掘进系统，所述掘进系统包括顶进组件和多个掘进组件，所述顶进组件包括顶进机头和可拆卸地安装于所述顶进机头尾部的顶进导管，各所述掘进组件包括掘进机头和可拆卸地安装于所述掘进机头尾部的掘进导管，多个所述掘进机头分别安
4、推进系统，所述推进系统能推动所述顶进导管和所述掘进导管沿掘进方向移动，并通过所述顶进导管和多个所述掘进导管分别推动所述顶进机头和多个所述掘进机头沿所述掘进方向移动，以通过所述顶进机头沿所述顶进方向推动所述先导管，以及通过多个所述掘进机头沿所述掘进方向开挖所述地质体。
5、在一实施方式中，多个所述掘进机头分别能绕所述顶进机头的轴向转动地安装于所述掘进机头的两侧。
6、在一实施方式中，所述顶进机头的两侧分别形成有多个活动轨道，多个所述活动轨道均绕所述顶进机头的轴向延伸设置于所述顶进机头的外周，所述掘进机头分别与所述活动轨道的数量一致并一一对应滑动配合，并分别能沿其对应的所述活动轨道绕所述顶进机头的转动地安装于所述掘进机头的两侧。
7、在一实施方式中，所述顶进机头包括顶进工作舱和加压舱，所述加压舱位于所述顶进工作舱和所述顶进导管之间，所述顶进工作舱用于沿所述顶进方向推动所述先导管，所述掘进机头包括掘进刀盘和掘进工作舱，所述掘进机头包括掘进刀盘和掘进工作舱，所述掘进舱位于所述掘进刀盘和其对应的所述掘进顶管之间，所述掘进刀盘用于沿所述掘进方向开挖所述地质体。
8、在一实施方式中，所述先导管与所述顶进工作舱之间、所述顶进工作舱和所述加压舱之间、所述加压舱和所述顶进导管之间、所述掘进工作舱和其对应的所述掘进刀盘之间以及所述掘进工作舱和其对应的所述掘进导管之间均开设有供人员通过的舱门。
9、在一实施方式中，所述多姿态组合式顶管装置还包括导向纠偏系统，各所述掘进机头均安装有所述导向纠偏系统，所述导向纠偏系统用于获取所述掘进机头开挖所述地质体的开挖方向，并用于比对所述开挖方向和所述掘进方向，以根据比对结果调整其对应的所述掘进机头的所述开挖方向。
10、在一实施方式中，所述导向纠偏系统包括导向纠偏组件和与控制器，所述导向纠偏组件用于获取所述掘进机头的所述开挖方向，所述控制器与所述导向纠偏组件和其对应的所述掘进机头电连接，所述控制器用于比对所述开挖方向和所述掘进方向，并根据所述比对结果调整其对应的所述掘进机头的所述开挖方向，所述导向纠偏组件包括经纬仪和水平仪。
11、本专利技术还提出一种顶管施工方法，所述顶管施工方法应用有上述的多姿态组合式顶管装置，所述顶管施工方法包括：
12、沿掘进方向将先导管顶入地质体；
13、提供所述多姿态组合式顶管装置，并将所述多姿态组合式顶管装置的所述顶进机头与所述先导管连接；
14、将所述咬合导管安装于所述顶进机头的尾部和多个所述掘进机头的尾部；
15、所述推进系统推动所述咬合导管沿所述掘进方向移动，并通过所述咬合导管推动所述顶进机头和多个所述掘进机头沿所述掘进方向移动，以通过所述顶进机头沿所述顶进方向推动所述先导管，以及通过多个所述掘进机头沿所述掘进方向开挖所述地质体。
16、在一实施方式中，所述推进系统推动所述咬合导管沿所述掘进方向移动，并通过所述咬合导管推动所述顶进机头和多个所述掘进机头沿所述掘进方向移动，以通过所述顶进机头沿所述顶进方向推动所述先导管，以及通过多个所述掘进机头沿所述掘进方向开挖所述地质体的步骤之后，还包括：
17、在最靠近所述推进系统的所述咬合导管靠近所述推进系统的一端安装下一个所述咬合导管；
18、所述推进系统继续推动下一个所述咬合导管；
19、返回执行所述在最靠近所述推进系统的所述咬合导管靠近所述推进系统的一端安装下一个所述咬合导管的步骤，直至所述先导管被推出所述地质体。
20、本专利技术还提出一种管幕结构，所述管幕结构应用上述的顶管施工方法施工形成。
21、本专利技术的技术方案通过预先设置一掘进方向，并在地质体中沿掘进方向顶入一先导管，将顶进机头与先导管连接，通过推进系统推动咬合导管可以带动顶进机头和掘进机头移动，且顶进机头连接于先导管，顶进机头移动时可以沿先导管的延伸方向(即掘进方向)移动，从而可以确保顶进机头和分别安装于顶进机头两侧的掘进机头沿预设的掘进方向移动，以使多个掘进机头能够沿预设的掘进方向开挖地址体形成供多个掘进导管顶入的空腔。其中，咬合导管中的顶进导管沿掘进方向移动将先导管从地质体中置换出，咬合导管中位于顶进导管两侧的掘进导管分别沿多个掘进机头的开挖方向顶入多个空腔，以埋设于地质体内，从而使顶进导管和多个掘进导管共同形成的咬合导管沿掘进方向埋设于所述地质体，从而实现咬合导管的顶管施工，大大提高了施工效率、缩短了工期、节约了施工成本。通过本专利技术提出的一种多姿态组合式顶管装置能够通过多个掘进机头与顶进机头的不同组合形式与姿态，匹配不同的咬合导管，满足不同形式的管幕结构的施工。
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1.一种多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述多姿态组合式顶管装置用于在地质体中施工形成管幕结构，所述地质体中沿掘进方向埋设有一先导管，所述多姿态组合式顶管装置包括：
2.如权利要求1所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，多个所述掘进机头分别能绕所述顶进机头的轴向转动地安装于所述掘进机头的两侧。
3.如权利要求2所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述顶进机头的两侧分别形成有多个活动轨道，多个所述活动轨道均绕所述顶进机头的轴向延伸设置于所述顶进机头的外周，所述掘进机头分别与所述活动轨道的数量一致并一一对应滑动配合，并分别能沿其对应的所述活动轨道绕所述顶进机头的转动地安装于所述掘进机头的两侧。
4.如权利要求1所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述顶进机头包括顶进工作舱和加压舱，所述加压舱位于所述顶进工作舱和所述顶进导管之间，所述顶进工作舱用于沿所述顶进方向推动所述先导管，所述掘进机头包括掘进刀盘和掘进工作舱，所述掘进舱位于所述掘进刀盘和其对应的所述掘进顶管之间，所述掘进刀盘用于沿所述掘进方向开挖所述地质体。
5.如权利要
6.如权利要求1所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述多姿态组合式顶管装置还包括导向纠偏系统，各所述掘进机头均安装有所述导向纠偏系统，所述导向纠偏系统用于获取所述掘进机头开挖所述地质体的开挖方向，并用于比对所述开挖方向和所述掘进方向，以根据比对结果调整其对应的所述掘进机头的所述开挖方向。
7.如权利要求6所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述导向纠偏系统包括导向纠偏组件和控制器，所述导向纠偏组件用于获取所述掘进机头的所述开挖方向，所述控制器与所述导向纠偏组件和其对应的所述掘进机头电连接，所述控制器用于比对所述开挖方向和所述掘进方向，并根据所述比对结果调整其对应的所述掘进机头的所述开挖方向，所述导向纠偏组件包括经纬仪和水平仪。
8.一种顶管施工方法，其特征在于，所述顶管施工方法应用有如权利要求1至7中任一项所述的多姿态组合式顶管装置，所述顶管施工方法包括：
9.如权利要求8所述的顶管施工方法，其特征在于，所述推进系统推动所述咬合导管沿所述掘进方向移动，并通过所述咬合导管推动所述顶进机头和多个所述掘进机头沿所述掘进方向移动，以通过所述顶进机头沿所述顶进方向推动所述先导管，以及通过多个所述掘进机头沿所述掘进方向开挖所述地质体的步骤之后，还包括：
10.一种管幕结构，其特征在于，所述管幕结构应用如权利要求8至9中任一项所述的顶管施工方法施工形成。
...【技术特征摘要】
1.一种多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述多姿态组合式顶管装置用于在地质体中施工形成管幕结构，所述地质体中沿掘进方向埋设有一先导管，所述多姿态组合式顶管装置包括：
2.如权利要求1所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，多个所述掘进机头分别能绕所述顶进机头的轴向转动地安装于所述掘进机头的两侧。
3.如权利要求2所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述顶进机头的两侧分别形成有多个活动轨道，多个所述活动轨道均绕所述顶进机头的轴向延伸设置于所述顶进机头的外周，所述掘进机头分别与所述活动轨道的数量一致并一一对应滑动配合，并分别能沿其对应的所述活动轨道绕所述顶进机头的转动地安装于所述掘进机头的两侧。
4.如权利要求1所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述顶进机头包括顶进工作舱和加压舱，所述加压舱位于所述顶进工作舱和所述顶进导管之间，所述顶进工作舱用于沿所述顶进方向推动所述先导管，所述掘进机头包括掘进刀盘和掘进工作舱，所述掘进舱位于所述掘进刀盘和其对应的所述掘进顶管之间，所述掘进刀盘用于沿所述掘进方向开挖所述地质体。
5.如权利要求4所述的多姿态组合式顶管装置，其特征在于，所述先导管与所述顶进工作舱之间、所述顶进工作舱和所述加压舱之间、所述加压舱和所述顶进导管之间、所述掘进工作舱和其对应的所述掘进刀盘之间以及所述掘进工作舱和其对应的所述掘进导管之间均开设有供人员通过的...
【专利技术属性】
技术研发人员：卫凯，毛靖尹，刘冰，孙引浩，胡俊，熊杰，郭彦召，张奇，刘涛，任崇辉，
申请(专利权)人：中铁建城建交通发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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