【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工，具体为一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置及施工方法。
技术介绍
1、顶管施工作为一种非开挖施工方法，其主要工作原理为：在地面上间隔一段距离先挖两个基坑井，分别是顶管发射井和接收井；然后在发射井内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走，直至把工具或掘进机推进到接收井内并吊起。
2、公开号为cn117386391a的中国专利技术公开了一种管道泥水平衡式顶管施工装置，通过竖直气缸和横向气缸调节装置的水平和竖直的位置，以确保管道送入保持一条直线。
3、但目前，设备故障停机对整体施工周期的影响较大，传统设备的推进气缸安装位置固定，故障损坏时不易吊装更换，停机时间长，施工效率降低。为此，本专利技术提出一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置及施工方法用于解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置及施工方法，以解决上述
技术介绍
中提出的传统设备故障停机时间长、施工效率低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工方法，具体包括以下步骤：
3、步骤一、深井施工，包括深井基坑开挖和井壁浇筑下沉；
4、步骤二、设备安装调试，顶管机由吊机吊入工作井内进行组装和调试，顶管机由工作井内的顶管油缸顶动前移；
5、步骤三、开洞顶进，顶管机头沿预定轨迹掘进
6、步骤四、设备检修，当工作井内的顶管油缸出现故障时，对顶管油缸进行位置调节，再由井外的吊机将顶管油缸及时吊出并更换，减少故障停机时间；
7、步骤五、注浆加固，采用水泥浆与水玻璃的双浆液对管节周围的铁路路基进行注浆加固，注浆长度为沿顶管方向全长加固；
8、步骤六、出洞，顶管机和其后的第一至三管节用拉杆连在一起，形成整体，三节管节随顶管机一同完全出洞后再将顶管机拆卸吊出。
9、优选的，所述步骤一中，深井基坑进行分层挖掘，自沉井中部向刃脚方向均匀、对称挖土，每层厚度控制在0.5m内，沉井中间部分的土方开挖后，沿刃脚周围保留1.0～1.5m土堤，按每2～3m为一段向刃脚方向对称、均匀的削薄土层，保证沉井稳定下沉，沉井下沉到设计标高以上1m左右时，适当放缓下沉速度，此时每层开挖深度应控制在0.2m左右，在距设计标高0.5m左右时，停止挖土，依沉井自重下沉至设计标高，避免发生超沉现象。
10、优选的，所述步骤一中，井壁浇筑采用两次浇筑一次下沉的施工工艺，包括地面垫层施工、首节井壁施工、第二节井壁施工、基坑开挖沉井下沉、底板封底施工、顶板施工、砖砌封顶设置井盖。
11、优选的，所述步骤三中，分析顶进速度、顶力、机头土仓内的土体侧压力、刀盘扭矩，顶进速度根据机头土仓内土压的大小确定，严格根据预定的土仓土压、刀盘扭矩顶进，禁止机头超负荷运转，同时，在地面对顶进过程进行测量和纠偏，此外，采用轴流通风机进行管道内换气通风。
12、优选的，所述步骤四中，顶管油缸包括多个呈环形阵列分布的油缸本体，油缸本体的两端分别连接有旋转座和环形顶板，所述旋转座转动安装于安装座侧面，所述安装座固定于后座墙侧面，所述环形顶板的侧面贴合管节本体，所述管节本体位于底板上方并由导轨支撑。
13、优选的，所述环形顶板和旋转座靠近油缸本体的一侧面均固定连接有多个呈环形阵列分布的连接架，所述连接架呈“匚”字形且开口远离环形顶板的圆心，所述连接架中部贯穿开设有腰孔并通过连接销与油缸本体活动连接，所述连接销的端部通过旋钮锁紧，且旋钮的侧面固定有垫环。
14、优选的，所述后座墙侧面设置有承力钢板，所述承力钢板边缘处开设有多个呈环形阵列分布的定位孔，所述后座墙的侧面预埋固定有与多个定位孔一一对应的预埋件，所述预埋件表面固定有螺纹柱，所述安装座的侧壁固定有与多个螺纹柱一一对应的凸台，所述预埋件通过螺母将安装座、承力钢板和后座墙固定连接。
15、优选的，所述旋转座的中部转动连接有固定柱、且固定柱与安装座固定连接，所述固定柱的外侧固定套设有蜗轮环，且蜗轮环的外侧啮合有驱动蜗杆，所述驱动蜗杆由驱动电机驱动旋转且驱动蜗杆转轴的两端均设置有蜗杆架，所述蜗杆架固定于旋转座侧面。
16、优选的，所述预埋件设置成“l”字形并插入后座墙内部，所述预埋件的内侧固定有多个呈等间距分布的预埋钢筋。
17、优选的，所述步骤五中，套管管节预制时预留注浆孔，管节预部留4个直径5cm、孔间距2m的注浆孔，注浆时的水泥浆与水玻璃质量比为1:1，注浆量为土体体积的20％，以注浆量控制为主，在注入率大于10l/min的情况下，采用较小的注浆压力，注浆压力不超过0.3mpa。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术通过将油缸本体安装于环形顶板和旋转座之间，环形顶板和旋转座均通过连接销与油缸本体端部连接，油缸本体可便于拆卸，旋转座转动安装于安装座侧面并由驱动蜗杆驱动旋转，可将处于故障状态的油缸本体旋转至位置最高处，以便于外部吊机进行吊装更换，从而降低停机时长，提高施工效率。
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1.一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置，其特征在于：包括顶管油缸，所述顶管油缸包括多个呈环形阵列分布的油缸本体(5)，油缸本体(5)的两端分别连接有旋转座(3)和环形顶板(4)，所述旋转座(3)转动安装于安装座(2)侧面，所述安装座(2)固定于后座墙(1)侧面，所述环形顶板(4)的侧面贴合管节本体(13)，所述管节本体(13)位于底板(15)上方并由导轨(14)支撑；
2.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置，其特征在于：所述后座墙(1)侧面设置有承力钢板(11)，所述承力钢板(11)边缘处开设有多个呈环形阵列分布的定位孔(111)，所述后座墙(1)的侧面预埋固定有与多个定位孔(111)一一对应的预埋件(12)，所述预埋件(12)表面固定有螺纹柱(121)，所述安装座(2)的侧壁固定有与多个螺纹柱(121)一一对应的凸台(21)，所述预埋件(12)通过螺母将安装座(2)、承力钢板(11)和后座墙(1)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置，其特征在于：所述旋转座(3)的中部转动连接有固定柱
4.根据权利要求3所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置，其特征在于：所述预埋件(12)设置成“L”字形并插入后座墙(1)内部，所述预埋件(12)的内侧固定有多个呈等间距分布的预埋钢筋(122)。
5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工方法，其特征在于：所述步骤一中，深井基坑进行分层挖掘，自沉井中部向刃脚方向均匀、对称挖土，每层厚度控制在0.5m内，沉井中间部分的土方开挖后，沿刃脚周围保留1.0～1.5m土堤，按每2～3m为一段向刃脚方向对称、均匀的削薄土层，保证沉井稳定下沉，沉井下沉到设计标高以上1m时，适当放缓下沉速度，此时每层开挖深度应控制在0.2m左右，在距设计标高0.5m左右时，停止挖土，依沉井自重下沉至设计标高，避免发生超沉现象。
7.根据权利要求6所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工方法，其特征在于：所述步骤一中，井壁浇筑采用两次浇筑一次下沉的施工工艺，包括地面垫层施工、首节井壁施工、第二节井壁施工、基坑开挖沉井下沉、底板封底施工、顶板施工、砖砌封顶设置井盖。
8.根据权利要求7所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工方法，其特征在于：所述步骤三中，分析顶进速度、顶力、机头土仓内的土体侧压力、刀盘扭矩，顶进速度根据机头土仓内土压的大小确定，严格根据预定的土仓土压、刀盘扭矩顶进，禁止机头超负荷运转，同时，在地面对顶进过程进行测量和纠偏，此外，采用轴流通风机进行管道内换气通风。
9.根据权利要求8所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工方法，其特征在于：所述步骤五中，套管管节预制时预留注浆孔，管节预部留4个直径5cm、孔间距2m的注浆孔，注浆时的水泥浆与水玻璃质量比为1:1，注浆量为土体体积的20％，以注浆量控制为主，在注入率大于10L/min的情况下，采用较小的注浆压力，注浆压力不超过0.3MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置，其特征在于：包括顶管油缸，所述顶管油缸包括多个呈环形阵列分布的油缸本体(5)，油缸本体(5)的两端分别连接有旋转座(3)和环形顶板(4)，所述旋转座(3)转动安装于安装座(2)侧面，所述安装座(2)固定于后座墙(1)侧面，所述环形顶板(4)的侧面贴合管节本体(13)，所述管节本体(13)位于底板(15)上方并由导轨(14)支撑；
2.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置，其特征在于：所述后座墙(1)侧面设置有承力钢板(11)，所述承力钢板(11)边缘处开设有多个呈环形阵列分布的定位孔(111)，所述后座墙(1)的侧面预埋固定有与多个定位孔(111)一一对应的预埋件(12)，所述预埋件(12)表面固定有螺纹柱(121)，所述安装座(2)的侧壁固定有与多个螺纹柱(121)一一对应的凸台(21)，所述预埋件(12)通过螺母将安装座(2)、承力钢板(11)和后座墙(1)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置，其特征在于：所述旋转座(3)的中部转动连接有固定柱(22)、且固定柱(22)与安装座(2)固定连接，所述固定柱(22)的外侧固定套设有蜗轮环(7)，且蜗轮环(7)的外侧啮合有驱动蜗杆(8)，所述驱动蜗杆(8)由驱动电机(10)驱动旋转且驱动蜗杆(8)转轴的两端均设置有蜗杆架(9)，所述蜗杆架(9)固定于旋转座(3)侧面。
4.根据权利要求3所述的一种泥水平衡顶管穿越铁路路基高效施工装置，其特征在于：所述预埋件(12)设置成“l”字形并插入后座墙(1)内部，所述预埋件(12)的内侧固定有多个呈等间距分布的预埋钢筋(122)。
5.一种根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛明宏，汪亦显，郭永刚，王凯，钱程，代声庆，代杰，张文信，陈功，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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