一种岩石顶管机增稳减阻装置的制作方法

1.本实用新型涉及岩石顶管施工技术领域，具体涉及一种岩石顶管机增稳减阻装置。


背景技术：

2.随着城市建设的不断加快，市政管线施工也越来越频繁，为了避免对道路进行开挖埋管，通常采用顶管机进行施工，顶管施工，即是在发送坑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，一节管子完成顶进之后，再下第二节管子继续顶进，直至穿过土层推到接收坑，顶管机施工具有开挖土方量小、自动化程度高等优势。
3.在岩石的顶管施工中，顶管机一般比拟顶进的管节直径大出6厘米，以达到扩孔减阻目的，但在顶管机施工过程中，经常会发生因顶管机机头切削的岩石块体掉落至机头后方管道外壁的现象，造成管道外壁集渣，形成岩渣卡管、抱管及顶管阻力增大，泥浆流失较为严重，不能有效减阻等问题，甚至造成顶管失败。而且在顶管施工过程中，当开挖岩石较坚硬时会导致岩石顶管机翻转角度过大，使用纠偏油缸会增加机头的纠偏难度，并且翻转后岩石顶管机内部少量的水会浸到电气系统，使电气系统失效。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种能够减少岩渣卡管、抱管情况，同时减小顶管阻力，提升顶管机自身稳定性，保证施工质量和效率的岩石顶管机增稳减阻装置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种岩石顶管机增稳减阻装置，包括顶管机刀头、连接仓和增稳减阻仓，所述连接仓的轴向两侧分别与所述顶管机刀头和所述增稳减阻仓连接，且所述连接仓沿竖向方向的顶部高于对应位置所述增稳减阻仓的顶部，在所述增稳减阻仓靠近所述连接仓一侧的顶部还设有开孔，在所述增稳减阻仓的顶部还设有向所述连接仓方向倾斜的挡石板，所述挡石板和所述连接仓分别位于所述开孔的轴向两侧。
7.本实用新型的工作原理是：本方案的顶管机在使用时，通过顶管机机头对岩石进行开挖，在顶管机机头开挖过程中，经顶管机机头切削的岩石块体掉落到连接仓的外壁并向增稳减阻仓的方向移动，由于增稳减阻仓的顶部低于连接仓的顶部，且在增稳减阻仓靠近连接仓的一侧顶部设有开孔，同时在挡石板的作用下，沿连接仓外壁移动的岩石块体将进一步移动到增稳减阻仓的开孔处，并经开孔掉落到增稳减阻仓内，这样就大大减少了岩石块体聚集在管道外壁的现象，从而达到减小岩渣卡管、抱管等情况，同时减小顶管阻力，同时，岩石块体堆积在增稳减阻仓内，在难开挖地段可以利用增稳减阻仓内的岩石块体增大其抗翻力矩，提高顶管机刀头、连接仓自身稳定性，保证连接仓内设备安全以及顶管施工质量。
8.优选的，所述挡石板与轴向方向夹角为θ，45
°
≤θ≤75
°
，且所述挡石板沿竖向方向的顶部与所述连接仓沿竖向方向的顶部齐平。
9.这样，挡石板与轴向方向夹角为θ，45
°
≤θ≤75
°
，且挡石板沿竖向方向的顶部与连接仓沿竖向方向的顶部齐平，这样可以使得保证挡石板对岩石块体的阻挡效果，使得岩石块体基本都能经开孔进入到增稳减阻仓内。
10.优选的，所述挡石板与轴向方向夹角θ为60
°
。
11.这样，挡石板的上述角度阻挡好。
12.优选的，在所述增稳减阻仓内还设有导向滤网，所述导向滤网位于所述开孔的下方，且所述导向滤网沿远离所述连接仓的一侧倾斜向下设置。
13.这样，通过设置导向滤网，可以对经过开孔进入到增稳减阻仓内的岩石块体的运动进行导向，使得岩石块体按设定的路线运动到对应的位置。
14.优选的，所述增稳减阻仓内还设有连接件，所述连接件的上方与所述增稳减阻仓的顶部连接，且所述连接件的下方与所述导向滤网远离所述连接仓的一侧连接。
15.这样，通过设置连接件，能够对导向滤网起到固定作用，保证导向滤网使用过程的稳定性。
16.优选的，在所述增稳减阻仓内还设有压载舱，所述压载舱位于所述导向滤网远离所述连接仓一侧的下方。
17.这样，通过设置压载舱，并将压载舱设置在导向滤网远离连接仓的下方，这样经开孔进入到增稳减阻仓内的岩石块体将顺着导向滤网移动到压载舱内，以通过压载舱实现对岩石块体的集中收集，保证掉入的岩石块体只能被引入到压载舱内而不漏到除压载舱外的其它地方。通过设置压载舱，在难开挖地段利用吸入的岩石块体可以增大抗翻力矩，提高自身稳定性，保证连接仓内部设备安全以及顶管施工质量。
18.优选的，在所述压载舱靠近所述连接仓的一侧设有空气压缩机，所述空气压缩机上连接有进气管和出气管，且所述进气管的进气口位于所述导向滤网的下方。
19.这样，通过设置空气压缩机，并使得进气口位于导向滤网的下方，利用进气口处产生的负压将更多的岩石块体吸入到增稳减阻仓内，增加上部挡石板引入压载舱内的岩块数量，进一步减小顶管阻力。
20.优选的，在所述导向滤网的下方还设有支撑件，所述出气管设于所述支撑件上。
21.这样，通过支撑件起到对出气管支撑安装的效果。
22.优选的，在所述进气管的进气口处还设有过滤网。
23.这样，通过在进气口处设置过滤网，可以避免岩石块体掉入空气压缩机内导致空气压缩机故障。
24.优选的，所述出气管包括出气主管和多个出气支管，在所述出气主管上开设有多个出气口，多个所述出气支管一一对应连接在所述出气口处，且所述出气支管伸出所述增稳减阻仓。
25.这样，利用空气压缩机出气管的压力将顶管机机头切削掉落至顶管机机头后部管道外壁下方的岩石块体吹回顶管机头前，有效减阻；同时利用空气压缩机出气管气压在顶管机刀头易于切割、破碎岩层时来平衡压载舱重量（引入的碎石），减小设备重量，降低前进阻力。
附图说明
26.图1为本实用新型岩石顶管机增稳减阻装置的结构示意图；
27.图2为本实用新型岩石顶管机增稳减阻装置的增稳减阻仓的局部剖视图。
28.附图标记说明：顶管机刀头1、连接仓2、增稳减阻仓3、开孔31、挡石板32、连接件33、导向滤网34、压载舱35、空气压缩机36、出气管37、出气主管371、出气支管372、支撑件38、进气管39。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
30.本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
31.如附图1和附图2所示，一种岩石顶管机增稳减阻装置，包括顶管机刀头1、连接仓2和增稳减阻仓3，连接仓2的轴向两侧分别与顶管机刀头1和增稳减阻仓3连接，顶管机刀头1用作开挖岩层使用，连接仓2与增稳减阻仓3通过焊接方式进行连接，且连接仓2沿竖向方向的顶部高于对应位置增稳减阻仓3的顶部，在增稳减阻仓3靠近连接仓2一侧的顶部还设有开孔31，在增稳减阻仓3的顶部还设有向连接仓2方向倾斜的挡石板32，挡石板32和连接仓2分别位于开孔31的轴向两侧。
32.本实用新型的工作原理是：本方案的顶管机在使用时，通过顶管机机头对岩石进行开挖，在顶管机机头开挖过程中，经顶管机机头切削的岩石块体掉落到连接仓2的外壁并向增稳减阻仓3的方向移动，由于增稳减阻仓3的顶部低于连接仓2的顶部，且在增稳减阻仓3靠近连接仓2的一侧顶部设有开孔31，同时在挡石板32的作用下，沿连接仓2外壁移动的岩石块体将进一步移动到增稳减阻仓3的开孔31处，并经开孔31掉落到增稳减阻仓3内，这样就大大减少了岩石块体聚集在管道外壁的现象，从而达到减小岩渣卡管、抱管等情况，同时减小顶管阻力，同时，岩石块体堆积在增稳减阻仓3内，在难开挖地段可以利用增稳减阻仓3内的岩石块体增大其抗翻力矩，提高顶管机刀头1、连接仓2自身稳定性，保证连接仓2内设备安全以及顶管施工质量。
33.在本实施例中，挡石板32与轴向方向夹角为θ，45
°
≤θ≤75
°
，且挡石板32沿竖向方向的顶部与连接仓2沿竖向方向的顶部齐平。本具体实施例中，挡石板32与轴向方向夹角θ
为60
°
。
34.这样，挡石板32与轴向方向夹角为θ，45
°
≤θ≤75
°
，且挡石板32沿竖向方向的顶部与连接仓2沿竖向方向的顶部齐平，这样可以使得保证挡石板32对岩石块体的阻挡效果，使得岩石块体基本都能经开孔31进入到增稳减阻仓3内。
35.在本实施例中，在增稳减阻仓3内还设有导向滤网34，导向滤网34位于开孔31的下方，且导向滤网34沿远离连接仓2的一侧倾斜向下设置。即导向滤网34左端高度高于其右端高度，整体呈沿右侧向下倾斜的结构形式。在增稳减阻仓3内还设有压载舱35，压载舱35位于导向滤网34远离连接仓2一侧的下方，即压载舱35位于导向滤网34右侧尽头的下端。增稳减阻仓3内还设有连接件33，连接件33的上方与增稳减阻仓3的顶部连接，且连接件33的下方与导向滤网34远离连接仓2的一侧连接。
36.这样，通过设置导向滤网34，可以对经过开孔31进入到增稳减阻仓3内的岩石块体的运动进行导向，使得岩石块体按设定的路线运动到对应的位置。通过设置连接件33，能够对导向滤网34起到固定作用，保证导向滤网34使用过程的稳定性。通过设置压载舱35，并将压载舱35设置在导向滤网34远离连接仓2的下方，这样经开孔31进入到增稳减阻仓3内的岩石块体将顺着导向滤网34移动到压载舱35内，以通过压载舱35实现对岩石块体的集中收集，保证掉入的岩石块体只能被引入到压载舱35内而不漏到除压载舱35外的其它地方。通过设置压载舱35，在难开挖地段利用吸入的岩石块体可以增大抗翻力矩，提高自身稳定性，保证连接仓2内部设备安全以及顶管施工质量。
37.在本实施例中，在压载舱35靠近连接仓2的一侧设有空气压缩机36，该空气压缩机36通过高强摩擦型螺栓固定在增稳减阻仓3内。空气压缩机36上连接有进气管39和出气管37，连接应保证气密性，且进气管39的进气口位于导向滤网34的下方。在导向滤网34的下方还设有支撑件38，出气管37设于支撑件38上。在进气管39的进气口处还设有过滤网。
38.这样，通过设置空气压缩机36，并使得进气口位于导向滤网34的下方，利用进气口处产生的负压将更多的岩石块体吸入到增稳减阻仓3内，增加上部挡石板32引入压载舱35内的岩块数量，进一步减小顶管阻力。通过支撑件38起到对出气管37支撑安装的效果。通过在进气口处设置过滤网，可以避免岩石块体掉入空气压缩机36内导致空气压缩机36故障。
39.在本实施例中，出气管37包括出气主管371和多个出气支管372，在出气主管371上开设有多个出气口，多个出气支管372一一对应连接在出气口处，且出气支管372伸出增稳减阻仓3。具体的，出气主管371与出气支管372材质均采用高压管道，出气主管371嵌固在增稳减阻仓3的仓壁，出气主管371开设有6个出气口，出气支管372共有6个，6个出气口与6个出气支管372焊接在一起。
40.这样，利用空气压缩机36出气管37的压力将顶管机机头切削掉落至顶管机机头后部管道外壁下方的岩石块体吹回顶管机头前，有效减阻；同时利用空气压缩机36出气管37气压在顶管机刀头1易于切割、破碎岩层时来平衡压载舱35重量（引入的碎石），减小设备重量，降低前进阻力。
41.下面阐述一下本装置的具体工作原理：施工人员将岩石顶管机增稳减阻装置打入岩层后，连接好顶管机内的电线、进水管、出水管等管线后便可进行顶管施工。将一节管节逐渐顶入，此时顶管机刀头1开始切削钻进。地面操作人员需根据cctv以及顶管机刀头1判断岩层开挖难易程度。如若是易开挖岩体，地面操作人员需打开空气压缩机36，利用空气压
缩机36进气管39配合挡石板32吸入切削掉落至后部管道外壁上方的岩石块体，并利用导向滤网34将所吸入的岩石块体汇至压载舱35内。同时利用空气压缩机36出气管37的出气压力来平衡压载舱35内吸入的岩石块体的重量，此时出气管37的出气量应由空气压缩机36来调节，以实现出气量由小逐渐增大，最大出气量以能平衡压载舱35重量使管节轴线在设计的顶管轴线为准，不出现较大偏差。当跨越较硬岩层时，地面操作人员需降低顶管机刀头1转速以增大顶管机刀头1切割的能力，并同时关闭空气压缩机36，利用顶管过程中吸入的碎石增大顶管机刀头1、连接仓2稳定性，并配合连接仓2内的油压千斤顶等纠偏工具，调整顶管机刀头1位于设计轴线位置，保证施工精度以及连接仓2内部的电气系统安全。当完成一节管节顶管施工后，施工人员需进入增稳减阻仓3内，用工具将压载舱35内的岩块整平，使装置的增稳功能可以有效发挥。
42.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，包括顶管机刀头、连接仓和增稳减阻仓，所述连接仓的轴向两侧分别与所述顶管机刀头和所述增稳减阻仓连接，且所述连接仓沿竖向方向的顶部高于对应位置所述增稳减阻仓的顶部，在所述增稳减阻仓靠近所述连接仓一侧的顶部还设有开孔，在所述增稳减阻仓的顶部还设有向所述连接仓方向倾斜的挡石板，所述挡石板和所述连接仓分别位于所述开孔的轴向两侧。2.根据权利要求1所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，所述挡石板与轴向方向夹角为θ，45
°
≤θ≤75
°
，且所述挡石板沿竖向方向的顶部与所述连接仓沿竖向方向的顶部齐平。3.根据权利要求2所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，所述挡石板与轴向方向夹角θ为60
°
。4.根据权利要求1所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，在所述增稳减阻仓内还设有导向滤网，所述导向滤网位于所述开孔的下方，且所述导向滤网沿远离所述连接仓的一侧倾斜向下设置。5.根据权利要求4所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，所述增稳减阻仓内还设有连接件，所述连接件的上方与所述增稳减阻仓的顶部连接，且所述连接件的下方与所述导向滤网远离所述连接仓的一侧连接。6.根据权利要求4所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，在所述增稳减阻仓内还设有压载舱，所述压载舱位于所述导向滤网远离所述连接仓一侧的下方。7.根据权利要求6所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，在所述压载舱靠近所述连接仓的一侧设有空气压缩机，所述空气压缩机上连接有进气管和出气管，且所述进气管的进气口位于所述导向滤网的下方。8.根据权利要求7所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，在所述导向滤网的下方还设有支撑件，所述出气管设于所述支撑件上。9.根据权利要求7所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，在所述进气管的进气口处还设有过滤网。10.根据权利要求7所述的岩石顶管机增稳减阻装置，其特征在于，所述出气管包括出气主管和多个出气支管，在所述出气主管上开设有多个出气口，多个所述出气支管一一对应连接在所述出气口处，且所述出气支管伸出所述增稳减阻仓。

技术总结
本实用新型公开了一种岩石顶管机增稳减阻装置，包括顶管机刀头、连接仓和增稳减阻仓，所述连接仓的轴向两侧分别与所述顶管机刀头和所述增稳减阻仓连接，且所述连接仓沿竖向方向的顶部高于对应位置所述增稳减阻仓的顶部，在所述增稳减阻仓靠近所述连接仓一侧的顶部还设有开孔，在所述增稳减阻仓的顶部还设有向所述连接仓方向倾斜的挡石板，所述挡石板和所述连接仓分别位于所述开孔的轴向两侧。本方案能够减少岩渣卡管、抱管情况，同时减小顶管阻力，提升顶管机自身稳定性，保证施工质量和效率。率。率。


技术研发人员：赵其达拉图 陈桥梁 粟学平 王守佳 丁振亚 魏永平 伍豪 杨浩琼 胡械 陈强 张潇搏
受保护的技术使用者：中交广州航道局有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/10/20