一种顶管内置式可周转止退装置及方法

技术领域

本申请涉及隧道施工技术领域，尤其是涉及一种顶管内置式可周转止退装置及方法。

背景技术

顶管法施工是隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种非开挖式的施工方法。在施工时，通过利用主顶油缸的顶力推动顶铁，进而推进顶管机对前方土层进行切削，并通过出土装置将土体排出，使后方的管节不断向前推进，直至顶管区间贯通建成隧道。近年来顶管技术趋向成熟，大、中城市中顶管施工逐渐向大直径、大埋深、大体量方向发展。

在顶管施工过程中，添加管节时需要控制液压顶后缩，顶管停止顶进，在相关技术中为了避免产生管节后退事故，通过在管节外侧预留埋件再配套安装止退架以阻止管节后退。而止退架一般只安装在靠近隧道入口处，因此每添加一个管节都需要重新安装一次止退架，不仅降低了顶管施工的效率，还增加顶管施工的人工成本。尤其是特大截面顶管内置的止退架的拆装更是费时费力。

因此，如何在保证止退效果的同时减少止退架的拆装频率，提高顶管施工的效率和降低顶管施工的人工成本是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了在保证止退效果的同时减少止退架的拆装频率，提高顶管施工的效率和降低顶管施工的人工成本，本申请提供一种顶管内置式可周转止退装置及方法。

本申请提供的一种顶管内置式可周转止退装置及方法采用如下的技术方案：

第一方面，一种顶管内置式可周转止退装置，包括：

工作井；

后靠背，所述后靠背固定安装在所述工作井的内部；

管节，所述管节的内侧面设置有若干周向布置的预埋件，所述预埋件上可拆卸连接有滑轨，所述滑轨上沿其长度方向开设有等距分布的止退槽；

顶进缸组，所述顶进缸组固定安装在所述后靠背上，所述顶进缸组用于对多个所述管节进行顶进施工；

固定架，所述固定架滑动连接在完成顶进的所述管节内部的所述滑轨上；

纵向支撑梁，所述纵向支撑梁的数量至少为两组，多组所述纵向支撑梁上下并列且可拆卸的卡接在所述后靠背与所述固定架之间。

通过采用上述技术方案，利用所述固定架与所述滑轨的单向滑动连接，可以在顶进缸组推动所述管节移动时，保证固定架能够在纵向支撑梁的卡接作用下保持不动，而当顶进缸组收回之后，所述纵向支撑梁能够抵接在所述后靠背与所述固定架之间，从而抵消管节的后退力，这样在添加下一个管节时就不需要重新安装固定架，能够在保证止退效果的同时避免反复拆装固定架，有利于提高顶管施工的效率和降低顶管施工的人工成本。

优选的，所述预埋件凸出于所述管节的内侧表面，且开设有螺纹孔，所述滑轨上对应所述螺纹孔开设有沉头通孔，所述滑轨靠近所述预埋件的一侧焊接连接有第一限位板，所述第一限位板抵接于所述预埋件凸出于所述管节内侧表面的侧面。

通过采用上述技术方案，利用螺纹孔和沉头通孔能够使用沉头螺钉将所述滑轨可拆卸的安装在所述预埋件上，同时通过第一限位板抵接在所述预埋件上，可以避免沉头螺钉在工作过程中承受剪切力而损坏，该设计有效的保证了所述立柱在工作过程中的承载能力和可靠性。

优选的，所述固定架包括立柱，所述立柱的两端面均固定连接有内部钢梁，所述内部钢梁远离所述立柱的侧面开设有与所述滑轨匹配的滑槽，所述滑槽贯穿所述内部钢梁的两端，所述内部钢梁上位于所述滑槽的内部固定连接有若干等距设置的铰接轴，所述铰接轴上摆动连接有斜向设置的止动块，所述止动块与所述止退槽抵接。

通过采用上述技术方案，利用所述滑轨与所述滑槽的相互配合，可以保证所述固定架与所述滑轨形成稳定可靠的滑动连接，同时通过所述止动块与所述止退槽的抵接连接，可以抵消管节产生的后退力，防止管节发生后退，而当顶进缸组推动所述管节移动时，随着所述止退槽的移动可以使斜向设置的止动块进行摆动而退出当前的止退槽然后再进入下一个止退槽，这样可以实现所述固定架与所述滑轨的单向滑动连接，以便于多个管节的连续推进施工。

优选的，所述内部钢梁的内部固定安装有弹性件，所述弹性件抵接于所述止动块上用于将所述止动块顶压在所述止退槽内部。

通过采用上述技术方案，利用弹性件可以使所述止动块保持顶压在所述滑轨上，以便于保证所述止动块与所述止退槽抵接的可靠性。

优选的，所述弹性件包括安装筒，所述安装筒固定安装在所述内部钢梁的内部，所述安装筒的内部滑动连接有推杆，所述推杆位于所述安装筒外部的一端抵接连接在所述止动块上，所述推杆位于所述安装筒内部的一端抵接连接有弹簧。

通过采用上述技术方案，将弹簧安装在安装筒内部可以避免工作环境中的泥土水分等与弹簧直接接触而造成弹簧卡死或锈蚀，有利于保证弹簧的使用性能和寿命。

优选的，所述弹簧远离所述推杆的一端抵接连接有压力传感器，所述压力传感器电连接有警报器。

通过采用上述技术方案，利用压力传感器可以实施检测弹簧上的压力变化，当顶进缸组推动所述管节移动而使止动块退出当前的止退槽时，弹簧上的压力就会变大，压力变大之后警报器就能发出警报，从而提醒工作人员止动块已经退出止退槽，这样可以确保止退装置的工作状态，从而提高了顶管施工过程中的安全性。

优选的，所述纵向支撑梁包括第一固定部、第二固定部、转动部，所述第一固定部可拆卸连接在所述后靠背上，所述转动部转动连接在所述第一固定部远离所述后靠背的一端，所述第二固定部可拆卸连接在所述立柱上，所述转动部远离所述第一固定部的一端端部固定连接有卡块，所述第二固定部远离所述立柱的一端端部开设有与所述卡块匹配的卡槽，所述卡块与所述卡槽均设计为圆弧形且圆弧的中心为所述转动部与所述第一固定部转动连接的中心。

通过采用上述技术方案，利用圆弧形的所述卡块和所述卡槽相互配合，在工作过程中不仅可以通过转动所述转动部，使第二固定部和转动部进行断开和结合，在所述第二固定部和所述转动部断开之后，所述管节可以快速通过纵向支撑梁进入安装位置；在所述第二固定部和所述转动部卡接结合之后，纵向支撑梁既能在工作过程中抵接在所述后靠背与所述固定架之间形成支撑防止所述管节发生后退事故，又能卡接在所述后靠背与所述固定架之间形成定位避免所述固定架不会随着所述管节的移动而移动，较好的提高了顶管施工效率。

可选的，所述止退槽的截面形状为三角形。

通过采用上述技术方案，将所述止退槽的截面形状设置为三角形，可以在所述止退槽的内部形成一个与所述止动块接触的抵接面和一个便于所述止动块退出所述止退槽的斜面，既有利于保证所述止动块和所述止退槽之间的配合性能，也在结构上增加所述滑轨的结构强度。

可选的，所述止退槽的截面形状为矩形。

通过采用上述技术方案，将所述止退槽的截面形状设置为矩形，可以在所述止退槽的内部形成两个与所述止动块接触的抵接面，这样在安装所述滑轨和吊装管节的时候就不会有方向要求，降低了施工难度，有利于提高施工的效率。

第二方面，一种顶管内置式可周转止退方法，包括以下步骤：

S1、将滑轨安装在待顶进的管节内部的预埋件上；

S2、使用顶进缸组完成对一个管节的顶进并保持；

S3、将固定架安装在完成顶进的管节内部的滑轨上；

S4、同时将两组纵向支撑梁以卡接的方式安装在所述后靠背与所述固定架之间；

S5、收回顶进缸组；

S6、吊装下一根需要安装的管节；

S7、拆开第一组所述纵向支撑梁；

S8、将管节下降至穿过第一组纵向支撑梁拆开的位置并保持；

S9、卡接第一组所述纵向支撑梁；

S10、拆开第二组所述纵向支撑梁；

S11、使管节至穿过第二组纵向支撑梁拆开的位置并下降至安装位置；

S12、使用顶进缸组对进入安装位置的管节进行顶进施工；

S13、按照S5-S12的方法完成所有待顶进的管节的顶进施工。

通过采用上述技术方案，利用所述固定架与所述滑轨的单向滑动连接，可以在顶进缸组推动所述管节移动时，保证固定架能够在纵向支撑梁的卡接作用下保持不动，而当顶进缸组收回之后，所述纵向支撑梁能够抵接在所述后靠背与所述固定架之间，从而抵消管节的后退力，这样在添加下一个管节时就不需要重新安装固定架，能够在保证止退效果的同时避免反复拆装固定架，有利于提高顶管施工的效率和降低顶管施工的人工成本。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请利用固定架与滑轨的单向滑动连接，可以在顶进缸组推动管节移动时，保证固定架能够在纵向支撑梁的卡接作用下保持不动，而当顶进缸组收回之后，纵向支撑梁能够抵接在后靠背与固定架之间，从而抵消管节的后退力，这样在添加管节时就不需要重新安装固定架，能够在保证止退效果的同时避免反复拆装固定架，有利于提高顶管施工的效率和降低顶管施工的人工成本。

2.本申请利用滑轨与滑槽的相互配合，可以保证固定架与滑轨形成稳定可靠的滑动连接，同时通过止动块与止退槽的抵接连接，可以抵消管节产生的后退力，防止管节发生后退，而当顶进缸组推动管节移动时，随着止退槽的移动可以使斜向设置的止动块进行摆动而退出当前的止退槽然后再进入下一个止退槽，这样可以实现固定架与滑轨的单向滑动连接，以便于多个管节的连续推进施工。

3.利用圆弧形的卡块和卡槽相互配合，在工作过程中不仅可以通过摆动转动部，使第二固定部和转动部进行断开和结合，在第二固定部和转动部断开之后，管节可以快速通过纵向支撑梁进入安装位置；在第二固定部和转动部卡接结合之后，纵向支撑梁既能在工作过程中抵接在后靠背与固定架之间形成支撑防止管节发生后退事故，又能卡接在后靠背与固定架之间形成定位避免固定架不会随着管节的移动而移动，较好的提高了顶管施工效率。

附图说明

图1是本申请实施例1的止退装置的装配状态结构示意图。

图2是本申请实施例1的止退装置的分解状态结构示意图。

图3是本申请实施例1的止退装置的内部状态结构示意图。

图4是图3中第Ⅰ部分结构放大示意图。

图5是图3中第Ⅱ部分结构放大示意图。

图6是本申请实施例1第一视角的内部结构状态示意图。

图7是本申请实施例1第二视角的内部结构状态示意图。

附图标记说明：100、工作井；101、加固层；200、后靠背；300、管节；301、预埋件；3011、螺纹孔；302、滑轨；3021、沉头通孔；3022、第一限位板；303、止退槽；3031、抵接面；3032、斜面；400、顶进缸组；401、顶铁；500、固定架；501、立柱；502、内部钢梁；503、滑槽；504、铰接轴；505、止动块；506、弹性件；5061、安装筒；5062、推杆；5063、弹簧；5064、压力传感器；600、纵向支撑梁；601、第一固定部；602、第二固定部；603、转动部；604、卡块；605、卡槽。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例公开一种顶管内置式可周转止退装置及方法。

实施例1

请一并参照图1和图2，在本申请的一种实施方式中，一种顶管内置式可周转止退装置，包括工作井100，工作井100内壁设有采用钢筋骨架结合混凝土浇筑而成的加固层101，加固层101的一侧表面开设有隧道入口，并且正对隧道入口的一侧固定安装有后靠背200，后靠背200上固定安装有顶进缸组400，顶进缸组400上安装有顶铁401，顶铁401与隧道入口之间设有管节300，顶进缸组400能够将管节300顶进隧道入口内部。

请一并参照图1和图2，在本申请的一种实施方式中，管节300的内侧面设置有若干轴向布置的预埋件301，预埋件301上可拆卸连接有滑轨302，滑轨302上单向滑动连接有固定架500，固定架500上可拆卸的卡接连接有两组不同高度并列设置的纵向支撑梁600，纵向支撑梁600远离固定架500的一端可拆卸连接在后靠背200上。利用固定架500与滑轨302的单向滑动连接，可以在顶进缸组400推动管节300移动时，保证固定架500能够在纵向支撑梁600的卡接作用下保持不动，而当顶进缸组400收回之后，纵向支撑梁600能够抵接在后靠背200与固定架500之间，从而抵消管节300的后退力，这样在添加下一个管节300时就不需要重新安装固定架500，能够在保证止退效果的同时避免反复拆装固定架500，有利于提高顶管施工的效率和降低顶管施工的人工成本。

请一并参照图3和图4，在本申请的一种实施方式中，滑轨302上沿其长度方向开设有等距分布的止退槽303，预埋件301凸出于管节300的内侧表面，且开设有螺纹孔3011，滑轨302上对应螺纹孔3011开设有沉头通孔3021，滑轨302靠近预埋件301的一侧焊接连接有第一限位板3022，第一限位板3022抵接于预埋件301凸出于管节300内侧表面的侧面。利用螺纹孔3011和沉头通孔3021能够使用沉头螺钉将滑轨302可拆卸的安装在预埋件301上，同时通过第一限位板3022抵接在预埋件301上，可以避免沉头螺钉在工作过程中承受剪切力而损坏，该设计有效的保证了立柱在工作过程中的承载能力和可靠性。

请一并参照图3和图4，在本申请的一种实施方式中，止退槽303的截面形状为三角形。将止退槽303的截面形状设置为三角形，可以在止退槽303的内部形成一个与止动块505接触的抵接面3031和一个便于止动块505退出止退槽303的斜面3032，既有利于保证止动块505和止退槽303之间的配合性能，也在结构上增加滑轨302的结构强度。

请一并参照图3和图5，在本申请的另一种实施方式中，止退槽303的截面形状为矩形，将止退槽303的截面形状设置为矩形，可以在止退槽303的内部形成两个与止动块505接触的抵接面3031，这样在安装滑轨302和吊装管节300的时候就不会有方向要求，降低了施工难度，有利于提高施工的效率。

当然，在本申请的其他实施方式中，止退槽303的截面形状还可以设置为具有至少一个抵接面的结构，例如梯形、平行四边形等。

请一并参照图3、图5和图6，在本申请的一种实施方式中，固定架500包括立柱501，立柱501的两端面均固定连接有内部钢梁502，内部钢梁502远离立柱501的侧面开设有与滑轨302匹配的滑槽503，滑槽503贯穿内部钢梁502的两端，内部钢梁502上位于滑槽503的内部固定连接有若干等距设置的铰接轴504，铰接轴504上摆动连接有斜向设置的止动块505，止动块505与止退槽303抵接；利用滑轨302与滑槽503的相互配合，可以保证固定架500与滑轨302形成稳定可靠的滑动连接，同时通过止动块505与止退槽303的抵接连接，可以抵消管节300产生的后退力，防止管节300发生后退，而当顶进缸组400推动管节300移动时，随着止退槽303的移动可以使斜向设置的止动块505进行摆动而退出当前的止退槽303然后再进入下一个止退槽303，这样可以实现固定架500与滑轨302的单向滑动连接，以便于多个管节300的连续推进施工。

请一并参照图3和图5，在本申请的一种实施方式中，内部钢梁502的内部固定安装有弹性件506，弹性件506抵接于止动块505上用于将止动块505顶压在止退槽303内部，利用弹性件506可以使止动块505保持顶压在滑轨302上，以便于保证止动块505与止退槽303抵接的可靠性。

请参照图5，在本申请的一种实施方式中，弹性件506包括安装筒5061，安装筒5061固定安装在内部钢梁502的内部，安装筒5061的内部滑动连接有推杆5062，推杆5062位于安装筒5061外部的一端抵接连接在止动块505上，推杆5062位于安装筒5061内部的一端抵接连接有弹簧5063，弹簧5063远离推杆5062的一端抵接连接有压力传感器5064，压力传感器5064电连接有警报器。将弹簧5063安装在安装筒5061内部可以避免工作环境中的泥土水分等与弹簧5063直接接触而造成弹簧5063卡死或锈蚀，有利于保证弹簧5063的使用性能和寿命。利用压力传感器5064可以实施检测弹簧5063上的压力变化，当顶进缸组400推动管节300移动而使止动块505退出当前的止退槽303时，弹簧5063上的压力就会变大，压力变大之后警报器就能发出警报，从而提醒工作人员止动块505已经退出止退槽303，这样可以确保止退装置的工作状态，从而提高了顶管施工过程中的安全性。

请一并参照图6和图7，在本申请的一种实施方式中，纵向支撑梁600包括第一固定部601、第二固定部602、转动部603，第一固定部601可拆卸连接在后靠背200上，转动部603转动连接在第一固定部601远离后靠背200的一端，第二固定部602可拆卸连接在立柱501上，转动部603远离第一固定部601的一端端部固定连接有卡块604，第二固定部602远离立柱501的一端端部开设有与卡块604匹配的卡槽605，卡块604与卡槽605均设计为圆弧形且圆弧的中心为转动部603与第一固定部601转动连接的中心。利用圆弧形的卡块604和卡槽605相互配合，在工作过程中不仅可以通过摆动转动部603，使第二固定部602和转动部603进行断开和结合，在第二固定部602和转动部603断开之后，管节300可以快速通过纵向支撑梁600进入安装位置；在第二固定部602和转动部603卡接结合之后，纵向支撑梁600既能在工作过程中抵接在后靠背200与固定架500之间形成支撑防止管节300发生后退事故，又能卡接在后靠背200与固定架500之间形成定位避免固定架500不会随着管节300的移动而移动，较好的提高了顶管施工效率。

实施例2

一种顶管内置式可周转止退方法，包括以下步骤：

S1、将滑轨302安装在待顶进的管节300内部的预埋件301上；

S2、使用顶进缸组400完成对一个管节300的顶进并保持；

S3、将固定架500安装在完成顶进的管节300内部的滑轨302上；

S4、同时将两组纵向支撑梁600以卡接的方式安装在后靠背200与固定架500之间；

S5、收回顶进缸组400；

S6、吊装下一根需要安装的管节300；

S7、拆开第一组纵向支撑梁600；

S8、将管节300下降至穿过第一组纵向支撑梁600拆开的位置并保持；

S9、卡接第一组纵向支撑梁600；

S10、拆开第二组纵向支撑梁600；

S11、使管节300至穿过第二组纵向支撑梁600拆开的位置并下降至安装位置；

S12、使用顶进缸组400对进入安装位置的管节300进行顶进施工；

S13、按照S5-S12的方法完成所有待顶进的管节300的顶进施工。

通过采用上述方法，能够方便快捷的完成所有待顶进的管节300的顶进施工，在工作过程中利用固定架500与滑轨302的单向滑动连接，可以在顶进缸组400推动管节300移动时，保证固定架500能够在纵向支撑梁600的卡接作用下保持不动，而当顶进缸组400收回之后，纵向支撑梁600能够抵接在后靠背200与固定架500之间，从而抵消管节300的后退力，这样在添加下一个管节300时就不需要重新安装固定架500，能够在保证止退效果的同时避免反复拆装固定架500，有利于提高顶管施工的效率和降低顶管施工的人工成本。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。