固定轨道法推进引水工程顶管内穿钢管的辅助定位装置

技术领域

本发明属管道工程技术领域，尤其涉及固定轨道法推进引水工程顶管内穿钢管的辅助定位装置。

背景技术

随着国家城镇化的发展，城市引水日益呈现上升趋势，引水工程中输水管道的建设也在逐步增加，顶管施工方法因其不需要进行地表开挖的特点,已经越来越得到普及。顶管施工中穿越道路(房屋)时，考虑到顶管施工期间道路一直通行，上部负荷复杂，较多采用混凝土套管内穿钢管的施工方法。现有的顶管内穿钢管，在施工时，由设置在井口地面上的吊机提供，人工辅助推进，这样就导致了推进进度慢，耗费人工，降低了工程整体的施工效率，且推进时，定位效果差，使得钢管之间的焊接不便。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供固定轨道法推进引水工程顶管内穿钢管的辅助定位装置，能够方便钢管的推进，推进效果好，推进速度快，提高工程的施工效率，同时能够方便钢管之间的定位，便于钢管的连接。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

固定轨道法推进引水工程顶管内穿钢管的辅助定位装置，其特征在于：包括输送机构、定位机构和顶推机构，输送机构用于放置钢管实现钢管的连续上料，定位机构用于内穿钢管的定位实现顶管内钢管的快速连接，顶推机构用于顶推定位机构上的钢管，定位机构包括定位架、支撑块、导套、导杆和定位油缸，支撑块与导杆相连接，导套设于定位架上，导杆设于导套中，导杆与导套滑动连接，定位油缸驱动导杆在导套上滑动。输送机构中能够设置多个钢管，依次运送至定位机构中定位，而后定位机构中调整钢管位置，最后通过顶推机构顶推，实现钢管的推进，之后顶推机构回退，重复上料和顶推。通过输送机构、定位机构和顶推机构的配合，实现了钢管的无缝上料，提高施工效率，定位机构通过支撑块和定位油缸的配合，能够接送从输送机构上运送下来的钢管，便于钢管的对接和定位，同时能够避免钢管的损坏，保证工程质量。

进一步，定位架设有横向支撑组件，横向支撑组件包括支撑板、固定块、连接板、横移油缸、滑杆和滑套，固定块设于支撑板上，滑杆与支撑板相连接，滑套设于连接板上，滑杆设于滑套中，滑杆与滑套滑动连接，横移油缸设于连接板上，横移油缸驱动支撑板移动，连接板设于定位架上。通过横向支撑组件，在支撑块接送钢管时能够对钢管起到横向定位和支撑的作用，保证钢管被定位固定在支撑块中，便于后续钢管的顶推。支撑板和固定块之间通过螺栓连接，在横向支撑不同型号的钢管时，可以通过更换固定块以达到对多种不同型号的钢管的支持，提高横向支撑组件的泛用性。滑套和滑杆的设置，则能够给固定块的移动起到导向作用，保证固定块的移动精度，保证良好的定位固定效果。连接板实现了横向支撑组件与定位架的连接，连接板与横向支撑组件之间通过螺栓固定，能够方便横向支撑组件的拆装，便于维修和更换。

进一步，定位架设有导向块，导向块设有导向轮，导向轮与导向块转动连接。导向块和导向轮的设置，则方便了顶推机构横向顶推钢管至顶管内，减小了在顶推过程中钢管与定位架的摩擦，使得顶推钢管更加顺畅。导向块和支撑块间隔设置，且在支撑块下降至最低高度后，导向块高于支撑块，使得支撑块下降以后由导向块支撑钢管，转换支撑方便，导向支撑效果好。

进一步，导向块设有定位凸起部，定位架设有定位槽，定位凸起部设于定位槽中。定位凸起部和定位槽的配合，能够方便导向块在定位架上的安装定位，使得导向块的安装更加方便。

进一步，定位架设有定位环和固定片，定位环设有调节杆，固定片设有固定孔，调节杆设于固定孔中，调节杆螺纹连接有调节螺母，调节螺母卡紧于固定片上。通过调节螺杆来调节定位环的位置，便于定位环的使用，保证钢管对接的精度，便于钢管的顶推。定位环设于定位架的前端，在定位架上的钢管与顶管内的钢管对接焊接时，定位环处于两根钢管的连接处，使得两根钢管能够对接好，便于焊接。

进一步，输送机构包括输送架、导向板和上料组件，导向板设于输送架和定位架之间，上料组件包括上料架、上料滑轨、上料座、上料筒和上料套，上料滑轨设于上料架上，上料滑轨设有上料滑块，上料滑块与上料滑轨滑动连接，上料滑块与上料座固定连接，上料套设于上料座上，上料筒设于上料套中，上料筒与上料套滑动连接，上料架设有电动推杆，电动推杆驱动上料筒在上料套中滑动，上料架设有上料电机和上料丝杆，上料电机驱动上料丝杆转动，上料架设有上料螺母，上料螺母与上料丝杆螺纹连接。输送架中用于存放数个钢管，在一个钢管顶推完成以后，输送架上的一个钢管在上料组件的作用下被带至支撑块上，以便后续在定位架上定位顶推。上料组件则用于将输送架中的钢管移动至导向板上，通过倾斜设置的导向板，能够使得钢管滚入支撑块中，方便后续的操作。上料组件通过上料丝杆和上料螺母的连接方式，实现上料架的平动，从而能够通过上料筒带动钢管移动。上料筒通过电动推杆实现在上料套内的伸缩，伸出能够伸入到钢管的内壁中，从而带动钢管移动，缩入能够从钢管中退出，方便钢管的移动。

进一步，上料套设有限位槽，上料筒设有限位块，限位块设于限位槽中，限位块与限位槽滑动连接，限位槽限位限位块。通过限位块和限位槽的设置，能够对上料筒在上料套中的行程进行限位，避免上料筒从上料套中脱出，保证上料筒良好的上料效果。

进一步，顶推机构包括顶推架、顶推丝杆和顶推电机，顶推丝杆设于定位架上，顶推丝杆与定位架转动连接，顶推电机驱动顶推丝杆转动，顶推架设有顶推螺母，顶推螺母与顶推丝杆螺纹连接，顶推架设有顶推板，顶推板设有卡槽通过顶推电机和顶推丝杆实现对顶推架的移动，顶推架通过移动带动钢管向内顶推，从而实现钢管的推进，推进平稳，推进效果好。。

进一步，顶推架设有顶推油缸，顶推油缸与顶推板相连接，顶推油缸驱动顶推板移动，顶推油缸的设置，能够使得在顶推架走完顶推丝杆的行程之后，能够继续向内推进一小段距离，使得钢管能够被顶进顶管，同时便于顶推架移动时对顶推板的调节，保证顶推效果。在人工进入钢管内焊接时，通过顶推油缸驱动，能够便于快速调整顶推板的位置，方便施工人员进入，便于钢管之间的焊接。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明在使用时，先固定输送机构、定位机构和顶推机构的位置，之后调节定位环的位置，使其与顶管内的钢管相对应，之后启动定位油缸，使支撑块上移，之后上料组件带动输送架上的钢管移动至导向板上，上料组件与钢管脱离，钢管在自重作用下滚落至支撑块上，之后横向支撑装置打开，便于支撑块下落，支撑块下落后顶推机构顶推钢管，使其进入定位环中并与上一个顶推进顶管的钢管对接贴合，之后人工进入钢管内部，对钢管进行焊接，焊接完成以后，顶推机构继续顶推钢管，使其顶推入顶管中，之后支撑块上升准备接收下一根钢管。本发明能够方便钢管的推进，推进效果好，推进速度快，提高工程的施工效率，同时能够方便钢管之间的定位，便于钢管的连接。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明固定轨道法推进引水工程顶管内穿钢管的辅助定位装置的结构示意图；

图2为本发明中输送机构的结构示意图；

图3为本发明中定位机构的结构示意图；

图4为本发明中顶推机构与定位机构连接的结构示意图；

图5为本发明中支撑块复位的结构示意图；

图6为本发明中横向支撑组件的结构示意图；

图7为本发明中顶推架的结构示意图；

图8为本发明中定位环的结构示意图；

图9为本发明中上料组件的结构示意图。

图中，1-输送机构；2-定位机构；3-顶推机构；4-定位架；5-支撑块；6-导套；7-导杆；8-定位油缸；9-横向支撑组件；10-支撑板；11-固定块；12-连接板、；13-横移油缸；14-滑杆；15-滑套；16-导向块；17-导向轮；18-定位凸起部；19-定位槽；20-定位环；21-固定片；22-调节杆；24-调节螺母；25-输送架；26-导向板；27-上料组件；28-上料架；29-上料滑轨；30-上料座；31-上料筒；32-上料滑块；33-电动推杆；34-上料电机；35-上料丝杆；36-上料螺母；37-限位槽；38-限位块；39-顶推架；40-顶推丝杆；41-顶推电机；42-顶推螺母；43-顶推板；44-卡槽；45-顶推油缸。46-钢管；47-上料套。

具体实施方式

如图1至图9所示，为本发明固定轨道法推进引水工程顶管内穿钢管的辅助定位装置，包括输送机构1、定位机构2和顶推机构3，输送机构1用于放置钢管46实现钢管46的连续上料，定位机构2用于内穿钢管46的定位实现顶管内钢管46的快速连接，顶推机构3用于顶推定位机构2上的钢管46，定位机构2包括定位架4、支撑块5、导套6、导杆7和定位油缸8，支撑块5与导杆7相连接，导套6设于定位架4上，导杆7设于导套6中，导杆7与导套6滑动连接，定位油缸8驱动导杆7在导套6上滑动。输送机构1中能够设置多个钢管46，依次运送至定位机构2中定位，而后定位机构2中调整钢管46位置，最后通过顶推机构3顶推，实现钢管46的推进，之后顶推机构3回退，重复上料和顶推。通过输送机构1、定位机构2和顶推机构3的配合，实现了钢管46的无缝上料，提高施工效率，定位机构2通过支撑块5和定位油缸8的配合，能够接送从输送机构1上运送下来的钢管46，便于钢管46的对接和定位，同时能够避免钢管46的损坏，保证工程质量。

定位架4设有横向支撑组件9，横向支撑组件9包括支撑板10、固定块11、连接板12、横移油缸13、滑杆14和滑套15，固定块11设于支撑板10上，滑杆14与支撑板10相连接，滑套15设于连接板12上，滑杆14设于滑套15中，滑杆14与滑套15滑动连接，横移油缸13设于连接板12上，横移油缸13驱动支撑板10移动，连接板12设于定位架4上。通过横向支撑组件9，在支撑块5接送钢管46时能够对钢管46起到横向定位和支撑的作用，保证钢管46被定位固定在支撑块5中，便于后续钢管46的顶推。支撑板10和固定块11之间通过螺栓连接，在横向支撑不同型号的钢管46时，可以通过更换固定块11以达到对多种不同型号的钢管46的支持，提高横向支撑组件9的泛用性。滑套15和滑杆14的设置，则能够给固定块11的移动起到导向作用，保证固定块11的移动精度，保证良好的定位固定效果。连接板12实现了横向支撑组件9与定位架4的连接，连接板12与横向支撑组件9之间通过螺栓固定，能够方便横向支撑组件9的拆装，便于维修和更换。

定位架4设有导向块16，导向块16设有导向轮17，导向轮17与导向块16转动连接。导向块16和导向轮17的设置，则方便了顶推机构3横向顶推钢管46至顶管内，减小了在顶推过程中钢管46与定位架4的摩擦，使得顶推钢管46更加顺畅。导向块16和支撑块5间隔设置，且在支撑块5下降至最低高度后，导向块16高于支撑块5，使得支撑块5下降以后由导向块16支撑钢管46，转换支撑方便，导向支撑效果好。

导向块16设有定位凸起部，定位架4设有定位槽，定位凸起部设于定位槽中。定位凸起部和定位槽的配合，能够方便导向块16在定位架4上的安装定位，使得导向块16的安装更加方便。

定位架4设有定位环20和固定片21，定位环20设有调节杆22，固定片21设有固定孔，调节杆22设于固定孔中，调节杆22螺纹连接有调节螺母24，调节螺母24卡紧于固定片21上。通过调节螺杆来调节定位环20的位置，便于定位环20的使用，保证钢管46对接的精度，便于钢管46的顶推。定位环20设于定位架4的前端，在定位架4上的钢管46与顶管内的钢管46对接焊接时，定位环20处于两根钢管46的连接处，使得两根钢管46能够对接好，便于焊接。

输送机构1包括输送架25、导向板26和上料组件27，导向板26设于输送架25和定位架4之间，上料组件27包括上料架28、上料滑轨29、上料座30、上料筒31和上料套47，上料滑轨29设于上料架28上，上料滑轨29设有上料滑块32，上料滑块32与上料滑轨29滑动连接，上料滑块32与上料座30固定连接，上料套47设于上料座30上，上料筒31设于上料套47中，上料筒31与上料套47滑动连接，上料架28设有电动推杆33，电动推杆33驱动上料筒31在上料套47中滑动，上料架28设有上料电机34和上料丝杆35，上料电机34驱动上料丝杆35转动，上料架28设有上料螺母36，上料螺母36与上料丝杆35螺纹连接。输送架25中用于存放数个钢管46，在一个钢管46顶推完成以后，输送架25上的一个钢管46在上料组件27的作用下被带至支撑块5上，以便后续在定位架4上定位顶推。上料组件27则用于将输送架25中的钢管46移动至导向板26上，通过倾斜设置的导向板26，能够使得钢管46滚入支撑块5中，方便后续的操作。上料组件27通过上料丝杆35和上料螺母36的连接方式，实现上料架28的平动，从而能够通过上料筒31带动钢管46移动。上料筒31通过电动推杆33实现在上料套47内的伸缩，伸出能够伸入到钢管46的内壁中，从而带动钢管46移动，缩入能够从钢管46中退出，方便钢管46的移动。

上料套47设有限位槽37，上料筒31设有限位块38，限位块38设于限位槽中，限位块38与限位槽37滑动连接，限位槽37限位限位块38。通过限位块38和限位槽37的设置，能够对上料筒31在上料套47中的行程进行限位，避免上料筒31从上料套47中脱出，保证上料筒31良好的上料效果。

顶推机构3包括顶推架39、顶推丝杆40和顶推电机41，顶推丝杆40设于定位架4上，顶推丝杆40与定位架4转动连接，顶推电机41驱动顶推丝杆40转动，顶推架39设有顶推螺母42，顶推螺母42与顶推丝杆40螺纹连接，顶推架39设有顶推板43，顶推板43设有卡槽44，通过顶推电机41和顶推丝杆40实现对顶推架39的移动，顶推架39通过移动带动钢管46向内顶推，从而实现钢管46的推进，推进平稳，推进效果好。

顶推架39设有顶推油缸45，顶推油缸45与顶推板43相连接，顶推油缸45驱动顶推板43移动，顶推油缸45的设置，能够使得在顶推架39走完顶推丝杆40的行程之后，能够继续向内推进一小段距离，使得钢管46能够被顶进顶管，同时便于顶推架39移动时对顶推板43的调节，保证顶推效果。在人工进入钢管46内焊接时，通过顶推油缸45驱动，能够便于快速调整顶推板43的位置，方便施工人员进入，便于钢管46之间的焊接。

本发明在使用时，先固定输送机构1、定位机构2和顶推机构3的位置，之后调节定位环20的位置，使其与顶管内的钢管46相对应，之后启动定位油缸8，使支撑块5上移，之后上料组件27带动输送架25上的钢管46移动至导向板26上，上料组件27与钢管46脱离，钢管46在自重作用下滚落至支撑块5上，之后横向支撑装置打开，便于支撑块5下落，支撑块5下落后顶推机构3顶推钢管46，使其进入定位环20中并与上一个顶推进顶管的钢管46对接贴合，之后人工进入钢管46内部，对钢管46进行焊接，焊接完成以后，顶推机构3继续顶推钢管46，使其顶推入顶管中，之后支撑块5上升准备接收下一根钢管46。本发明能够方便钢管46的推进，推进效果好，推进速度快，提高工程的施工效率，同时能够方便钢管46之间的定位，便于钢管46的连接。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。