安装于顶管机头后壳体的纠偏推板装置及其纠偏方法

技术领域

本发明属于顶管设备领域，特别涉及一种安装于顶管机头后壳体的纠偏推板装置及其纠偏方法。

背景技术

在顶管施工过程中，顶管机头容易受到外界各种因素干扰，导致顶管机头自主发生偏转。机头偏转主要分为深度方向的垂直偏转和左右方向的水平偏转。垂直偏转可能由于顶管机头上方覆土深度不足，导致顶管机头上抬；或是由于顶管机头下方土层软弱，导致顶管机头下沉。水平偏转则可能由于顶力不均匀或者周围土质不均匀导致的机头左右偏转。在顶管施工过程中，应当及时处理顶管机头偏转问题，一旦机头偏转过大，使得机头位置脱离既定的轴线，则容易导致机头与地下既有管线、建筑物等发生碰撞，更严重的则导致机头无法进入到指定的接收井内。

传统的顶管机纠偏，基本采用顶管机头前后壳体连接处的铰接纠偏油缸来实现，一般在顶管机横截面上，沿环向在45°、135°、225°、315°布置4个纠偏油缸。通过不同油缸的伸缩，来调整机头的偏转。

传统的纠偏手段仅仅依靠前后壳体铰接处的纠偏油缸的伸缩，这种单一的纠偏手段进行纠偏，导致纠偏效果非常缓慢。原因在于，纠偏油缸伸长后，前壳体的轴线会快速的被纠正回正确的角度，但是后壳体需要顶管机头顶进一段较长的距离后，在前壳体的拉动下，后壳体才能逐步实现纠偏效果。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种安装于顶管机头后壳体的纠偏推板装置及其纠偏方法，能够加快顶管机头后壳体的纠偏速率，缩短顶管机整体的纠偏时间。

本发明的第一方面提供了一种安装于顶管机头后壳体的纠偏推板装置，其包括：

纠偏推板；

供容置所述纠偏推板的凹槽，所述凹槽设置于顶管机头的后壳体外壁中且槽口对外；

动力元件，所述动力元件安装于所述凹槽中且联接于所述纠偏推板，所述动力元件启动时控制所述纠偏推板相对于所述凹槽做伸缩运动。

作为所述纠偏推板装置的较佳实施方式，所述凹槽的底部开设有连通孔，所述连通孔连通至所述后壳体的内部，所述连通孔中可拆卸地设置有封孔件。

作为所述纠偏推板装置的较佳实施方式，所述凹槽的数量为偶数个，偶数个所述凹槽两两对称地沿环向分布在所述后壳体的外壁，每个所述凹槽内均通过所述动力元件联接有一所述纠偏推板。

作为所述纠偏推板装置的较佳实施方式，所述凹槽的数量为四个，四个所述凹槽沿环向分布在所述后壳体的外壁的0°、90°、180°、270°四个位置。

作为所述纠偏推板装置的较佳实施方式，所述动力元件为液压缸。

作为所述纠偏推板装置的较佳实施方式，每个所述凹槽内设置有两个所述动力元件，两个所述动力元件沿所述后壳体的轴向分布。

作为所述纠偏推板装置的较佳实施方式，所述纠偏推板未启动时的板周及内板面与所述凹槽相互契合，所述纠偏推板的外板面形状与所述后壳体的外壁形状一致。

作为所述纠偏推板装置的较佳实施方式，所述纠偏推板的内板面设有供所述动力元件容置的容置槽。

本发明的第二方面提供了一种顶管机头纠偏方法，沿环向在顶管机头的前壳体和后壳体之间铰接有多个纠偏油缸，其中，沿环向在所述后壳体的外壁中设置多个前述的纠偏推板装置，所述顶管机头纠偏方法包括：

当顶管机头与顶进中心线发生偏斜时，先启动所述纠偏油缸的伸缩来带领所述前壳体回位到所述顶进中心线上；

再启动所述纠偏推板装置，相对于偏斜方向推出对应位置上的纠偏推板，利用所述纠偏推板与土体的反作用力将所述后壳体推回至所述顶进中心线上，回缩所述纠偏推板至凹槽中。

作为所述顶管机头纠偏方法的较佳实施方式，所述凹槽的底部开设有连通孔，所述连通孔连通至所述后壳体的内部，所述连通孔中可拆卸地设置有封孔件；

在回缩所述纠偏推板至凹槽中的过程中，移除所述封孔件，开启所述连通孔。

由于采用上述技术方案，使得本发明能够具有以下有益效果：

本发明通过改进现有的顶管机头设备，提供了一种新型的顶管轴线纠偏装置的设计。即在原有顶管纠偏油缸的系统的基础上，在顶管机后壳体增加了侧方纠偏推板。通过侧方纠偏推板的打开，反向推动后壳体发生偏转，从而加快顶管机的纠偏速率，即在纠偏角度相同的条件下，本发明仅需要顶管顶进更短的距离，便能够实现顶管机的纠偏操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为安装有本发明实施例的纠偏推板装置的顶管机头装置的结构示意图。

图2为图1的A-A截面示意图。

图3为本发明实施例的纠偏推板装置的局部放大示意图。

图4～7为本发明实施例的顶管机头纠偏方法的流程示意图。

附图标记关系如下：

前壳体-100；后壳体-101；纠偏油缸-102；纠偏推板-103；后壳体凹槽-104；小型液压缸-105；纠偏推板上的容置槽-106；连通孔-2；封孔螺栓-3。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

参阅图1～3，本发明实施例提供了一种安装于顶管机头后壳体的纠偏推板装置，主要由纠偏推板103、供容置该纠偏推板103的凹槽104以及动力元件构成。其中，该凹槽104设置于顶管机头的后壳体101的外壁中且槽口对外；动力元件可采用小型液压缸105，安装于凹槽104中且联接于相应的纠偏推板103，该小型液压缸105启动时控制该纠偏推板103相对于该凹槽104做伸缩运动。小型液压缸105未启动时，纠偏推板103能够有效的贴附在后壳体101的外壁；当纠偏推板装置启动时，小型液压缸105伸长，纠偏推板103从凹槽104中被推出。当纠偏结束后，小型液压缸105回缩，纠偏推板103缩回到凹槽104中。

因此，本发明通过改进现有的顶管机头设备，提供了一种新型的顶管轴线纠偏装置的设计。即在原有顶管纠偏油缸的系统的基础上，在顶管机后壳体增加了侧方纠偏推板。通过侧方纠偏推板的打开，反向推动后壳体发生偏转，从而加快顶管机的纠偏速率，即在纠偏角度相同的条件下，本发明仅需要顶管顶进更短的距离，便能够实现顶管机的纠偏操作。

较佳地，凹槽104的底部开设有连通孔2，该连通孔2贯穿后壳体101以连通至后壳体101的内部，该连通孔2中可拆卸地设置有封孔件，本实施例中的连通孔2采用螺纹孔，封孔件采用相配合的封孔螺栓3，封孔螺栓3螺合在连通孔2中，可封堵住连通孔2，当将封孔螺栓3从连通孔2中拧出后，连通孔2贯通凹槽104内部与后壳体101内部。在凹槽104的底壁上设置该连通孔2，当纠偏推板103回缩时，外界泥水容易渗透进凹槽104中，导致纠偏推板103回缩时受阻碍；此时，可以打开封孔螺栓3，让凹槽104中的泥水从连通孔2中排出，从而让纠偏推板103能够顺利回缩到凹槽104内。较佳地，可以在后壳体101的内部设置收集罐和排泥管路，收集罐安装在后壳体101的内壁且对位于连通孔，排泥管路连接于该收集罐，由收集罐将连通孔中渗入的泥沙进行收集后再由排泥管路排出，可保持后壳体内部的整洁。

优选地，后壳体101上所设置的凹槽104的数量为偶数个，偶数个凹槽104两两对称地沿环向分布在后壳体101的外壁，每个凹槽101内均通过两个小型液压缸105联接有一纠偏推板103，每个凹槽101内的两个小型液压缸105沿后壳体101的轴线方向对称分布在凹槽101的底壁上。本实施例中的凹槽104的数量为四个，四个凹槽104沿环向分布在后壳体101的外壁的0°、90°、180°、270°四个位置，能够在上下左右4个方向上进行纠偏控制。

纠偏推板103未启动时的板周及内板面与凹槽104完全契合，并于纠偏推板103的内板面设置有供容置小型液压缸105的容置槽106，容置槽106的宽度略大于小型液压缸105的设置范围，使容置槽106的范围能够覆盖到小型液压缸105两侧的连通孔2。较佳的，纠偏推板103的外板面形状与后壳体101的外壁形状完全一致，使得纠偏推板103在未推出时，其外板面能够与后壳体外壁完全契合，以保持后壳体外壁的平整性。优选地，可以沿凹槽的槽口环向设置一圈微微下凹的围边(图中未显示)，在纠偏推板的外板面的边缘沿环向对应设置一端薄薄凸起的挡边，当纠偏推板未推出时，该挡边与凹槽槽口的围边完全契合，并且在挡边和围边之间还可以设置防水垫片来进行防水。

因此，本发明主要创新点在于：根据传统的顶管纠偏系统的基础上，在后壳体101外部增加上下左右4个方向的侧方纠偏推板103。其中每个纠偏推板103均由小型液压缸105控制伸缩，在小型液压缸105的推动下，纠偏推板103能够被缓慢抬升，从而让后壳体101按照纠偏的方向进行转动，从而能够让顶管机头达到更好的纠偏效果。

配合图4～7，显示了安装有上述纠偏推板装置的顶管机的机头纠偏方法，首先，根据传统顶管纠偏系统，沿环向在顶管机头的前壳体100和后壳体102之间铰接有多个纠偏油缸103，通常沿环向在45°，135°，225°，315°位置分别设置有该纠偏油缸103。另外，沿环向分布在后壳体101的外壁的0°、90°、180°、270°四个位置各增设一个上述纠偏推板装置。

以顶管机向上偏斜，需要向下进行纠偏的情况为例，对纠偏推板的使用方法进行说明。

(1)如图4所示，在顶管施工过程中，发现顶管机头出现向上的偏斜，与顶进中心线L(图中所示为水平线)呈现一定的夹角。需要对顶管进行垂直向下的纠偏操作。

(2)首先，利用传统的纠偏油缸的方法，让位于前壳体100和后壳体101中的上方的纠偏油缸102伸长。纠偏油缸102伸长后，会相对快速的让前壳体100恢复到正确的水平方向上。但是，后壳体101却不能快速发生偏转，如图5所示。

(3)在前壳体100即将调整到位时，开始利用纠偏推板103调整后壳体101的位置，即开启后壳体101下方的纠偏推板103。纠偏推板101被小型液压缸105缓慢顶起，利用下方土体向上的反作用力以及与前壳体100的铰接关系，使得后壳体101能够较为快速的发生向下的偏转。从而，能够带动后方的管节逐步实现纠偏操作，如图6所示。

(4)当后壳体恢复至正常的位置后，利用小型液压缸105回缩纠偏推板103，让纠偏推板103退回到后壳体的凹槽104内部。如果在回缩过程中，有外界泥沙涌入后壳体凹槽104时，可以开启凹槽内部的封孔螺栓3，让凹槽104中的泥沙通过连通孔2流出。最后，随着顶管的向前顶进，后续的管节也会逐步的被纠偏至正确的位置上，如图7所示。至此，纠偏操作结束。

本发明是在原有的纠偏油缸系统之上添加了侧方纠偏推板装置，该装置与纠偏油缸系统相互独立，互不影响。在正常的纠偏情况下，可以不启用纠偏推板，按照传统的纠偏方式纠偏；但在特殊条件下，可以让纠偏油缸和纠偏推板共同发挥作用。

侧方纠偏推板装置弥补的传统纠偏油缸系统对于后壳体控制的不足，能够让顶管纠偏操作达到更快的纠偏效果。对于利用纠偏油缸的传统纠偏方式，当纠偏油缸伸出时，顶管机头前壳体能够快速发生偏转，但是后壳体却不能立刻发生偏转，需要顶管机顶进一段距离，等到后方主顶油缸的顶力由管节逐步传递到后壳体上时，并在外界土压力作用下，才能让后壳体发生偏转。即在纠偏角度相同的条件下，启用纠偏推板仅需要顶管顶进更短的距离，便能够时间顶管机的纠偏操作。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。