一种市政道路顶管施工安全设备及其施工方法

技术领域

本发明涉及顶管施工技术领域，尤其涉及一种市政道路顶管施工安全设备及其施工方法。

背景技术

目前，顶管施工是一种非开挖施工方法，能够实现在不开挖或者少开挖的前提下进行管道埋设，它通过在工作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和方向顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进，其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推进到接收井内。

中国专利CN111706710B 一种市政道路顶管施工安全设备及其施工方法，包括底座、滑动安装在底座上的滑座、设置在底座端部的底板以及安装在底板上的两处液压缸，滑座上安装有顶出件，液压缸的活动杆外部固定设置有导向套，滑座两侧设置有连接套，连接套上开设有供导向套通过的通孔。该专利中结构较为固定，难以针对不同直径规格的管道进行顶管施工，适用性不够高，需要进行改进。

鉴于此，特提出此发明。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种市政道路顶管施工安全设备及其施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种市政道路顶管施工安全设备，包括平台，所述平台的下方设有底座，所述底座的上端设有旋转槽，所述旋转槽内部设有与平台连接的旋转机构，所述底座相对的两侧壁上均设有两个侧支撑机构；

所述平台的上端后侧固定有背板，所述背板的后侧壁上设有后支撑机构，所述背板的前侧壁上安装有上下设置的两个顶推油缸，两个所述顶推油缸的伸缩端均朝前并固定连接有同一个移动板。

进一步，所述侧支撑机构包括固定安装在底座侧壁上的侧支撑油缸，所述侧支撑油缸的伸缩端固定连接有侧支撑板。

进一步，所述后支撑机构包括固定安装在背板后侧壁上的后支撑油缸，所述后支撑油缸的伸缩端固定连接有后支撑板。

进一步，所述平台的上端设有两个导向滑槽，两个所述导向滑槽内部均滑动连接有导向滑块，两个所述导向滑块的上端均固定有导向杆，两个所述导向杆分别固定在移动板的两侧壁上，所述移动板的前侧壁上设有顶推机构；

所述顶推机构包括顶推座，所述顶推座靠近移动板的侧壁上固定有上下设置的两个连接杆，所述连接杆远离顶推座的一端固定连接在移动板的前侧壁上，所述顶推座的内部设有前后贯通的活动槽，所述活动槽的上下两侧内壁上均固定有导向柱，两个所述导向柱上均滑动套装有活动套筒，两个所述活动套筒的侧壁上均固定有延伸至顶推座前侧的定位板，所述顶推座的后侧壁上固定有固定壳，所述固定壳的内壁上安装有电动推杆，所述电动推杆的伸缩端固定有连接板，所述连接板远离电动推杆的侧壁上转动连接有两个连杆，两个所述连杆远离连接板的一端分别转动连接在两个活动套筒的端部。

进一步，所述导向滑槽的内部设有弹性伸缩囊，所述弹性伸缩囊的一端与导向滑块固定连接，所述弹性伸缩囊的另一端固定连接在导向滑槽的侧壁上，所述弹性伸缩囊上连接有吸油管、出油管，所述吸油管、出油管上均设有单向阀，所述平台的内部设有储油腔，所述吸油管插入储油腔内部，所述出油管远离弹性伸缩囊的一端与嵌装槽连通。

进一步，所述平台的上端前侧设有安装槽，所述安装槽的内部对称设有两个平移座，所述安装槽内部设有与两个平移座连接的平移机构，两个所述平移座的上端均设有管道支撑机构，所述安装槽的内部设有与两个管道支撑机构连接的升降机构；

所述平移机构包括对称设置在安装槽内部的两个双头螺杆，所述双头螺杆的两端分别贯穿两个平移座，且双头螺杆与平移座螺纹连接，所述双头螺杆的两端均转动连接在安装槽的内壁上，两个所述双头螺杆的中部均固定套接有蜗轮，所述安装槽的内侧壁上固定安装有第二电机，所述第二电机的输出轴末端固定连接有与蜗轮啮合的蜗杆，所述蜗杆远离第二电机的一端转动连接在安装槽的内侧壁上。

进一步，所述管道支撑机构包括位于平移座上方的升降座，所述升降座的中部竖直贯穿设有与其螺纹连接的螺纹杆，所述螺纹杆的下端转动连接在平移座的上端，所述平移座的内部设有装置腔，所述螺纹杆的下端固定连接有连接轴，所述连接轴的下端贯穿至装置腔内部并固定有第二斜齿轮，所述升降座的上方设有限位杆，所述限位杆贯穿升降座，且限位杆与升降座滑动连接，所述限位杆固定连接在平移座的上端，所述螺纹杆的上端转动连接在限位杆上，所述升降座的上端固定连接有支撑座，所述支撑座的侧壁上排列嵌装槽，所述嵌装槽内部设有滚球。

进一步，所述升降机构包括水平设置在安装槽内部的矩形杆，所述矩形杆贯穿两个平移座，所述矩形杆上滑动套装有两个第一斜齿轮，两个所述第一斜齿轮分别位于两个平移座内的装置腔内部，且两个所述第一斜齿轮分别与两个第二斜齿轮啮合，所述矩形杆的两端均转动连接在安装槽的内壁上，所述平台的内部设有安装腔，所述安装腔的内壁上安装有第三电机，所述第三电机的输出轴贯穿安装腔内壁并固定连接在矩形杆的端部。

进一步，所述旋转机构包括固定安装在平台下端的第一电机，所述第一电机的输出轴朝下并固定连接有第一齿轮，所述底座的上端设有位于第一电机下方的旋转槽，所述旋转槽的内底壁上固定连接有转柱，所述转柱的上端转动连接在平台的下端，所述转柱上固定套接有与第一齿轮啮合的第二齿轮。

一种市政道路顶管施工安全设备的施工方法，基于本发明提供的设备，包括以下步骤：

将市政道路顶管施工安全设备吊入开挖好的施工场地基坑中，并根据施工需要，通过旋转机构调整平台的朝向；

通过侧支撑机构与后支撑机构，将市政道路顶管施工安全设备固定在基坑中；

将管道放置在管道支撑机构上，启动顶推油缸伸长带动移动板前移，并通过顶推机构将管道顶入开挖好的施工场地基坑土壤中，随后调节顶推机构复位，进行下一节管道的顶管施工。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

通过设置平移座、平移机构、管道支撑机构、升降机构，通过管道支撑机构能够对顶管施工的管道进行支撑导向，进而能够使得管道顺利准确的进行顶管施工，通过平移机构能够调整两个平移座的横向间距，进而能够针对不同直径规格的管道，均能够实现稳定支撑，且通过升降机构能够对管道的高度进行调整，进而使得管道的中线能够与顶推机构的中心对准，保证顶管过程的稳定性，进而该设备顶管施工的稳定性高，且针对不同直径的管道均能稳定顶管，适用性较高。通过设置顶推机构，顶推机构对管道进行顶推时，通过定位板能够与管道内壁抵紧，进而保证管道顶推过程的稳定性，且两个定位板的间距能够灵活调节，以适应不同直径规格的管道，使得的适用性高。通过设置平台、底座、旋转机构，通过旋转机构驱动平台转动，进而能够根据需要调整顶管的朝向。通过设置弹性伸缩囊、储油腔、出油管、吸油管，通过导向滑块的滑动能够将弹性伸缩囊内部的润滑油挤出，通过出油管将润滑油挤入嵌装槽内部，进而能够对滚球进行自动润滑，进而保证管道更顺利的移动顶入土壤中。

本发明能够针对不同直径规格的管道，均能够实现稳定支撑和稳定顶管，适用性较高，且能够对滚球进行自动润滑，进而保证管道更顺利的移动顶入土壤中。

附图说明

图1为本发明提出的一种市政道路顶管施工安全设备的结构示意图；

图2为本发明提出的一种市政道路顶管施工安全设备中双头螺纹杆、平移座、蜗轮、蜗杆和矩形杆的结构示意图；

图3为本发明提出的一种市政道路顶管施工安全设备的正视图；

图4为本发明提出的一种市政道路顶管施工安全设备的平移座、平移机构、管道支撑机构、导向杆、导向滑块、导向滑槽的结构示意图；

图5为本发明提出的一种市政道路顶管施工安全设备的平移座、升降机构的结构示意图；

图6为本发明提出的一种市政道路顶管施工安全设备的第一斜齿轮、矩形杆的结构示意图；

图7为本发明提出的一种市政道路顶管施工安全设备的顶推机构的结构示意图；

图8为本发明提出的一种市政道路顶管施工安全设备的实施例二的结构示意图。

图中：1平台、2底座、3侧支撑油缸、4侧支撑板、5旋转槽、6第一电机、7第一齿轮、8第二齿轮、9转柱、10螺纹杆、11限位杆、12升降座、13支撑座、14定位板、15顶推座、16固定壳、17连接杆、18移动板、19顶推油缸、20背板、21后支撑油缸、22后支撑板、23导向杆、24导向滑块、25导向滑槽、26滚球、27安装槽、28平移座、29双头螺杆、30蜗轮、31蜗杆、32第二电机、33限位滑槽、34限位滑块、35矩形杆、36装置腔、37第一斜齿轮、38第二斜齿轮、39连接轴、40安装腔、41第三电机、42活动槽、43导向柱、44活动套筒、45连杆、46连接板、47电动推杆、48出油管、49弹性伸缩囊、50吸油管、51储油腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。其中，本实施例中的固定连接可通过焊接、粘接、螺钉、过盈配合或一体成型等方式完成。

实施例一

参照图1-7，一种市政道路顶管施工安全设备，包括平台1，平台1的下方设有底座2，底座2的上端设有旋转槽5，旋转槽5内部设有与平台1连接的旋转机构，旋转机构包括固定安装在平台1下端的第一电机6，第一电机6的输出轴朝下并固定连接有第一齿轮7，底座2的上端设有位于第一电机6下方的旋转槽5，旋转槽5的内底壁上固定连接有转柱9，转柱9的上端转动连接在平台1的下端，转柱9上固定套接有与第一齿轮7啮合的第二齿轮8，启动第一电机6，驱动第一齿轮7啮合，由于第一齿轮7与第二齿轮8啮合，即可使得第一齿轮7绕第二齿轮8转动，由于平台1与转柱9转动连接，进而能够带动平台1转动，可根据需要调整平台1的朝向，进而调整顶管的朝向，底座2相对的两侧壁上均设有两个侧支撑机构，侧支撑机构包括固定安装在底座2侧壁上的侧支撑油缸3，侧支撑油缸3的伸缩端固定连接有侧支撑板4，平台1的上端后侧固定有背板20，背板20的后侧壁上设有后支撑机构，后支撑机构包括固定安装在背板20后侧壁上的后支撑油缸21，后支撑油缸21的伸缩端固定连接有后支撑板22，背板20的前侧壁上安装有上下设置的两个顶推油缸19，两个顶推油缸19的伸缩端均朝前并固定连接有同一个移动板18，平台1的上端设有两个导向滑槽25，两个导向滑槽25内部均滑动连接有导向滑块24，两个导向滑块24的上端均固定有导向杆23，两个导向杆23分别固定在移动板18的两侧壁上，移动板18的前侧壁上设有顶推机构，平台1的上端前侧设有安装槽27，安装槽27的内部对称设有两个平移座28，安装槽27内部设有与两个平移座28连接的平移机构，两个平移座28的上端均设有管道支撑机构，安装槽27的内部设有与两个管道支撑机构连接的升降机构。

在一个可选的实施例中，顶推机构包括顶推座15，顶推座15靠近移动板18的侧壁上固定有上下设置的两个连接杆17，连接杆17远离顶推座15的一端固定连接在移动板18的前侧壁上，顶推座15的内部设有前后贯通的活动槽42，活动槽42的上下两侧内壁上均固定有导向柱43，两个导向柱43上均滑动套装有活动套筒44，两个活动套筒44的侧壁上均固定有延伸至顶推座15前侧的定位板14，顶推座15的后侧壁上固定有固定壳16，固定壳16的内壁上安装有电动推杆47，电动推杆47的伸缩端固定有连接板46，连接板46远离电动推杆47的侧壁上转动连接有两个连杆45，两个连杆45远离连接板46的一端分别转动连接在两个活动套筒44的端部，通过定位板14能够与管道内壁抵紧，进而保证管道顶推过程的稳定性，启动电动推杆47，调整连接板46的位置，即可通过连杆45对两个活动套筒44的位置进行同步调节，即可灵活调节两个定位板14的间距，以适应不同直径规格的管道，使得的适用性高。

在一个可选的实施例中，平移机构包括对称设置在安装槽27内部的两个双头螺杆29，双头螺杆29的两端分别贯穿两个平移座28，且双头螺杆29与平移座28螺纹连接，双头螺杆29的两端均转动连接在安装槽27的内壁上，两个双头螺杆29的中部均固定套接有蜗轮30，安装槽27的内侧壁上固定安装有第二电机32，第二电机32的输出轴末端固定连接有与蜗轮30啮合的蜗杆31，蜗杆31远离第二电机32的一端转动连接在安装槽27的内侧壁上，启动第二电机32，驱动蜗杆31转动，由于蜗杆31与蜗轮30啮合，即可带动双头螺杆29转动，由于两个平移座28分别螺纹连接在双头螺杆29的两端，且双头螺杆29的两端螺纹方向相反，即可使得两个平移座28同步移动，即能够调整两个平移座28的间距，适应不同直径规格的管道进行支撑。

在一个可选的实施例中，管道支撑机构包括位于平移座28上方的升降座12，升降座12的中部竖直贯穿设有与其螺纹连接的螺纹杆10，螺纹杆10的下端转动连接在平移座28的上端，平移座28的内部设有装置腔36，螺纹杆10的下端固定连接有连接轴39，连接轴39的下端贯穿至装置腔36内部并固定有第二斜齿轮38，升降座12的上方设有限位杆11，限位杆11贯穿升降座12，且限位杆11与升降座12滑动连接，限位杆11固定连接在平移座28的上端，螺纹杆10的上端转动连接在限位杆11上，升降座12的上端固定连接有支撑座13，支撑座13的侧壁上排列嵌装槽，嵌装槽内部设有滚球26，滚球26与管道接触，降低管道顶管时移动的摩擦阻力。

在一个可选的实施例中，升降机构包括水平设置在安装槽27内部的矩形杆35，矩形杆35贯穿两个平移座28，矩形杆35上滑动套装有两个第一斜齿轮37，两个第一斜齿轮37分别位于两个平移座28内的装置腔36内部，且两个第一斜齿轮37分别与两个第二斜齿轮38啮合，矩形杆35的两端均转动连接在安装槽27的内壁上，平台1的内部设有安装腔40，安装腔40的内壁上安装有第三电机41，第三电机41的输出轴贯穿安装腔40内壁并固定连接在矩形杆35的端部，启动第三电机41，驱动矩形杆35转动，通过矩形杆35带动第一斜齿轮37转动，由于第一斜齿轮37与第二斜齿轮38啮合，即可带动连接轴39转动，通过连接轴39带动螺纹杆10转动，由于升降座12与螺纹杆10螺纹连接，且限位杆11对升降座12进行限位，即可使得升降座12升降，调整竖向位置。

一种市政道路顶管施工安全设备的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，将市政道路顶管施工安全设备吊入开挖好的施工场地基坑中，并根据施工需要，通过旋转机构调整平台1的朝向；

步骤2，通过侧支撑机构与后支撑机构，将市政道路顶管施工安全设备固定在基坑中；

步骤3，将管道放置在管道支撑机构上，启动顶推油缸19伸长带动移动板18前移，并通过顶推机构将管道顶入开挖好的施工场地基坑土壤中，随后调节顶推机构复位，进行下一节管道的顶管施工。

实施例二

参照图8，本实施例相比实施例一更优之处在于，本实施例导向滑槽25的内部设有弹性伸缩囊49，弹性伸缩囊49的一端与导向滑块24固定连接，弹性伸缩囊49的另一端固定连接在导向滑槽25的侧壁上，弹性伸缩囊49上连接有吸油管50、出油管48，吸油管50、出油管48上均设有单向阀，平台1的内部设有储油腔51，储油腔51内部存储润滑油，吸油管50插入储油腔51内部，出油管48远离弹性伸缩囊49的一端与嵌装槽连通。

本实施例中，当进行顶管时，导向滑块24在导向滑槽25内部前移，即可带动弹性伸缩囊49伸展，在弹性伸缩囊49内部产生负压，通过吸油管50将储油腔51内部的润滑油抽吸至弹性伸缩囊49中暂存，而在完成顶管，导向滑块24在导向滑槽25内部后移复位，导向滑块24的滑动能够将弹性伸缩囊49内部的润滑油挤出，通过出油管48将润滑油挤入嵌装槽内部，进而能够对滚球26进行自动润滑，进而保证管道更顺利的移动顶入土壤中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本实用固定新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。