一种大直径热力管道顶管施工装置及其施工工艺

技术领域

本申请涉及管道施工技术领域，尤其是涉及一种大直径热力管道顶管施工装置及其施工工艺。

背景技术

目前顶管施工是一种非开挖施工方法，能够不开挖或者少开挖而实现管道埋设，它通过在工作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和方向顶入土中，并将土方运走。

公告号为CN210344519U的中国专利公开了一种地下管道施工顶管装置，包括机座、顶管和掘进管，机座一端固定连接有多组千斤顶，顶管和掘进管右侧外端均固定连接有固定环，顶管和掘进管右侧内部设有第一螺纹，顶管左侧端固定连接有连接管，连接管外侧设有与第一螺纹相互配合的第二螺纹，顶管左侧固定连接有密封板，掘进管右侧内部设有电机，电机动力轴端固定连接有驱动杆，驱动杆上固定连接有螺旋叶片，通过在顶管前端的掘进管中安装螺旋叶片结构的排泥装置，并通过锥形结构能够使得顶管装置在工作的过程中，进一步的减轻工作阻力，并且可掘进的长度选择合适组数的顶管，通过密封板的设置，进一步提高了管道连接的密封效果，防止渗漏。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：使用上述顶管装置进行管道施工的过程中，首先在地面上开挖安装井，然后将顶管装置放置到安装井中；顶管装置可以将安装井内部的管道依次顶入地面内部；因此施工过程中，需要人们不断将待安装的管道依次移动至安装井中，这样将会导致顶管施工效率降低，而且浪费时间与人力。

发明内容

本申请为了提升顶管施工的效率，节省时间与人力，提供了一种大直径热力管道顶管施工装置及其施工工艺。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种大直径热力管道顶管施工装置，包括用于对热力管道进行支撑的支撑组件以及用于将支撑组件上的热力管道顶入土壤中的顶入组件，顶入组件的一侧设置有转运组件，转运组件包括转运臂，转运臂的一端设置有转运板，转运板上设置有用于抓取待安装热力管道的真空吸盘，安装井内部设置有带动转运臂转动使被抓取的热力管道转运至顶入组件内部的回转板。

通过采用上述方案，需要采用顶管的方式安装热力管道的时候，将转运组件放置在待安装的热力管道与支撑组件之间；转运组件使用过程中，回转板首先带动转运臂向靠近待安装的热力管道的方向转动，转运臂带动转运板向靠近热力管道的方向移动，真空吸盘远离转运板的一端抵接在热力管道外表面之后，真空吸盘内部压力减小，此时真空吸盘与热力管道会连接到一起；然后回转板继续带动转运臂转动，直到被抓取的热力管道被转运至支撑组件内部，真空吸盘与热力管道之间分开，之后顶入组件再将支撑组件内部的热力管道顶入地面内部，这样就完成了顶管施工的过程，施工过程中，不需要人们使用人力将热力管道转运至安装井内部的支撑组件中，达到了提升顶管施工的效率，节省时间与人力的效果。

优选的，真空吸盘共设置有四个，四个真空吸盘分成结构相同的两组，同组内部两个真空吸盘沿着从靠近到远离转运板的方向逐渐向相互靠近的方向倾斜。

优选的，真空吸盘靠近转运板的一端设置有安装杆，安装杆靠近转运板的一端延伸至转运板内部，转运板内部设置有带动同组内部的两个安装杆朝相互靠近或者远离的方向移动的双向螺杆。

优选的，安装杆与真空吸盘之间转动连接，转运板上设置有带动真空吸盘在安装杆上转动的调整气缸。

优选的，同组真空吸盘相互远离的一侧设置有相互对称的辅助杆，相互对称的两个辅助杆沿着从靠近远离转运板的方向逐渐向相互远离的方向倾斜。

优选的，辅助杆靠近转运板的一端与转运板转动连接，相互对称的两个辅助杆之间连接有带动两个辅助杆向向靠近的方向转动的弹性件。

优选的，热力管道的一端套设有导向管，导向管的外径沿着从靠近到远离热力管道的方向逐渐变大，导向管内部设置有用于提升导向管内壁与热力管道外表面之间密封性的密封圈。

优选的，热力管道靠近导向管的端面上开设有安装孔，安装孔联通至导向管侧壁内部，并且在导向管远离热力管道的位置与导向管内部联通，密封圈内部充满气体，密封圈安装在安装孔内部并且密封圈的一端在热力管道靠近导向管的位置位于热力管道的外侧。

优选的，顶入组件包括中心轴线水平的三爪卡盘，三爪卡盘上滑动安装有卡板，三爪卡盘远离支撑组件的一侧设置有顶入油缸。

本申请还提供了一种大直径热力管道顶管施工工艺，包括以下步骤：

准备：根据热力管道的外径，对相对的两个真空吸盘之间的距离进行调整，对三爪卡盘上卡板的位置进行调整；

调试：启动转运组件进入试运行过程，保证回转板能够将转运板转运至支撑组件的正上方，调整地面上放置热力管道的位置，使转运组件能够正常抓取热力管道；

运行：转运组件从地面上抓取待顶入的热力管道并将其转运至支撑组件上，并且会与支撑组件上已经被顶入地面内部的热力管道相互对接，顶入组件会将热力管道顶入地面内部。

综上所述，本申请具有以下技术效果：

1.通过设置了包括转运组件的顶管施工装置，转运组件可以将安装井外侧的待安装的热力管道转运至支撑组件中，顶入组件会将支撑组件中的热力管道顶入地面内部，这样就不需要人们使用人力对热力管道进行转运，达到了提升顶管施工效率，节省时间与人力的效果；

2.通过设置了辅助杆以及弹性件，转动板上的真空吸盘吸取热力管道的时候，辅助杆以及弹性件可以对真空吸盘在热力管道上的吸取点进行纠偏，使同组的两个真空吸盘可以在相互对称的位置吸附在热力管道上，这样可以使热力管道抓取过程更加稳定；

3.通过设置了导向管以及密封圈，导向管可以方便相邻两个热力管道相互对接，密封圈可以提升热力管道相互对接之后，两个热力管道连接处的密封性能，这样可以减少杂物进入到热力管道中。

附图说明

图1是本申请实施例中顶管施工装置应用时的整体结构图；

图2是突出显示本申请实施例中热力管道端面结构的局部图；

图3是突出显示本申请实施例中热力管道相互对接时的状态图；

图4是突出显示本申请实施例中转运板位置处的局部示意图。

图中，1、支撑组件；11、支撑环；12、支撑架；2、顶入组件；21、顶入油缸；22、三爪卡盘；23、卡板；3、转运组件；31、回转板；32、回转气缸；33、转运臂；34、转运板；35、真空吸盘；36、安装杆；37、双向螺杆；38、调整把手；39、调整气缸；4、安装井；5、热力管道；51、导向管；52、密封圈；53、安装孔；6、辅助杆；61、弹性件。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请提供了一种大直径热力管道顶管施工装置，包括支撑组件1、顶入组件2以及转运组件3，地面上开设有用于顶管施工的安装井4，支撑组件1、顶入组件2以及转运组件3均设置在安装井4内部，热力管道5摆放在地面上并且位于安装井4的一侧。施工过程中，支撑组件1可以对待顶入的热力管道5进行支撑，顶入组件2位于支撑组件1的一侧，顶入组件2可以将支撑组件1上的热力管道5依次顶入地面内部，转运组件3设置在支撑组件1的一侧，转运组件3可以将摆放在地面上的热力管道5转运至支撑组件1上，这样就不需要人们使用人力对热力管道5进行转运，达到了加快施工效率的效果。

支撑组件1在安装井4内部沿着水平方向共设置有多组，支撑组件1包括支撑环11以及支撑架12，支撑环11整体呈弧状，支撑环11的开口朝上，支撑架12设置在支撑环11下方并且与支撑环11、安装井4下表面固定连接。

顶入组件2包括顶入油缸21、三爪卡盘22以及卡板23，三爪卡盘22的中心轴线方向与多组支撑组件1的排布方向相同，三爪卡盘22设置在多组支撑组件1的一侧并且三爪卡盘22的背面背离支撑组件1；卡板23滑动安装在三爪卡盘22上并且与三爪卡盘22滑动连接，卡板23在三爪卡盘22上位置的调节方式与通过三爪卡盘22夹紧或者放松夹紧杆状物的操作方式相同；顶入油缸21固定在安装井4下表面上方，顶入油缸21的输出轴端头与三爪卡盘22的背面固定连接。

热力管道5施工的过程中，将两个热力管道5水平对接之后放置在支撑环11上，通过调整三爪卡盘22上卡板23的位置，使三爪卡盘22上的卡板23能够将热力管道5撑紧并且与热力管道5的端面相抵接；启动顶入油缸21之后，顶入油缸21带动三爪卡盘22向靠近支撑组件1的方向移动，三爪卡盘22移动的同时，会将远离顶入油缸21的热力管道5顶入地面内部，这样就完成了热力管道5顶入施工的过程；后续对其他热力管道5进行安装的时候，继续向支撑环11上摆放热力管道5，然后使用顶入油缸21继续顶入地面内部即可。

结合图2和图3，需要说明的是，在本实施例中，为了方便将两个热力管道5相互连接，为了提升相邻两个热力管道5之间的密封性能，为了减少外界杂物进入到热力管道5中，在热力管道5的一端套设有导向管51，导向管51的外径沿着从靠近到远离热力管道5的方向逐渐变大，在导向管51上设置有用于提升导向管51内壁与热力管道5外表面之间密封性能的密封圈52。

在本实施例中，密封圈52的安装方式为：在热力管道5靠近导向管51的端面上开设有安装孔53，安装孔53深入到热力管道5侧壁内部之后，贯穿热力管道5的外表面联通至导向管51的侧壁内部，并且最终在导向管51远离热力管道5的位置贯穿导向管51的内表面；密封圈52内部充满气体，密封圈52安装在安装孔53中，并且密封圈52靠近热力管道5的区域位于热力管道5的外侧。

将两个热力管道5对接之前，密封圈52靠近热力管道5的一端穿过安装孔53的孔口位于热力管道5的外侧；需要将两个热力管道5进行对接时，热力管道5上的导向管51可以方便两个热力管道5保持同轴状态，并且，两个热力管道5相对接之后，密封圈52在热力管道5的挤压作用下，密封圈52内部的气流出现流动，最终会流向导向管51的内部，并且密封圈52会在导向管51内表面的位置流动之导向管51内侧，最终抱紧在热力管道5的外侧，这样就可以提升相邻两个热力管道5之间的密封性能。

参照图1和图4，转运组件3包括回转板31、回转气缸32、转运臂33、转运板34以及真空吸盘35，回转气缸32固定在安装井4的下表面上，回转板31水平固定在回转气缸32上，回转气缸32可以带动回转板31围绕一竖直轴线转动，转运臂33固定在回转板31的上表面并且转运臂33远离回转板31的一端可以沿竖直方向上下摆动，转动板固定在转运臂33远离回转板31的一端，真空吸盘35共设置有四个，四个真空吸盘35分成结构相同的两组，同组内部两个真空吸盘35沿着从靠近到远离转运板34的方向逐渐向相互靠近的方向倾斜。

转运组件3使用之前，人们需要对转运组件3的活动范围进行调试，调试完成之后，将待安装的热力管道5放置在转运组件3可以抓取的位置，转运组件3的抓取方式为：转运板34带动真空吸盘35向靠近热力管道5的方向移动，当转运板34上的真空吸盘35抵紧在热力管道5外表面上之后，真空吸盘35内部压力下降，在外界大气压的作用下，真空吸盘35与热力管道5形成紧密连接；之后，转运臂33带动转运板34以及热力管道5上下移动，回转板31带动转运臂33转动，直到转运板34移动至支撑组件1的上方，转运臂33带动转运板34向靠近支撑环11的方向移动，最终将热力管道5自地面上转运至支撑环11上，这样就不需要人们使用人力对热力管道5进行转运，达到了加快施工效率，节省时间与人力的效果。

当热力管道5的外径发生改变之后，为了使真空吸盘35抓取热力管道5的抓取力更加稳定，在真空吸盘35靠近转运板34的一端设置有安装杆36，安装杆36靠近转运板34的一端延伸至转运板34内部，转运板34内部设置有双向螺杆37，双向螺杆37与转运板34转动连接，双向螺杆37贯穿安装杆36并且与安装杆36螺纹连接，双向螺杆37的一端设置有调整把手38，在转运板34上开设有供同组内部两个安装杆36向相互靠近或者远离的方向移动的让位槽；更进一步的，将安装杆36与真空吸盘35设置成转动连接，转运板34上设置有带动真空吸盘35在安装杆36上转动的调整气缸39，调整气缸39的底座与转运板34转动连接，调整气缸39的活塞杆与真空气缸转动连接。

需要对真空吸盘35的位置进行调整时，通过调整把手38带动双向螺杆37转动，双向螺杆37与安装杆36螺纹连接，所以双向螺杆37会带动同组内部的两个安装杆36向相互靠近或者远离的方向移动，这样可以完成真空吸盘35位置的调整过程；之后，人们人们可以通过调整气缸39对安装杆36上真空吸盘35的角度进行调整，这样可以保证真空吸盘35能够与热力管道5接触面积更大，进而保证真空吸盘35的抓取力。

为了进一步保证真空吸盘35的抓取力，在同一组真空吸盘35相互远离的一侧设置有相互对称的辅助杆6，两组辅助杆6位于两组真空吸盘35相互远离的一侧，两个辅助杆6沿着从靠近远离转运板34的方向逐渐向相互远离的方向倾斜，辅助杆6靠近转运板34的一端与转运板34转动连接，相互对称的两个辅助杆6之间连接有带动两个辅助杆6向向靠近的方向转动的弹性件61。在本实施例中，弹性件61选用弹簧，其他具有相同效果的弹性件61仍然适用。

转动板上的真空吸盘35吸取热力管道5的时候，辅助杆6以及弹性件61可以对真空吸盘35在热力管道5上的吸取点进行纠偏，使同组的两个真空吸盘35可以在相互对称的位置吸附在热力管道5上，这样可以使热力管道5抓取过程更加稳定。

本申请还公开了一种大直径热力管道顶管施工工艺，包括以下步骤：

准备：根据热力管道5的外径，对相对的两个真空吸盘35之间的距离进行调整，对三爪卡盘22上卡板23的位置进行调整；

调试：启动转运组件3进入试运行过程，保证回转板31能够将转运板34转运至支撑组件1的正上方，调整地面上放置热力管道5的位置，使转运组件3能够正常抓取热力管道5；

运行：转运组件3从地面上抓取待顶入的热力管道5并将其转运至支撑组件1上，并且会与支撑组件1上已经被顶入地面内部的热力管道5相互对接，顶入组件2会将热力管道5顶入地面内部。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。