泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及顶管工程技术领域，主要涉及一种用于大直径泥水平衡有压输水钢管顶进施工中的可变径顶铁装置及系统。


背景技术：

2.为解决引调水工程管道敷设施工对沿线建筑物和道路交通的堵塞及破坏，通常结合地质条件和施工条件，采用泥水平衡顶管技术施工，顶管施工技术主要是借助于主千斤顶、中继间等的推力，把输水钢管从出发井内穿过土层推到接收井内吊起，实现非开挖敷设管道。
3.在钢顶管顶进过程中，有时会出现钢管直径大、尺寸长，导致工作井尺寸长度增加的情况，这使得用于顶进常规尺寸钢管的液压千斤顶的顶进里程无法满足要求，需另外寻找大里程设备，延误施工工期，且增加施工成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置，可以弥补顶管机中液压千斤顶顶进里程的不足，便于吊装，便于顶进泥水平衡钢顶管，可重复使用，且可适应不同直径钢顶管，极大加快顶进速度，降低施工成本。此外，本实用新型还提供一种具有上述装置的系统。
5.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置，其包括：用于与泥水平衡钢顶管端面的一侧接触的第一箱式钢模器；用于与泥水平衡钢顶管端面的另一侧接触的第二箱式钢模器；与第一箱式钢模器上部和第二箱式钢模器上部分别可拆卸连接且可调节两个箱式钢模器之间间距以适应不同泥水平衡钢顶管直径的可调连接机构。
6.其中，所述第一箱式钢模器和第二箱式钢模器结构相同且对称安置。
7.其中，箱式钢模器的纵截面呈半环形或半月形。
8.其中，每个所述箱式钢模器均包括支承部、与支承部连接且用于与液压千斤顶接触的顶进接触部、用于与可调连接机构连接的连接部。
9.优选的，所述顶进接触部包括：竖直安置且相互平行的竖直内侧板和竖直外侧板；将竖直内侧板前端和竖直外侧板前端连接为一体且用于与液压千斤顶接触的前侧板；将竖直内侧板后端和竖直外侧板后端连接为一体且用于与钢顶管端面接触的后侧板。
10.优选的，所述竖直内侧板外壁和竖直外侧板外壁分别固定有加劲肋板。
11.优选的，所述顶进接触部还包括：与竖直内侧板上端倾斜连接的上倾斜内侧板；与竖直外侧板上端倾斜连接的上倾斜外侧板；将上倾斜内侧板前端和上倾斜外侧板前端连接为一体且用于与液压千斤顶接触的前上侧板；将上倾斜内侧板后端和上倾斜外侧板后端连接为一体且用于与钢顶管端面接触的后上侧板。
12.优选的，所述顶进接触部还包括：与竖直内侧板下端倾斜连接的下倾斜内侧板；与
竖直外侧板下端倾斜连接的下倾斜外侧板；将下倾斜内侧板前端和下倾斜外侧板前端连接为一体且用于与液压千斤顶接触的前下侧板；将下倾斜内侧板后端和下倾斜外侧板后端连接为一体且用于与钢顶管端面接触的后下侧板。
13.优选的，所述顶进接触部还包括：与上倾斜外侧板的上端固定连接的上水平板。
14.优选的，所述连接部为竖直板，且第一箱式钢模器连接部和第二箱式钢模器连接部与所述可调连接机构的两端分别可拆卸连接。
15.进一步的，还包括设置于箱式钢模器两肋部的加劲结构。
16.进一步的，还包括设置于箱式钢模器上部的便于吊装箱式钢模器的吊装机构。
17.进一步的，还包括与第一箱式钢模器下部和第二箱式钢模器下部分别连接的底座。
18.优选的，所述可调连接机构包括多个不同长度的钢桁架结构，或者，所述可调连接机构为具有长度可调节的伸缩杆的桁架结构。
19.另一方面，本实用新型还提供一种泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁系统，其包括并列安置的2个或2个以上的如上所述的可变径顶铁装置。
20.与现有技术相比，本实用新型的泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置及系统具有如下优点：
21.1、本实用新型泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置及系统，可以弥补顶管机中液压千斤顶顶进里程的不足，结构简单，制造与使用方便，便于吊装与顶进钢顶管，可重复使用，且可用于顶进不同直径的钢顶管，极大加快顶进速度，降低施工成本。
22.2、本实用新型可变径顶铁装置，可在顶进施工前提前制造，在顶进施工时直接将其安置在液压千斤顶的活塞杆与钢管之间，顶铁装置作为液压千斤顶与钢管之间的传力装置辅助钢管循环顶进，解决了现有技术中直接将千斤顶顶推油缸的活塞杆与钢管端面直接接触顶推而对管节造成破坏及偏位的问题，在顶进引调水工程不同直径的钢顶管过程中，仅需根据需要调节可调节连接结构长度尺寸，即达到顶进不同直径钢顶管的目的。
23.以下，结合各附图对本实用新型实施例进行描述。
附图说明
24.图1是本实用新型泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置第一种结构的主视图；
25.图2是本实用新型泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置第一种结构的左视图；
26.图3是图1中a部分放大图；
27.图4是本实用新型可变径顶铁装置第二种结构的主视图；
28.图5是图4所示装置的俯视图；
29.图6是本实用新型一种结构箱式钢模器的结构示意图；
30.图7是本实用新型可变径顶铁装置第三种结构的主视图；
31.图8是7所示装置的俯视图；
32.图9是本实用新型泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁系统一种结构的俯视图。
具体实施方式
33.由于在引调水工程顶管工程中，常需用到不同直径的输水钢顶管，为加快顶进速
度，有时需加长单根顶管长度，相应也加长了工作井的长度尺寸，此时采用一种主液压千斤顶的话，其顶程已无法满足要求，因此，本实用新型提供一种预制的可变径顶铁装置及系统来辅助钢顶管循环顶进，其具有足够刚度，便于安装生产，便于调节顶进多种直径的钢顶管，可重复使用且成本低廉。
34.如图1-图2、图4-图5、图7-图8所示，分别为本实用新型提供的泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置不同结构的主视图、左视图，由各图可知，本实用新型可变径顶铁装置包括：用于与泥水平衡钢顶管端面的一侧接触的第一箱式钢模器1；用于与泥水平衡钢顶管端面的另一侧接触的第二箱式钢模器2；与第一箱式钢模器上部和第二箱式钢模器上部分别可拆卸连接且可调节两个箱式钢模器之间间距以适应不同泥水平衡钢顶管直径的可调连接机构3。其中，可调连接机构包括多个不同长度的钢桁架结构，或者，可调连接机构为具有长度可调节的伸缩杆的桁架结构。
35.此外，本实用新型还提供一种具有上述泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置的系统，其包括并列安置的2个或2个以上的如上所述的可变径顶铁装置(如图9所示，示出2个可变径顶铁装置)。下面，对本实用新型泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置及系统的结构进行详细描述。
36.实施例一
37.如图4、图5所示，本实施例提供一种泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置，其包括：用于与泥水平衡钢顶管端面的一侧接触的第一箱式钢模器1；用于与泥水平衡钢顶管端面的另一侧接触的第二箱式钢模器2；与第一箱式钢模器上部和第二箱式钢模器上部分别可拆卸连接且可调节两个箱式钢模器之间间距以适应不同泥水平衡钢顶管直径的可调连接机构3。
38.其中，本实施例第一箱式钢模器和第二箱式钢模器结构相同且左右对称安置，每个箱式钢模器的纵截面近似呈半环形或半月形。每个箱式钢模器均包括支承部、与支承部连接且用于与液压千斤顶9(参见图4，图中虚线示出液压千斤顶活塞杆顶进位置)接触的顶进接触部、用于与可调连接机构连接的连接部。
39.其中，如图4-图6所示，本实施例顶进接触部包括：竖直安置且相互平行的竖直内侧板13和竖直外侧板18；将竖直内侧板前端和竖直外侧板前端连接为一体且用于与液压千斤顶接触的前侧板22；将竖直内侧板后端和竖直外侧板后端连接为一体且用于与钢顶管10(参见图4，图中虚线示出钢顶管大致位置)端面接触的后侧板(图中未示出，其位于前侧板21相对侧)。
40.进一步的，顶进接触部还包括：与竖直内侧板上端倾斜连接的上倾斜内侧板12；与竖直外侧板上端倾斜连接的上倾斜外侧板19；将上倾斜内侧板前端和上倾斜外侧板前端连接为一体且用于与液压千斤顶接触的前上侧板21；将上倾斜内侧板后端和上倾斜外侧板后端连接为一体且用于与钢顶管端面接触的后上侧板(图中未示出，其位于前上侧板相对侧)。
41.此外，顶进接触部还包括：与竖直内侧板下端倾斜连接的下倾斜内侧板14；与竖直外侧板下端倾斜连接的下倾斜外侧板17；将下倾斜内侧板前端和下倾斜外侧板前端连接为一体且用于与液压千斤顶接触的前下侧板23；将下倾斜内侧板后端和下倾斜外侧板后端连接为一体且用于与钢顶管端面接触的后下侧板(图中未示出，其位于前下侧板相对侧)。
42.此外，顶进接触部还包括：与上倾斜外侧板的上端固定连接的上水平板20。连接部为竖直板11，竖直板的上端与上水平板固定连接，且竖直板与上水平板垂直，竖直板的下端与上倾斜内侧板的上端固定连接。前上侧板除了将上倾斜内侧板前端和上倾斜外侧板前端连接为一体之外，还将上水平板20前端、竖直板11前端连接为一体。同样，后上侧板除了将上倾斜内侧板后端和上倾斜外侧板后端连接为一体之外，还将上水平板20后端、竖直板11后端连接为一体。
43.支承部包括与下倾斜外侧板17下端固定连接的下水平板16，用于与地面等接触，此外，支承部还可以包括将下倾斜内侧板14的下端与下水平板内侧端固定连接在一起的下竖直板15，下竖直板与下水平板垂直安置。相应的，前下侧板23除了将下倾斜内侧板前端和下倾斜外侧板前端连接为一体外，还将下水平板16前端和下竖直板15前端固定连接为一体。同样，后下侧板除了将下倾斜内侧板后端和下倾斜外侧板后端连接为一体外，还将下水平板16后端和下竖直板15后端固定连接为一体。
44.本实施例箱式钢模器中，通过板材构成支承部、顶进接触部、连接部并围成一个箱体式结构。
45.其中，第一箱式钢模器连接部和第二箱式钢模器连接部与可调连接机构的两端分别可拆卸连接。可调连接机构可以包括不同长度的多个钢桁架结构。如图5所示，任一钢桁架结构可包括一对尺寸相同的连接杆，一对连接杆分别安装于第一箱式钢模器连接部和第二箱式钢模器连接部的前、后两端。安装时，如图2所示，在连接杆的两端分别固定安装(如焊接)有垫板5，在垫板的外露于连接杆的周边开设螺孔或通孔，即，通过垫板形成连接法兰，相应的，在任一箱式钢模器竖直板上开设位置相对应的螺孔，以通过螺栓6将垫板固定于竖直板上，从而通过连接杆将第一箱式钢模器和第二箱式钢模器上部连接为一体，使两个箱式钢模器可围成用于顶进钢顶管的圆环形的结构。
46.制作时，预制不同长度连接杆制成的钢桁架结构，且不同钢桁架结构采用的垫板上螺孔或通孔的位置与数量相同。这样，在顶进施工时，可以根据顶管直径选用适配长度的钢桁架结构，快速连接，节省顶进时间，提高施工效率。
47.或者，可调连接机构还可以为具有长度可调节的伸缩杆的桁架结构(图中未示出)，该桁架结构可包括一对连杆结构，一对连杆结构分别安装于第一箱式钢模器连接部和第二箱式钢模器连接部的前、后两端，每个连杆结构包括两个可互相插接的连接杆，即，一个连接杆插装于另一连接杆中，且可相对另一连接杆插拔以改变总长度，并且，两个连接杆上还设置用于将两个连接杆位置锁定以便长度不变的锁定结构，如，在一个连接杆上设置长条孔，在另一连接杆上设置螺孔，通过锁紧螺栓穿过长条孔及螺孔的方式将两个连接杆位置锁定。或者，也可以采用现有技术其它锁定结构以锁定两个连接杆的相对位置。同样，每个连接结构的两个连接杆的端部均固定安装有垫板，与箱式钢模器连接的结构与方式可采用上述方式，在此不再赘述。
48.为便于应用起吊设备吊装本实施例的顶铁装置，本实施例还在箱式钢模器上部设置便于吊装箱式钢模器的吊装机构7，该吊装机构可为在上水平板顶部边缘固定安装(如焊接或螺栓连接)的起吊板，起吊板上预设有用于供吊装钢丝绳穿过的吊孔，或者，吊装机构也可以为固定安装在上水平板顶部的一个或多个吊环(图中未示出)。
49.制造时，箱式钢模器可由钢板焊接制成，钢板可采用规格为δ＝30mm的q345钢板，
并且，在箱式钢模器内部可使用混凝土填充增重，如采用砼标号为c35的混凝土，也可以采用填充其它物质增重。而桁架结构中的连接杆可采用槽钢制成，如，可采用型号为q235的槽钢制成，而垫板可采用型号为q345的钢板制成，并且，可在垫板上对称布置6个螺栓6。
50.本实施例顶铁装置，可在顶进施工前提前制造，在顶进施工时直接将其安置在液压千斤顶的活塞杆与钢管之间，使第一箱式钢模器和第二箱式钢模器的对称中心线位于顶进钢管管道轴线上，且箱式钢模器的尺寸与位置保持与液压千斤顶各顶缸吻合，顶铁装置作为液压千斤顶与钢管之间的传力装置辅助钢管循环顶进，解决了现有技术中直接将千斤顶顶推油缸的活塞杆与钢管端面直接接触顶推而对管节造成破坏及偏位的问题，在顶进引调水工程不同直径的钢顶管过程中，仅需根据需要拆装更换不同尺寸的可调节连接结构或者调节其长度尺寸，即达到顶进不同直径钢顶管的目的。在制造过程中，所有构件均可根据顶进实际情况进行尺寸调整。
51.本实施例顶铁装置在应用于大直径泥水平衡钢顶管长距离顶进施工过程中，具有足够刚度，便于安装生产，便于调节顶进多种直径的钢顶管，可重复使用且成本低廉，极大加快顶进速度，降低施工成本。
52.实施例二
53.如图7、图8所示，为本实施例泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置的结构示意图，由图可知，本实施例顶铁装置的结构与实施例一不同之处在于，本实施例可变径顶铁装置还包括与第一箱式钢模器下部和第二箱式钢模器下部分别连接的底座8，即，两个箱式钢模器下水平板16的底端面与一底座8连接，该底座可与下水平板通过可拆卸连接的方式固定在一起，且为适应不同直径顶管，底座可采用长度尺寸可调的底座。
54.通过设置底座，可使本实施例可变径顶铁装置适用于具有高度要求的施工场地中，且可增加顶铁装置的平稳性。
55.本实施例其它结构与实施例一相同，在此不再赘述。
56.实施例三
57.如图1、图2所示，为本实施例泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁装置的结构示意图，由图可知，本实施例顶铁装置的结构与实施例一不同之处在于，本实施例可变径顶铁装置还包括设置于箱式钢模器两肋部的加劲结构。
58.具体的，本实施例在竖直内侧板外壁固定安装有加劲结构，如图3所示，该加劲结构包括沿竖直内侧板高度方向由上至下依次固定在竖直内侧板外壁上的相互平行的多个加劲肋板4。此外，在竖直外侧板外壁也固定安装有加劲结构，即，沿竖直外侧板高度方向，由上至下依次在竖直外侧板外壁上固定有相互平行的多个加劲肋板4。加劲肋板可焊接固定于相应侧板外壁。制造时，加劲肋板可采用规格为δ＝20mm、q345的钢板。
59.通过在竖直内侧板和竖直外侧板的外壁分别固定加劲结构，可以提高箱式钢模器的强度。
60.实施例四
61.如图9所示，为本实施例泥水平衡钢顶管用的可变径顶铁系统的俯视图，本实施例系统包括并列安置的2个或2个以上的如上述各实施例所述的可变径顶铁装置，多个可变径顶铁装置沿钢管顶进方向并列安置。
62.尽管上述对本实用新型做了详细说明，但本实用新型不限于此，本技术领域的技
术人员可以根据本实用新型的原理进行修改，因此，凡按照本实用新型的原理进行的各种修改都应当理解为落入本实用新型的保护范围。