一种可排土的室内顶管顶进模型试验装置的制作方法

1.本实用新型属于顶管隧道施工技术领域，具体属于一种可排土的室内顶管顶进模型试验装置。


背景技术：

2.顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是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坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。
3.现有技术中的顶管施工需要进行现场试验操作，没有可室内进行的试验装置，存在操作过程复杂且成本过高的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种可排土的室内顶管顶进模型试验装置，用以解决现有技术进行现场试验操作复杂且成本过高的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种可排土的室内顶管顶进模型试验装置，包括动力装置、推进装置、刀盘切削装置和排土装置；
7.所述推进装置的输出端固定有动力装置，所述动力装置的输出端固定有排土装置；
8.所述排土装置包括螺旋叶片和光轴；所述光轴固定在动力装置的输出端，螺旋叶片固定在光轴的外侧；所述光轴的端部设置有刀盘切削装置；所述螺旋叶片的外侧设置有亚克力管。
9.优选的，所述刀盘切削装置包括三叶片和铁管；所述三叶片固定在光轴的端部，铁管设置在亚克力管的端部。
10.优选的，所述动力装置包括电机，电机的输出轴连接光轴。
11.进一步的，所述电机通过调速器进行控制。
12.进一步的，所述电机的输出轴通过联轴器连接光轴。
13.优选的，所述推进装置包括气缸、手动阀和空压机；
14.所述气缸中的活塞杆前端固定连接动力装置；所述气缸通过气管连接空压机。
15.优选的，所述气管上设置有手动阀。
16.优选的，还包括支架，所述支架上设置有滑轨，滑轨上滑动连接有多个滑块，滑块的顶部分别固定有铁箱和铁板；所述动力装置固定在铁板上，所述推进装置固定在铁箱的内部。
17.进一步的，所述支架的底部设置有多个支腿，支腿上均设置有伸缩角架，伸缩角架
用于调整支架的倾斜角度。
18.进一步的，所述滑块上设置有手柄，手柄用于固定滑块。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
20.本实用新型提供一种可排土的室内顶管顶进模型试验装置，通过推进装置可以通过调节气压的大小模拟不同的推力，旋转控制阀可以控制活塞杆的伸缩；刀盘动力装置可以通过调速器模拟不同的顶进速度，不同的线路可以控制正反旋转方向，螺旋杆可以将刀盘切削的土体及时排出；切削部件可以通过调整三叶片的旋转弧度来控制出土量的大小；顶管衬砌装置可以利用不同的亚克力管径来模拟顶管管径的大小。
附图说明
21.图1为本发明实施例的一种可排土的室内顶管顶进模型试验装置的整体结构俯视图；
22.图2是本实用新型刀盘切削装置的示意图；
23.图3是本实用新型手动阀的示意图；
24.图4是本实用新型伸缩角的示意图。
25.附图中：1为三叶片；2为铁管；3为旋转叶片；4为光轴；5为联轴器；6为电机；7为调速器；8为铁箱；9为滑块；10为滑轨；11为手柄；12为气缸；13为手动阀；14为空压机；15为铁板；16为活塞杆；17为气管；18为亚克力管；19为铁架；20为伸缩角；21为伸缩角高度调节阀。
具体实施方式
26.下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。当在本说明书中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
29.在本实用新型的描述中，术语“在
……
上方”、“在
……
前端”、“在
……
后端”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
30.实施例
31.如图1至图4所示，本实用新型提供一种可排土的室内顶管顶进模型装置，包括刀盘切削装置、排土装置、动力装置、推进装置以及支架装置。为了便于描述，在本实施中，沿着顶管顶进方向，靠近顶进面的方向为前端或者前方，远离顶进面的方向为后端或者后方。
32.推进装置的输出端固定有动力装置，动力装置的输出端固定有排土装置；排土装置包括螺旋叶片3和光轴4；光轴4固定在动力装置的输出端，螺旋叶片3固定在光轴4的外侧；光轴4的端部设置有刀盘切削装置；螺旋叶片3的外侧设置有亚克力管18。
33.刀盘切削装置包括三叶片1和铁管2。三叶片1固定在光轴4的端部，铁管2设置在亚克力管18的端部。三叶片1用来切削土体，可以通过调节三叶片1叶片的旋转角度大小来控制每旋转一周出土量的多少，以便根据实际情况设计不同工况的出土量，铁管2用来维持土压平衡，当土体被三叶片1切削后，铁管2跟随在三叶片后方作为临时衬砌维持土压平衡。
34.排土装置包括旋转叶片3和光轴4。光轴4前端与刀盘切削装置相连，后端与动力装置通过联轴器5相连，并且切削装置的中心、排土装置的轴心以及动力装置的轴心均位于同一水平线。光轴4起连接动力装置与刀盘切削装置的作用，将旋转力传递至刀盘，并且起到保证顶管顶进方向不偏离的作用。旋转叶片3焊接在光轴4上，使得土体从刀盘切削处及时旋转至顶管管节尾部排出，使得顶管顺利顶进。
35.动力装置包括电机6和调速器7。电机6前端通过联轴器5与旋转杆相连，并提供动力使切削装置和排土装置能够同步旋转切削土体和排出土体，旁边连接调速器7用于调节旋转速度，以便根据实际工况设计不同的旋转速度。电机6通过螺栓固定在定做的铁箱8上方，使其在工作时不能左右随意移动。铁箱8下方安装四个滑块9，四个滑块9穿过两根滑轨10使得铁箱8可以前后滑动，并且四个滑块9中有两个滑块9含有手柄11，手柄11可以固定滑块9使得铁箱8停止滑动，进而调节动力装置、排土装置以及刀盘切削装置的前进。
36.推进装置包括气缸12、手动阀13和空压机14；推进装置的气缸12通过螺栓固定在铁板15上方，气缸12中的活塞杆16前端顶在固定电机6的铁箱8后板中心处，用于推动动力装置前进，进而使得刀盘能够不断前进切削土体。气缸12通过气管17与手动阀13相连，手动阀13用于调节伸缩杆的前进或者后退。固定气缸12的铁板15下方安装四个滑块9，四个滑块9穿过两根滑杆10使得铁板15可以前后滑动，四个滑块9中有两个滑块9含有手柄11，手柄11可以固定滑块9使得铁板15停止滑动，进而控制气缸12的前进。空压机14通过气管17与手动阀13相连，为整个装置提供前进动力，空压机14前端安装有压力调节阀，用于控制压力大小，空压机14配有压力测试表，可以读出工作压力。
37.管节装置为亚克力管18，考虑试验客观性，用一整根亚克力管代替多个管节依次顶进。
38.如图4所示，支架装置包括滑轨10、铁架19和四个伸缩角20组成。支架装置的滑轨10通过螺栓固定在铁架19上，便于气缸12和电机6的滑动，支架装置的铁架19下方固定在四个伸缩角20上，伸缩角20用于调整顶管顶进的垂直角度，伸缩角20上设置有伸缩角高度调节阀21。
39.本实用新型一种可排土的室内顶管顶进模型装置的工作过程，打开模型箱预定隧道口，调整铁架19的高度使得管节处于隧道口中央位置，转动铁板15下方滑块手柄11锁住铁板15不得前进或者后退，启动电机6和气缸12使整个顶进装置进行工作，活塞杆16伸出最长距离后，关闭电机6开关使其停止转动，转动手动阀13，使得活塞杆16收回，并且转动前方铁箱8下方滑块手柄11使得铁箱8不得前进或者后退；接着转动铁板15下方滑块9手柄使得铁板14向前移动，当其挨着前方铁箱8时，转动铁板15下方滑块手柄11锁住铁板15，启动电机6和气缸12使整个顶进装置进行工作，活塞杆16伸出最长距离后，关闭电机6开关使其停
止转动，转动手动阀13，使得活塞杆16收回，并且转动前方铁箱8下方滑块手柄11使得铁箱8不得前进或者后退
……
按照相同步骤循环操作直至管节装置完全顶进模型箱中，实验完成。