用于地下廊式结构非开挖顶推敷设的螺旋掘进装置的制作方法

1.本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种用于地下廊式结构非开挖顶推敷设的螺旋掘进装置。


背景技术：

2.在地下廊式结构非开挖顶推敷设施工中，目前主要有盾构法和人工掘进法两种敷设方式。其中，盾构法敷设需具备盾构掘进机械，设备成本高；人工掘进敷设主要用于地下水位低于施工操作面，土层良好且稳定的地层施工。但是当遇有较硬或软弱土层，或操作空间受限，不可避免地存在施工掘进速度慢，工效低下，施工操作人员的安全得不到根本保证的弊端，一定程度上限制了该施工方式的应用。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于地下廊式结构非开挖顶推敷设的螺旋掘进装置，本装置克服传统地下廊式结构人工掘进顶推敷设的缺陷，可快速实施地下廊式结构的非开挖顶推敷设，有效提高施工速度及工效，杜绝施工过程的安全隐患。
4.为解决上述技术问题，本发明用于地下廊式结构非开挖顶推敷设的螺旋掘进装置包括地下廊式结构本体、钢格板、环形钢刃脚、四根水平轨道、两组垂直轨道、升降平台、四台横向驱动减速电机、两台纵向驱动减速电机和若干螺旋掘进机；所述钢格板设于地下廊式结构本体内并且位于地下廊式结构本体端部，所述钢格板由上至下成排间隔设有孔洞，所述环形钢刃脚固定设于所述钢格板外圈，并且与地下廊式结构本体端面采用螺栓连接；所述四根水平轨道分别水平设于地下廊式结构本体内部四角，所述两组垂直轨道分别设于地下廊式结构本体两侧，每组垂直轨道有两根并前后间隔布置，水平轨道和垂直轨道在单侧设有齿条，四台横向驱动减速电机通过第一支架分别设于两组垂直轨道的顶端和底端，横向驱动减速电机轴端设有第一主动齿轮，两组垂直轨道顶端和底端分别设有第一从动齿轮，第一主动齿轮与第一从动齿轮之间采用链条传动，第一从动齿轮与水平轨道的单侧齿条啮合；所述升降平台设于所述两组垂直轨道之间并且延伸至两组垂直轨道的外侧，所述两台纵向驱动减速电机设于升降平台两端顶面，两台纵向驱动减速电机轴端设有第二主动齿轮，所述升降平台两侧端面间隔设有第二从动齿轮，第二主动齿轮与第二从动齿轮之间采用链条传动，第二从动齿轮分别与两组垂直轨道的单边齿条啮合；所述若干螺旋掘进机包括掘进减速电机、钻杆和旋叶，所述钻杆通过法兰连接所述掘进减速电机的转轴，所述旋叶呈螺旋状设于所述钻杆外圈，所述若干螺旋掘进机间隔设于所述升降平台顶面并且钻杆正对所述钢格板的单排孔洞。
5.进一步，所述钢格板前端面由上至下成排间隔设有采用钢板焊接的锥形头，单排锥形头位于相邻单排孔洞之间。
6.进一步，所述地下廊式结构本体内部四角分别设有预埋铁件，所述四根水平轨道
与预埋铁件焊接连接。
7.进一步，每组垂直轨道的两根前后间隔布置的垂直轨道之间设有间距固定横杆。
8.进一步，螺旋掘进机的钻杆长度为2米，且后段1.5米的旋叶直径为400mm、前段0.5米的旋叶直径为200mm。由于本发明用于地下廊式结构非开挖顶推敷设的螺旋掘进装置采用了上述技术方案，即本装置包括地下廊式结构本体、钢格板、环形钢刃脚、四根水平轨道、两组垂直轨道、升降平台、四台横向驱动减速电机、两台纵向驱动减速电机和若干螺旋掘进机；钢格板和环形钢刃脚构成整体设于地下廊式结构本体的前端面，且钢格板成排设有孔洞，四根水平轨道设于地下廊式结构本体四角，两组垂直轨道设于地下廊式结构本体两侧，升降平台设于两组垂直轨道之间，通过四根水平轨道和四台横向驱动减速电机驱动两组垂直轨道在地下廊式结构本体前后移动，通过两台纵向驱动减速电机驱动升降平台沿两组垂直轨道升降，若干螺旋掘进机间隔设于升降平台并且钻杆正对钢格板的单排孔洞。本装置克服传统地下廊式结构人工掘进敷设的缺陷，可快速实施地下廊式结构的非开挖顶推敷设，有效提高施工速度及工效，杜绝施工过程的安全隐患。
附图说明
9.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：图1为本发明用于地下廊式结构非开挖顶推敷设的螺旋掘进装置示意图；图2为图1的a向示意图；图3为本装置中螺旋掘进机结构示意图。
具体实施方式
10.实施例如图1和图2所示，本发明用于地下廊式结构非开挖顶推敷设的螺旋掘进装置包括地下廊式结构本体1、钢格板2、环形钢刃脚3、四根水平轨道4、两组垂直轨道5、升降平台6、四台横向驱动减速电机7、两台纵向驱动减速电机8和若干螺旋掘进机9；所述钢格板2设于地下廊式结构本体1内并且位于地下廊式结构本体1端部，所述钢格板2由上至下成排间隔设有孔洞21，所述环形钢刃脚3固定设于所述钢格板2外圈并且与地下廊式结构本体1端面采用螺栓31连接；所述四根水平轨道4分别水平设于地下廊式结构本体1内部四角，所述两组垂直轨道5分别设于地下廊式结构本体1两侧，每组垂直轨道5有两根并前后间隔布置，水平轨道4和垂直轨道5在单侧设有齿条41、51，四台横向驱动减速电机7通过第一支架71分别设于两组垂直轨道5的顶端和底端，横向驱动减速电机7轴端设有第一主动齿轮72，两组垂直轨道顶端和底端分别设有第一从动齿轮73，第一主动齿轮72与第一从动齿轮73之间采用链条74传动，第一从动齿轮73与水平轨道4的单侧齿条41啮合；所述升降平台6设于所述两组垂直轨道5之间并且延伸至两组垂直轨道5的外侧，所述两台纵向驱动减速电机8设于升降平台6两端顶面，两台纵向驱动减速电机8轴端设有第二主动齿轮81，所述升降平台6两侧端面间隔设有第二从动齿轮82，第二主动齿轮81与第二从动齿轮82之间采用链条83传动，第二从动齿轮82分别与两组垂直轨道5的单边齿条51啮合；所述若干螺旋掘进机9包括掘进减速电机91、钻杆92和旋叶93，所述钻杆92通过法
兰94连接所述掘进减速机91的转轴，所述旋叶93呈螺旋状设于所述钻杆92外圈，所述若干螺旋掘进机9间隔设于所述升降平台6顶面并且钻杆92正对所述钢格板2的单排孔洞21。
11.本掘进装置中环形钢刃脚用于切削土体，其结构横断面呈楔形，采用10mm厚钢板加工制作，焊接连接，结构内间隔500mm设置10mm厚加劲钢板，与钢格板接触部位焊接连接；安装完毕的钢格板及环形钢刃脚，借助廊式结构顶推敷设的作用力切削土体。
12.优选的，所述钢格板2前端面由上至下成排间隔设有采用钢板焊接的锥形头22，单排锥形头22位于相邻单排孔洞21之间。锥形头用于对厚土体的引导，从而与环形钢刃脚共同将厚土体切削。
13.优选的，所述地下廊式结构本体1内部四角分别设有预埋铁件，所述四根水平轨道4与预埋铁件焊接连接。
14.优选的，每组垂直轨道5的两根前后间隔布置的垂直轨道之间设有间距固定横杆52。
15.优选的，螺旋掘进机9的钻杆92长度为2米，且后段1.5米的旋叶直径为400mm、前段0.5米的旋叶直径为200mm。
16.钻杆可采用φ100mm壁厚10mm的钢管加工制作，钻杆前端钻头采用钢棒材加工焊接，旋叶采用10mm厚钢板加工，分别加工成φ400mm和φ200mm的圆环，拉伸后形成旋叶，法兰采用φ200mm法兰。 钻杆前段φ200mm的旋叶长度为500mm，钻杆后段φ400mm的旋叶长度为1500mm。
17.本装置中钢格板及环形钢刃脚加工成一体，环形钢刃脚主要用于切削土体，钢格板主要起安全防护作用，防止遇有软弱土层泥土突涌出现安全险兆事件；钢格板及环形钢刃脚加工采用10mm厚钢板，材质宜为q345，加工的钢格板宽、高总尺寸应比拟顶进的地下廊式结构本体内径尺寸分别减少10mm，环形钢刃脚外轮廓尺寸与拟顶进的地下廊式结构本体外轮廓尺寸相同；钢格板的成排孔洞高、宽尺寸宜按400mm 2
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30mm预留，孔洞数量结合拟顶进的地下廊式结构本体内径尺寸匹配；环形钢刃脚内设置10mm厚间距约500mm加劲钢板，环形钢刃脚与地下廊式结构本体对接部位，在地下廊式结构本体端部按间距1.0m预埋与环形钢刃脚安装的螺栓，环形钢刃脚相应部位同间距设置螺孔。
18.水平轨道分节加工制作安装，单节长度2.0m，垂直轨道整节制作，水平和垂直轨道均在单侧设置与齿轮啮合的齿条；垂直轨道在地下廊式结构本体内的前后移动由设置在垂直轨道两端的四台横向驱动减速电机通过链条驱动第一从动齿轮实现，四台横向驱动减速电机参数完全相同，驱动时通过同步器控制使四台横向驱动减速电机动作一致，达到两组垂直轨道的同步动作；升降平台由两台纵向驱动减速电机通过链条驱动第二从动齿轮实现，两台纵向驱动减速电机参数完全相同，升降平台上下驱动时通过同步器控制使两台纵向驱动减速电机同步动作；升降平台上设置的螺旋掘进机数量与钢格板的单排孔洞数量一致。
19.在地下廊式结构非开挖顶推敷设作业时，将本装置的各部件安装调试就位后实施土体掘进，掘进土体由下至上依次进行，即先进行最下部土体掘进，掘进时通过四台横向驱动减速电机带动垂直轨道、升降平台进退移动，螺旋掘进机的钻杆位于钢格板最下排的孔洞，掘进减速电机驱动钻杆旋转进行掘土，掘进由浅至深逐渐进行，掘出的土及时清运，最下部土体掘进完毕后，升降平台通过四台横向驱动减速电机驱动后退，并上升至钢格板的
上一排孔洞，螺旋掘进机在该排孔洞进行掘土作业，逐层掘土直至拟顶进的地下廊式结构本体前方土体掘进完毕，掘出的土及时清运。
20.地下廊式结构本体前方部分土体掘出后，土体强度有所降低，此时进行地下廊式结构本体顶进易于实施，地下廊式结构本体顶进需多循环作业完成。即钢格板、环形钢刃脚、螺旋掘进机等设备安装后，逐层实施掘土、清运土方、结构顶进，此时为一个作业循环。
21.掘土完毕后结构顶进应及时进行，土体较硬时，顶进应多次、短程进行；土体较软时，顶进亦多次进行，但是一次顶进进程可适当增加。一次顶进达到预定进程后，即可进行下一循环作业，结构顶进需连续进行，除遇有障碍物以外不得停止顶进。
22.本装置结构简单，采用常用材料、机具即可加工制作，安装后操作方式简单，施工安全可靠，可有效提高施工工效，宜于受限空间作业，施工操作人员的作业安全可得到有效保证。