本發(fā)明屬于非開挖排泥管道施工領(lǐng)域，尤其是涉及一種分體式螺旋頂管機(jī)及其施工工藝。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的地下施工方式一般是將整個地面用挖機(jī)挖開，然后人員下到地下進(jìn)行施工，而且這種施工需要耗費(fèi)大量的人力，且耗時長、占用場地大，相對于交通運(yùn)輸非常不利。目前很多城市改用在起點和終各進(jìn)行挖井，然后直接在井底進(jìn)行施工，這種施工方式需要的人力物力比較小，且對于交通運(yùn)輸?shù)挠绊懖皇呛艽?。但是這種施工方式的現(xiàn)有技術(shù)中還存在這很多問題：勞動強(qiáng)度大、施工時間長、只能解決軟土層施工問題，同時施工中頂管方向容易發(fā)生偏差，如不及時矯正，對后期施工質(zhì)量將會造成嚴(yán)重影響。

激光經(jīng)緯儀，是將激光器發(fā)射的激光束，導(dǎo)入經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)，使其沿視準(zhǔn)軸方向射出。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種分體式螺旋頂管機(jī)及其施工工藝，能夠適用于各種復(fù)雜土層的施工，減少勞動強(qiáng)度，提高施工效率，較之現(xiàn)有的液壓馬達(dá)帶動的機(jī)頭，可實現(xiàn)的扭矩大，頂進(jìn)速度快等優(yōu)點。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種分體式螺旋頂管機(jī)，包括動力站、激光經(jīng)緯儀、主機(jī)、注水裝置、操作臺、調(diào)節(jié)底座、導(dǎo)向頭、導(dǎo)向鉆桿、三合一組合管、第一排泥管、第一螺旋管、排泥管機(jī)頭、頂管機(jī)頭和電腦監(jiān)測器，所述調(diào)節(jié)底座設(shè)于主機(jī)下方，操作臺設(shè)于主機(jī)上方，主機(jī)的中心位置處設(shè)有動力頭裝置，動力頭裝置的兩側(cè)分別設(shè)有油缸，油缸通過油管與動力站相連，所述注水裝置設(shè)于主機(jī)內(nèi)部，注水裝置通過水管與泥漿泵連接，激光經(jīng)緯儀架設(shè)在動力頭裝置的后方，激光經(jīng)緯儀的發(fā)射中心與待貫通管道的軸線方向一致；

在導(dǎo)向施工階段，所述動力頭裝置先后與導(dǎo)向頭和若干導(dǎo)向鉆桿逐一連接并向前頂進(jìn)，在頂管施工階段，所述動力頭裝置先后與排泥管機(jī)頭、第一排泥管、頂管機(jī)頭和三合一組合管逐一連接并向前頂進(jìn)，第一排泥管套裝在第一螺旋管的外側(cè)，所述導(dǎo)向頭內(nèi)設(shè)有燈靶，激光經(jīng)緯儀內(nèi)設(shè)有激光接收裝置，激光經(jīng)緯儀、燈靶和激光接收裝置均與電腦監(jiān)測器相連；

所述三合一組合管包括頂管、第二排泥管和第二螺旋管，頂管、第二排泥管和第二螺旋管由外到內(nèi)依次套裝組合，頂管上方鋪設(shè)有水管，第二螺旋管包括軸桿和螺旋葉片組，軸桿的端口截面為外接圓形、內(nèi)接多邊形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，軸桿的兩端分別設(shè)有第一銷孔，所述螺旋葉片組包括直徑一致、并以等間距排列的若干個螺旋葉片，第二螺旋管的兩端可拆卸的連接有接頭，所述頂管機(jī)頭的一端與第二螺旋管連接，頂管機(jī)頭的另一端與第一排泥管間通過螺紋連接，第一螺旋管和第二螺旋管的中心軸線在同一水平線上；

所述頂管機(jī)頭內(nèi)設(shè)有切削刀盤，切削刀盤包括中心套管和若干個呈發(fā)射狀排列的刀架，若干刀架固定焊接在中心套管上，每個刀架上排列設(shè)有若干合金刀頭。

進(jìn)一步的，所述接頭為中空的圓柱體，接頭的端口截面為外接多邊形、內(nèi)接圓形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，接頭的兩端分別設(shè)有與第一銷孔相對應(yīng)的第二銷孔，接頭套插在軸桿內(nèi)且通過銷子貫穿第一銷孔和第二銷孔固定連接。

進(jìn)一步的，所述接頭的端口截面為外接八邊形，軸桿的端口截面為內(nèi)接八邊形。

進(jìn)一步的，所述排泥管和頂管之間套設(shè)有內(nèi)管支撐架，內(nèi)管支撐架為圓柱殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)管支撐架的外側(cè)設(shè)有螺栓孔，內(nèi)管支撐架通過螺栓與排泥管固定連接，所述內(nèi)管支撐架的外側(cè)壁等間距的設(shè)有多個萬向輪。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)向頭前端設(shè)有導(dǎo)向箭頭，導(dǎo)向箭頭后方設(shè)有傾斜的傾斜導(dǎo)向面，傾斜導(dǎo)向面上設(shè)有出水孔，導(dǎo)向頭內(nèi)壁設(shè)有若干通水腔，導(dǎo)向頭內(nèi)設(shè)有燈筒，燈靶設(shè)于燈筒內(nèi)，燈筒后方設(shè)有鉆桿母扣。

進(jìn)一步的，所述操作臺的一側(cè)設(shè)有操作座椅。

進(jìn)一步的，所述主機(jī)后方設(shè)有后護(hù)板，后護(hù)板上設(shè)有開口窗，所述主機(jī)前方設(shè)有前護(hù)板，前護(hù)板上設(shè)有圓形開口，圓形開口的中心位置與待貫通管道的軸線方向一致。

進(jìn)一步的，所述刀架設(shè)有三個，每個刀架上分布有四個合金刀頭。

一種應(yīng)用上述分體式螺旋頂管機(jī)的施工工藝，包括導(dǎo)向施工工藝和頂管施工工藝；

所述導(dǎo)向施工工藝包括如下步驟：

步驟A，根據(jù)施工要求進(jìn)行工作井和接收井的施工；

步驟B，分別安裝動力站、泥漿泵站、主機(jī)和激光經(jīng)緯儀，然后進(jìn)行多方向固定，并接通電源進(jìn)行試機(jī)；

步驟C，在工作井上方架設(shè)龍門航吊，用于導(dǎo)向頭、導(dǎo)向鉆桿、排泥管、三合一組合管等的吊裝和移動；

步驟D，先后安裝導(dǎo)向頭和導(dǎo)向鉆桿，根據(jù)光標(biāo)導(dǎo)向進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)，根據(jù)電腦監(jiān)測器中觀測到的中心偏差實時調(diào)節(jié)動力頭裝置的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)而調(diào)節(jié)傾斜導(dǎo)向面的方向；

步驟E，當(dāng)?shù)谝桓鶎?dǎo)向鉆桿進(jìn)入土層中后，動力頭裝置與第一根導(dǎo)向鉆桿分離，加裝個第二根導(dǎo)向鉆桿，重復(fù)步驟D，直至若干導(dǎo)向鉆桿貫通工作井和接收井之間的土層，導(dǎo)向施工完成；

所述頂管施工工藝包括如下步驟：

步驟F，先后安裝排泥管機(jī)頭和排泥管，進(jìn)行擴(kuò)孔頂進(jìn)，同時螺旋管螺旋頂進(jìn)，使得泥土從排泥管后部排出；

步驟G，先后安裝頂管機(jī)頭和三合一組合管并進(jìn)行推進(jìn)；

步驟H，在三合一組合管上方鋪設(shè)通水管，通水管通過水管與泥漿泵連接，通水對頂管的貫通起到潤滑作用；

步驟I，重復(fù)步驟G和步驟H，直至頂管貫通工作井和接收井之間的土層；

步驟J，在接收井中依次對排泥管機(jī)頭、頂管機(jī)頭進(jìn)行拆卸、吊裝回收，然后回撤螺旋管和排泥管，頂管成功貫通后保留在工作井和接收井之間的土層中。

進(jìn)一步的，所述步驟B的具體操作為：在工作井上方兩側(cè)分別放置動力站和泥漿泵站，在工作井底部遠(yuǎn)離接收井的一側(cè)放置主機(jī)支撐架后背，在工作井內(nèi)由下至上依次放置主機(jī)支撐架、調(diào)節(jié)底座和主機(jī)并進(jìn)行多方向固定；

然后架設(shè)激光經(jīng)緯儀，使得激光經(jīng)緯儀的發(fā)射中心與待貫通管道的軸線方向一致，通過油管連接動力站和油缸，通過水管連接泥漿泵和注水裝置，安裝完成后接通電源進(jìn)行試機(jī)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

1、采用激光經(jīng)緯儀對準(zhǔn)中心，通過電腦觀察實時路線，方便可靠。

2、可以注水或膨潤土，在不同土層下，通過水沖洗下避免了粘黏，粘土攪龍更容易被排出。

3、頂管機(jī)頭的設(shè)計能夠滿足不同土層情況下施工，降低施工難度，機(jī)頭上帶有合金刀頭，對于硬質(zhì)粘性土、砂性土、以及遇到一般的小型石塊有一定的破碎功能。

4、將排泥管、螺旋管、頂管三管合并一道工序往前頂進(jìn)，省了一道排泥管的工序，同時泥漿從后井排出，使工程節(jié)省時間和人工成本。

5、設(shè)計了操作椅，降低了勞動強(qiáng)度。

6、從泥漿泵出水管接注水裝置，經(jīng)雙壁鉆桿通水至導(dǎo)向頭，實現(xiàn)導(dǎo)向頭部降溫潤滑減小阻力的作用。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明所述的分體式螺旋頂管機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為導(dǎo)向頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為三合一組合管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為軸桿的端口截面示意圖；

圖5為多方接頭的主視圖；

圖6為多方接頭的俯視圖。

圖7為內(nèi)管支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為導(dǎo)向施工工藝的連接關(guān)系示意圖；

圖9為頂管施工工藝的連接關(guān)系示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-動力站；2-激光經(jīng)緯儀；3-注水裝置；4-主機(jī)；5-操作臺；6-調(diào)節(jié)底座；7-動力頭裝置；8-合金刀頭；9-工作井；10-接受井；11-主機(jī)支撐架后背；12-油缸；13-油管；14-導(dǎo)向頭；141-導(dǎo)向箭頭；142-傾斜導(dǎo)向面；143-出水孔；144-通水腔；145-燈筒；146-鉆桿母扣；15-后護(hù)板；16-前護(hù)板；17-操作座椅；18-龍門航吊；19-泥漿泵；20-導(dǎo)向鉆桿；21-水管；22-通水管；23-頂管；24-頂管機(jī)頭；25-第一排泥管；26-排泥管機(jī)頭；27-第二螺旋管；28-內(nèi)管支撐架；29-中心套管；30-第一螺旋管；31-刀架；32-萬向輪；33-接頭；34-第一銷孔；35-主機(jī)支撐架；36-第二銷孔；37-第二排泥管。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1-9所示，一種分體式螺旋頂管機(jī)，包括動力站1、激光經(jīng)緯儀2、主機(jī)4、注水裝置3、操作臺5、調(diào)節(jié)底座6、導(dǎo)向頭14、導(dǎo)向鉆桿20、三合一組合管、第一排泥管25、第一螺旋管30、排泥管機(jī)頭26、頂管機(jī)頭24和電腦監(jiān)測器，所述調(diào)節(jié)底座6設(shè)于主機(jī)4下方，操作臺5設(shè)于主機(jī)4上方，主機(jī)4的中心位置處設(shè)有動力頭裝置7，動力頭裝置7的兩側(cè)分別設(shè)有油缸12，油缸12通過油管13與動力站1相連，所述注水裝置3設(shè)于主機(jī)4內(nèi)部，注水裝置3通過水管21與泥漿泵19連接，激光經(jīng)緯儀2架設(shè)在動力頭裝置的后方，激光經(jīng)緯儀2的發(fā)射中心與待貫通管道的軸線方向一致；

在導(dǎo)向施工階段，所述動力頭裝置7先后與導(dǎo)向頭14和若干導(dǎo)向鉆桿20逐一連接并向前頂進(jìn)，在頂管施工階段，所述動力頭裝置7先后與排泥管機(jī)頭26、第一排泥管25、頂管機(jī)頭24和三合一組合管逐一連接并向前頂進(jìn)，第一排泥管25套裝在第一螺旋管30的外側(cè)，所述導(dǎo)向頭14內(nèi)設(shè)有燈靶，激光經(jīng)緯儀2內(nèi)設(shè)有激光接收裝置，激光經(jīng)緯儀2、燈靶和激光接收裝置均與電腦監(jiān)測器相連；

所述三合一組合管包括頂管23、第二排泥管37和第二螺旋管27，頂管23、第二排泥管37和第二螺旋管27由外到內(nèi)依次套裝組合，頂管23上方鋪設(shè)有水管7，第二螺旋管27包括軸桿和螺旋葉片組，軸桿的端口截面為外接圓形、內(nèi)接多邊形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，軸桿的兩端分別設(shè)有第一銷孔34，所述螺旋葉片組包括直徑一致、并以等間距排列的若干個螺旋葉片，第二螺旋管27的兩端可拆卸的連接有接頭33，所述頂管機(jī)頭24的一端與第二螺旋管27連接，頂管機(jī)頭24的另一端與第一排泥管25間通過螺紋連接，第一螺旋管30和第二螺旋管27的中心軸線在同一水平線上；

所述頂管機(jī)頭24內(nèi)設(shè)有切削刀盤，切削刀盤包括中心套管29和若干個呈發(fā)射狀排列的刀架31，若干刀架31固定焊接在中心套管29上，每個刀架31上排列設(shè)有若干合金刀頭8。

上述接頭33為中空的圓柱體，接頭33的端口截面為外接多邊形、內(nèi)接圓形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，接頭33的兩端分別設(shè)有與第一銷孔34相對應(yīng)的第二銷孔36，接頭33套插在軸桿內(nèi)且通過銷子貫穿第一銷孔34和第二銷孔36固定連接。

上述接頭9的端口截面為外接八邊形，軸桿的端口截面為內(nèi)接八邊形。

上述排泥管和頂管之間套設(shè)有內(nèi)管支撐架28，內(nèi)管支撐架28為圓柱殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)管支撐架28的外側(cè)設(shè)有螺栓孔，內(nèi)管支撐架28通過螺栓與排泥管固定連接，所述內(nèi)管支撐架28的外側(cè)壁等間距的設(shè)有多個萬向輪32。

上述導(dǎo)向頭14前端設(shè)有導(dǎo)向箭頭141，導(dǎo)向箭頭141后方設(shè)有傾斜的傾斜導(dǎo)向面142，傾斜導(dǎo)向面142上設(shè)有出水孔143，導(dǎo)向頭14內(nèi)壁設(shè)有若干通水腔144，導(dǎo)向頭14內(nèi)設(shè)有燈筒145，燈靶設(shè)于燈筒145內(nèi)，燈筒145后方設(shè)有鉆桿母扣146。

上述操作臺5的一側(cè)設(shè)有操作座椅17。

上述主機(jī)4后方設(shè)有后護(hù)板15，后護(hù)板15上設(shè)有開口窗，所述主機(jī)4前方設(shè)有前護(hù)板16，前護(hù)板16上設(shè)有圓形開口，圓形開口的中心位置與待貫通管道的軸線方向一致。

上述刀架31設(shè)有三個，每個刀架31上分布有四個合金刀頭8。

一種應(yīng)用上述分體式螺旋頂管機(jī)的施工工藝，包括導(dǎo)向施工工藝和頂管施工工藝；

所述導(dǎo)向施工工藝包括如下步驟：

步驟A，根據(jù)施工要求確定工作井9和接收井10的標(biāo)高，然后根據(jù)標(biāo)高進(jìn)行工作井9和接收井10施工；

步驟B，分別安裝動力站1、泥漿泵站、主機(jī)4和激光經(jīng)緯儀2，然后進(jìn)行多方向固定，并接通電源進(jìn)行試機(jī)；

步驟C，在工作井9上方架設(shè)龍門航吊18，用于導(dǎo)向頭14、導(dǎo)向鉆桿20、第一排泥管25、三合一組合管等的吊裝和移動；

步驟D，先后安裝導(dǎo)向頭14和導(dǎo)向鉆桿20，首先將激光經(jīng)緯儀2對準(zhǔn)目標(biāo)中心，通過電腦監(jiān)控及跟蹤目標(biāo)，激光經(jīng)緯儀2導(dǎo)向系統(tǒng)根據(jù)電腦監(jiān)測器中觀測到的中心偏差實時調(diào)節(jié)動力頭裝置7的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)而調(diào)節(jié)傾斜導(dǎo)向面142的方向；

步驟E，當(dāng)?shù)谝桓鶎?dǎo)向鉆桿20進(jìn)入土層中后，動力頭裝置7與第一根導(dǎo)向鉆桿20分離，加裝個第二根導(dǎo)向鉆桿20，重復(fù)步驟D，直至若干導(dǎo)向鉆桿20貫通工作井9和接收井10之間的土層，導(dǎo)向施工完成；

所述頂管施工工藝包括如下步驟：

步驟F，先后安裝排泥管機(jī)頭26和第一排泥管25，進(jìn)行擴(kuò)孔頂進(jìn)，同時第一螺旋管30螺旋頂進(jìn)，使得泥土從第一排泥管25排出；

步驟G，先后安裝頂管機(jī)頭24和三合一組合管并進(jìn)行推進(jìn)；

步驟H，在三合一組合管上方鋪設(shè)通水管22，通水管22通過水管21與泥漿泵19連接，通水對頂管的貫通起到潤滑作用；

步驟I，重復(fù)步驟G和步驟H，直至頂管貫通工作井9和接收井10之間的土層；

步驟J，在接收井10中依次對排泥管機(jī)頭25、頂管機(jī)頭24進(jìn)行拆卸、吊裝回收，然后回撤第二螺旋管27和第二排泥管37，頂管23成功貫通后保留在工作井9和接收井10之間的土層中。

上述步驟B的具體操作為：在工作井9上方兩側(cè)分別放置動力站1和泥漿泵站，在工作井9底部遠(yuǎn)離接收井10的一側(cè)放置主機(jī)支撐架后背11，在工作井9內(nèi)由下至上依次放置主機(jī)支撐架35、調(diào)節(jié)底座6和主機(jī)4并進(jìn)行多方向固定；

然后架設(shè)激光經(jīng)緯儀2，使得激光經(jīng)緯儀2的發(fā)射中心與待貫通管道的軸線方向一致，通過油管13連接動力站1和油缸12，通過水管21連接泥漿泵19和注水裝置3，安裝完成后接通電源進(jìn)行試機(jī)。

在非開挖壓力頂管的施工中，本發(fā)明通過激光經(jīng)緯儀2和導(dǎo)向頭14形成的光學(xué)自導(dǎo)系統(tǒng)，能夠簡單容易的調(diào)整開挖的方向。目標(biāo)位置由光學(xué)靶標(biāo)提供，靶標(biāo)的中心置于開挖軸線上。靶標(biāo)觀測采用光學(xué)成像信號反饋至監(jiān)視器。視頻測量系統(tǒng)上安裝的一個CCD相機(jī)將圖片傳送到監(jiān)視器。目標(biāo)中軸線的偏差是可以立刻看到，通過轉(zhuǎn)到導(dǎo)向頭腳板的方向進(jìn)行校正。上下和左右的偏移可以在作業(yè)中得到及時修正，可以實時監(jiān)測目標(biāo)靶的中心和望遠(yuǎn)鏡的分劃板中心是否保持一致。

施工時，首先將激光經(jīng)緯儀2對目標(biāo)中心，通過電腦監(jiān)控及跟蹤目標(biāo)，實時反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行糾偏，然后安裝導(dǎo)向鉆桿20進(jìn)行打?qū)蚩祝诖驅(qū)蛲瑫r，根據(jù)土層情況可以注入水或膨潤土，在粘土中鉆孔時，在水沖洗下避免了粘黏，粘土通過攪龍更容易被排出。然后安裝排泥管、螺旋管27和頂管三管合并一道工序往前頂進(jìn)，省了一道排泥管的工序，使工程節(jié)省時間，同時泥漿從后工作9井排出，后工作井9排出可以避免前接收井事先有其他設(shè)備在里面，不能將泥漿排入的問題，同時省去前接收井10人工排泥人員，節(jié)省成本。在施工過程中為了節(jié)省人工成本，還設(shè)計了龍門航吊18，吊導(dǎo)向鉆桿20、第一排泥管25、三合一組合管等。頂管機(jī)頭24和排泥管機(jī)頭26中均設(shè)有切削刀盤，帶有破石功能，遇到大石能夠破碎為小石，通過第二螺旋管27和第二排泥管37順利排出。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。