[发明专利]用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置和施工方法

权利要求书

1.一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，包括：母头定位套管、子头定位插杆、承拉护套、承拉圆柱、滑轨支座、滑移套环、柔性限转拉索、外伸钢板、同步液压千斤顶，其中：所述母头定位套管焊接于顶管机尾部的内侧及预埋于管节承口端；所述子头定位插杆预埋于管节插口端；所述承拉护套预埋于管节的管壁上；所述承拉圆柱与焊接于顶管机尾部内侧的所述母头定位套管或待顶进管节中的所述承拉护套相连；所述滑轨支座的两端分别固定在工作井前背井壁和工作井后背井壁上；所述滑移套环套在所述滑轨支座上并沿着所述滑轨支座的轴线往复滑动；所述柔性限转拉索的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线且所述柔性限转拉索的两端分别与所述滑移套环和所述承拉圆柱的一端相连接；所述外伸钢板的一端与所述滑移套环固定连接；在管节两侧的左右对称位置分别设置一套同步液压千斤顶，所述同步液压千斤顶的后座固定在工作井后背井壁上，所述同步液压千斤顶的螺杆顶到所述外伸钢板的侧面上，该连接使得所述滑移套环在所述同步液压千斤顶的顶力作用下与顶管机同步前进。

2.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，所述母头定位套管为一根钢管，长度为管节长度的1/16-1/15；在顶管机尾部内侧的左右对称位置分别焊接一个所述母头定位套管且所述母头定位套管的轴线平行于顶管机的轴线；在每个管节承口端的左右对称位置分别预埋一个所述母头定位套管且所述母头定位套管的轴线平行于管节的轴线。

3.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，所述子头定位插杆为一根直圆钢，其直径与所述母头定位套管的内径相同，其长度为所述母头定位套管长度的2倍；在每个管节插口端的左右对称位置分别预埋一个所述子头定位插杆，所述子头定位插杆的一半预埋在管节插口端中，其另一半插入所述母头定位套管之中将顶管机与管节、管节与管节连为一体。

4.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，所述承拉护套为一根贯穿管节壁厚且长度等于该壁厚的钢管，其内径与所述母头定位套管的内径相同；在每个管节承口端预埋有两个所述承拉护套，且分别位于距离管节承口端的端部为1/12-1/10管节长度的管节左右对称位置。

5.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，所述承拉圆柱为一根一端墩粗的钢轴，其粗端的直径大于所述承拉护套及所述母头定位套管的内径；其细端的直径等于所述承拉护套及所述母头定位套管的内径，该细端设置有一圆孔且该圆孔的直径为所述承拉圆柱细端的直径的1/3-1/2；所述承拉圆柱为两个且在顶进顶管机时分别插入焊接于顶管机尾部内侧的两个所述母头定位套管中，在顶进管节时分别插入待顶进管节的两个所述承拉护套中。

6.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，所述滑轨支座为一根横截面为圆形且表面光滑的钢轴，数量为两根且分别对称位于管节的左下方和右下方，所述滑轨支座的轴线平行于管节的轴线且其轴线距工作井侧壁和工作井底板的距离分别为2-3倍于所述滑轨支座的直径和4-5倍于所述滑轨支座的直径。

7.根据权利要求1所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，所述滑移套环为一根钢管，其内径与所述滑轨支座的外径相同，其长度为管节长度的1/10-1/12；或者所述滑移套环为一根首尾焊接相连的钢筋，该钢筋的内侧边缘围成的圆的直径与所述滑轨支座的外径相同；所述滑移套环为两个且分别套在管节两侧的所述滑轨支座上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，所述柔性限转拉索为一根钢链条，其一端与所述滑移套环固定连接，另一端与所述承拉圆柱的细端用卸扣活动连接；所述柔性限转拉索或者为一根钢丝绳，其一端与所述滑移套环固定连接，另一端与所述承拉圆柱的细端用卸扣活动连接；所述柔性限转拉索为两根且分别对称设置于管节的左右两侧。

9.一种用拉索防止顶管机和管节旋转的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、预埋滑轨支座、母头定位套管、子头定位插杆和承拉护套，具体的：

在工作井前背井壁和工作井后背井壁的混凝土进行浇筑时，将两根套有所述滑移套环的所述滑轨支座的两端分别预埋在工作井前背井壁和工作井后背井壁上；在管节混凝土的浇筑过程中，将所述母头定位套管、所述子头定位插杆和所述承拉护套预埋在管节上；

第二步、在顶管机内侧焊接母头定位套管，具体的：

将两个所述母头定位套管焊接于顶管机内侧的左右对称位置；

第三步、顶管机的顶进与防止旋转，具体的：

1）将顶管机吊装到工作井内基座的顶面的导轨上，启动主顶液压千斤顶，将顶管机顶至其机头与封门的表面接触时，停止顶进；

2）在顶管机的一侧，将所述承拉圆柱沿顶进的反方向插入焊接于顶管机尾部内侧的所述母头定位套管中至所述承拉圆柱的粗端与所述母头定位套管的端部接触；

3）在顶管机的一侧，在保证所述柔性限转拉索所在的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线的前提下，用卸扣将所述柔性限转拉索的一端与所述承拉圆柱的细端活动连接并将所述柔性限转拉索的另一端与所述滑移套环固定连接；将所述外伸钢板的一端与所述滑移套环固定连接；

4）在顶管机的一侧，安装一套同步液压千斤顶，启动所述同步液压千斤顶，当所述同步液压千斤顶的螺杆顶至外伸钢板的侧面上时，关闭所述同步液压千斤顶；

5）在顶管机的另一侧，依次执行第三步中的2）、3）、4）步骤；

6）同时启动所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶，且使得所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶同步前进，将顶管机缓慢顶入前方土体，当顶管机顶至所述滑移套环的端部与工作井前背井壁之间的距离为设定距离时，停止顶进；

7）依次解开两根所述柔性限转拉索与所述承拉圆柱之间的活动连接，然后依次将两根所述承拉圆柱从所述母头定位套管中拔出；

第四步、后续管节的顶进与防止旋转，具体的：

1）松开所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶，将后续的管节吊装到工作井内基座的顶面的导轨上，启动所述主顶液压千斤顶，将后续管节顶至该后续管节插口端的所述子头定位插杆完全插入到位于该管节所述子头定位插杆前方的所述母头定位套管中时，停止顶进；

2）在管节的一侧，将所述承拉圆柱沿从管节内部向管节外部的方向插入预埋在管节中的所述承拉护套中至所述承拉圆柱的粗端与所述承拉护套的端部接触；

3）在管节的一侧，在保证所述柔性限转拉索所在的轴线垂直于所述滑轨支座的轴线的前提下，用卸扣将所述柔性限转拉索的一端与所述承拉圆柱的细端活动连接；

4）在管节的一侧，启动所述同步液压千斤顶，当所述同步液压千斤顶的螺杆顶至所述外伸钢板的侧面上时，关闭所述同步液压千斤顶；

5）在管节的另一侧，依次执行第四步中的2）、3）、4）步骤；

6）同时启动所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶，且使得所述主顶液压千斤顶和所述同步液压千斤顶同步前进，将管节缓慢顶入前方土体，当管节顶至所述滑移套环的端部与工作井前背井壁之间的距离为设定距离时，停止顶进；

7）依次解开两根所述柔性限转拉索与所述承拉圆柱之间的活动连接，然后依次将两根所述承拉圆柱从所述承拉护套中拔出；

8）分别将两块直径等于所述承拉护套内径的圆形钢板焊接在该已顶进管节的两个所述承拉护套的靠管节内侧的端部进行堵漏，防止地下水渗入隧道内部；

9）依次执行第四步中的1）、2）、3）、4）、5）、6）、7）、8）步骤，至整条隧道贯通。