[发明专利]用拉杆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

1.一种用拉杆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、刚性限转拉杆基本段、刚性限转拉杆接长段，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，所述承拉圆柱一端为粗端，另一端为细端；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；所述刚性限转拉杆基本段和所述刚性限转拉杆接长段均为两套且分别对称设置于管节的左右两侧，所述刚性限转拉杆基本段的一端与所述滑移套环固定连接，另一端与所述刚性限转拉杆接长段活动连接或与所述承拉圆柱的细端活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种用拉杆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所述的一种用拉杆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，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所述的一种用拉杆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所述的一种用拉杆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；其细端设有螺纹且该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，该细端还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，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所述的一种用拉杆防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，所述刚性限转拉杆基本段的另一端开有两个螺栓孔且该两个螺栓孔的直径均等于所述承拉圆柱的细端所开孔的直径；所述刚性限转拉杆接长段的一端开有两个螺栓孔且该两个螺栓孔的直径、间距均与所述刚性限转拉杆基本段上所开螺栓孔的直径、间距相同，另一端开有一个螺栓孔且该螺栓孔的直径与所述承拉圆柱的细端的直径相同。

7.根据权利要求6所述的一种用拉杆防止顶管机和管节旋转的施工装置，其特征在于，在顶进顶管机时，所述刚性限转拉杆基本段的开有螺栓孔的一端与所述刚性限转拉杆接长段的开有两个螺栓孔的一端连接，所述刚性限转拉杆接长段的另一端与所述承拉圆柱的细端活动连接；在顶进管节时，所述刚性限转拉杆基本段的开有螺栓孔的一端与所述承拉圆柱的细端活动连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用拉杆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，其轴线平行于管节的轴线且所述滑轨支座的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于倍所述滑轨支座的直径。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种用拉杆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；所述滑移套环或者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。

10.一种用拉杆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所述工作井前背井壁和所述工作井后背井壁上；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，顶管机的顶进与限转，具体的：

1）将顶管机吊装到工作井内基座顶面的导轨上，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）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）将所述刚性限转拉杆基本段的一端与所述滑移套环焊接，用螺栓和螺母将所述刚性限转拉杆基本段和所述刚性限转拉杆接长段连接；

4）将所述刚性限转拉杆接长段套在所述承拉圆柱上，将与承拉圆柱的细端相适应的螺母安装到承拉圆柱上并紧固；

5）启动所述主顶液压千斤顶，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所述工作井前背井壁之间的距离为设定距离时，停止顶进；

6）解开所述刚性限转拉杆接长段和所述承拉圆柱之间的连接，将所述承拉圆柱从所述母头定位套管中拔出，解开所述刚性限转拉杆基本段和所述刚性限转拉杆接长段之间的连接；

第四步，后续管节的顶进与限转，具体的：

1）松开所述主顶液压千斤顶，将后续的管节吊装到工作井内基座顶面的导轨上，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）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）调整所述刚性限转拉杆基本段的位置，使其一端的螺栓孔与承拉圆柱上所开的孔对齐，用与该螺栓孔相适应的螺栓和螺母将所述刚性限转拉杆基本段和所述承拉圆柱连接；

4）启动所述主顶液压千斤顶，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所述工作井前背井壁之间的距离为设定距离时，停止顶进；

5）解开所述刚性限转拉杆基本段与所述承拉圆柱之间的连接，将所述承拉圆柱从所述承拉护套中拔出；

6）分别将两块直径等于所述承拉护套内径的圆形钢板焊接于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；

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