[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下建筑工程技术领域中的施工装置和施工方法，具体地，涉及一种用拉杆防止顶管机和管节旋转的施工装置和施工方法。

背景技术

顶管工法有着施工效率高、经济性强的特点，是软土地层中小型地下隧道的主要施工方式。该工法需要先将顶管机顶进地下土层，然后再将后续管节接力顶进。在顶进的过程中，当顶管机和已顶进管节与土体之间的摩阻力无法平衡顶管机刀盘旋转带来的反向力矩时，顶管机和已顶进管节就会发生旋转从而产生环向偏差，给顶进操作、测量、排土、止水等均带来极其不利的影响，所以，如何防止顶管机和管节旋转是顶管施工中的难点之一。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利号为201020522343.1，专利公开号为：201818900U，专利名称为：大口径顶管机出洞防偏差装置，该专利自述为：“包括防旋转装置，在顶管机尾部左、右对称设置该防旋转装置，该防旋转装置具有U形槽开口，该U形槽开口指向顶管机轴线顶进方向并卡在管节尾部，该防旋转装置的顶部设有多个螺栓并通过该多个螺栓固定在管节尾部。所述的大口径顶管机出洞防偏差装置，其进一步的特点是，还包括在顶管机机头管节后方的两侧配置的压重块。”。该专利自述，其使用方法为：“为了控制顶管机正常顶进阶段环向姿态，在顶管机机头或管节后方的两侧做好放压重块的架子，并均衡放置压重块。当顶管机身右转时，将右侧的压重块搬向左边；反之，当顶管机身左转时，将左侧的压重块搬至右侧。”。该专利中所述防旋转装置在使用过程中需要根据顶管机及管节的旋转趋势反复搬动压重块，施工效率低；而且，由于顶管机刀盘在切割前方土体时产生的反向力矩是随时变化的，平衡该反向力矩需要的压重也在随时变化，在实际操作过程中很难确定压重块的重量是多大，故该专利采用的配重压回式的防旋转装置和方法常会出现纠偏不足或纠偏过大的现象，可靠性较低、存在隐患。所以，该专利中所述防旋转装置虽然在一定程度上解决了顶管机和管节发生旋转以后如何纠偏的问题，但是存在着施工效率低、可靠性低、存在隐患等缺点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用拉杆防止顶管机和管节旋转的施工装置和施工方法，该装置和方法改变了以往的在顶管机和管节发生旋转以后再进行纠偏的被动纠偏方式，采用一种将顶管机和管节连为一体、在工作井内设置一对刚性限转拉杆拉住顶管机或管节的主动防偏方式，从而有效防止顶管机和管节产生旋转。

根据本发明的一个方面，提供一种用拉杆防止顶管机和管节旋转的施工装置，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。