[发明专利]一种超大断面顶管隧道施工用振动顶管机及施工方法

说明书

一种超大断面顶管隧道施工用振动顶管机，包括顶进装置、载车，顶进装置固定设置在载车上，由载车带动顶进装置在顶管内移动；所述顶进装置设置有振动顶进油缸，其包括顶进油缸、振动头；振动头固定设置在顶进油缸的油缸柱塞端部；振动顶管机在顶进过程中，振动头产生超音频振动，超音频振动传递到顶管上，使顶管与地层之间的摩擦力减小，顶进油缸提供顶进推力，使顶管产生移动；本发明的振动顶管机，可大幅度减小顶管与地层之间的摩擦力，因此可改善现有顶管施工工艺，大幅减小顶管外壁与开挖隧道间的间隙，达到大幅降低地层损失的目的，从而改善了以往顶管隧道施工所引起地表沉降问题，使顶管隧道施工在高层建筑越来越多的城市施工更加安全。

技术领域

本发明涉及顶管隧道施工用机械技术领域，具体涉及一种超大断面顶管隧道施工用振动顶管机。

背景技术

伴随着城市化的快速发展，人们越发重视城市地下工程的开展；顶管法是一种非明挖技术，主要是利用主顶以及管节间的中继间的顶推压力，把工具管从始发井内顶进地层中，一直顶到接收井内，跟在工具管后面的管节自然的铺设在两个工作井中间的隧道施工方法；虽然顶管法施工具有土方开挖量小、方便快捷的优点，但是在施工过程中无法避免对施工周边地层产生影响，导致出现地表沉降问题；特别是超大断面顶管的施工对周边地层影响更大，在城市高层建筑日益增长的今天，超大断面顶管施工所产生的地表沉降已经威胁到施工周边高层建筑的安全，因此成为顶管隧道施工必须解决的一个技术难题。

顶管隧道施工引起地表沉降的主要原因为施工过程中的地层损失、以及顶管在顶进过程中与地层之间的剪切摩擦所引起的地层扰动所致；其中施工过程中的地层损失是为减小顶管在顶进过程中与地层之间的剪切摩擦，而在顶管外壁与开挖隧道间设置有约40毫米的间隙，在施工过程中，此间隙虽然会同步注浆予以填充，但仍会造成一定的地层损失，且损失量与间隙的大小呈正相关；在后期注浆自身失水也会造成地层损失，其损失量也与间隙的大小呈正相关；由以上分析可以看出，顶管隧道施工引起地表沉降最根本的原因为顶管与地层之间的摩擦力，降低顶管与地层之间的摩擦力是解决顶管隧道施工引起地表沉降问题的关键。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种超大断面顶管隧道施工用振动顶管机，包括顶进装置、载车，顶进装置固定设置在载车上，由载车带动顶进装置在顶管内移动；所述顶进装置设置有振动顶进油缸，其包括顶进油缸、振动头，振动头固定设置在顶进油缸的油缸柱塞端部；振动顶管机在顶进过程中，振动头产生超音频振动，超音频振动传递到顶管上，使顶管与地层之间的摩擦力减小，顶进油缸提供顶进推力，使顶管产生移动；采用本发明的振动顶管机，可大幅度减小顶管与地层之间的摩擦力，因此可改善现有顶管施工工艺，大幅减小顶管外壁与开挖隧道间的间隙，达到大幅降低地层损失的目的，从而改善顶管隧道施工所引起地表沉降问题；另外减小顶管与地层之间的摩擦力，相应也减小了顶管与地层之间的剪切摩擦所引起的地层扰动，进一步改善了顶管隧道施工所引起地表沉降问题；本发明的振动顶管机解决了现有顶管隧道施工的一个技术难题，使顶管隧道施工在高层建筑越来越多的城市施工更加安全。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种超大断面顶管隧道施工用振动顶管机，包括顶进装置、载车； 所述顶进装置包括振动顶进油缸组件、支撑组件，所述振动顶进油缸组件均布固定设置在支撑组件上；所述顶进装置固定设置在载车上；振动顶管机在工作过程中，由载车带动顶进装置在顶管内移动；

所述振动顶进油缸组件包括振动顶进油缸，振动顶进油缸包括顶进油缸、振动头，顶进油缸上活动设置有油缸柱塞，振动头固定设置在油缸柱塞的外端部；所述顶进油缸远离油缸柱塞侧的端面设置有减震垫；振动顶管机在顶进过程中，振动头产生超音频振动，减震垫用于阻尼衰减振动头产生的超音波振动，防止超音波振动在顶进过程中传递至顶进油缸后端的顶管上；顶进油缸的油缸柱塞推动振动的振动头提供顶进推力。