水下頂管鑽頭的製作方法

2023-06-18 16:58:56

專利名稱：水下頂管鑽頭的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種用於管道頂管工程的施工機具。當管線在穿越河底或地下水位較高、含水量較大的各種土層中進行頂管作業時，其難度是相當大的。主要體現在水壓大，水力梯度大、土壤極容易呈流變狀態。尤其遇到亞砂土、粉砂土以及帶狀粘土的土層，如果使用一般頂管鑽頭，在機頭前方容易產生塌方或河床頂漏，造成工程中斷。因此施工單位往往採用圍堰、導流、甚至河流改道等措施，然後進行開挖。這樣的施工方法耗資巨大，工期延長，影響周圍環境及城市交通管理，所涉及的面較為廣泛。
本實用新型的任務，主要針對上述存在的問題以及施工的需要而進行研製的。
水下頂管鑽頭是由刀盤(1)、刀頭(2)、封板(3)、螺栓(4)、破碎體(5)、前錐形套(6)、後錐形套(7)、內套管(8)、壓密螺旋(9)、輸土螺旋(10)等零部件組成。其主要特徵破碎體是由鑲嵌硬質合金的環刀和密封盤結合而成，它與後錐形套的配合，構成破碎裝置；與內套管的結合，構成密封止水裝置；破碎裝置、密封止水裝置與刀盤、前錐形套及壓密螺旋的組合，是形成錐形土塞的主體。壓密螺旋的螺距與輸土螺旋的螺距之比，應控制在1／2～1／3範圍內。刀盤上入土口的面積是通過更換封板的形式而確定，用螺栓緊固之。
本實用新型是整個頂管設備的關鍵部分，它的研製成功，為管線穿越河底或地下水位高、含水量較大的土層開闢了新的施工工藝和技術手段，為施工單位提供了實用性強的頂管設備的配套機具；通過實踐證明這種水下頂管鑽頭，具有結構合理、使用方便、操作簡單、安全可靠等特點，使我國管道頂管工程的機械化施工前進了一步，並具有廣闊的發展前景。
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圖1〕水下頂管鑽頭處於破碎狀態。
〔圖2〕水下頂管鑽頭處於密封止水狀態。
以下按鑽頭運動方式、刀盤上入土口面積的調整，破碎和密封止水過程結合實施例的附圖來說明完成本實用新型任務之方式水下頂管鑽頭的運轉方式水下頂管鑽頭(以下簡稱為鑽頭)是整個頂管設備的一部分，故鑽頭的頂進移動是依靠頂管設備兩個平行且同步的頂進油缸作用而予以實現的；鑽頭的刀盤(1)、破碎體(5)、壓密螺旋(9)和輸土螺旋(10)連接為一體，它的旋轉是由頂管機傳遞過來的，並且通過操縱機構的控制，在一定距離的範圍內，能進行軸向移動。
刀盤(1)上入土口面積的調整在調整之前，必須詳細的了解，並分析有關部門所提供地質勘探報告，根據報告中所提供的土質鬆軟程度及土層含雜物粒徑大小等因素，即可確定刀盤(1)上入土口的開口面積，其面積的大小，是採用更換方式，將不同規格尺寸的封板(3)用螺栓(4)緊固之。
破碎和密封止水過程當入土口的面積確定之後，啟動頂管機使刀盤(1)、破碎體(5)、壓密螺旋(9)、輸土螺旋(10)開始轉動，並且兩個平行且同步的頂進油缸處於頂進推移狀態，此時土壤及雜物逐漸受到鑽頭擠壓，並通過刀頭(2)的切削，土壤和雜物經入土口進入鑽頭前錐形套(6)部位的腔內，當土壤和雜物增多，迫使它們經破碎體(5)和後錐形套(7)之間縫隙進入內套管(8)中的壓密螺栓(9)，最後由輸土螺旋(10)將土壤和雜物輸出；在一般情況下，挖掘下來的土壤經壓密螺旋(9)時得到強行擠壓，迫使在前錐形套(6)部位的土壤也進行壓縮，於是就形成錐形土塞，從而與刀盤(1)前的土壤形成土壓平衡，這樣可有效地防止在操作過程中容易出現土壤崩塌、河底塌漏、地面塌陷等一系列的事故。在頂管過程中，若遇到大粒徑的雜物時，由於破碎體(5)四周鑲嵌硬質合金，雜物經擠壓而破碎，被破碎了的雜物同樣由輸土螺旋輸出；若遇到水和流砂，應及時通過操縱機構將刀盤(1)、破碎體(5)、壓密螺旋(9)和輸土螺旋(10)向後方向移動，使破碎體(5)與內套管(8)緊密結合併處於封閉狀態，阻止了水和流砂進入。
權利要求1.一種水下頂管鑽頭，有刀盤(1)、刀頭(2)、封板(3)、螺栓(4)、破碎體(5)、前錐形套(6)、後錐形套(7)、內套管(8)、壓密螺旋(9)、輸土螺旋(10)，其特徵在於破碎體(5)是由鑲嵌硬質合金的環刀和密封盤組合而成，它與後錐形套(7)配合，構成破碎裝置，與內套管(8)結合，構成密封止水裝置，鑽頭的破碎裝置，密封止水裝置與刀盤(1)、前錐形套(6)、壓密螺旋(9)的組合，是形成錐形土塞的主體。
2.根據權利要求1所述的水下頂管鑽頭，其特徵在於壓密螺旋(9)的螺距與輸土螺旋(10)的螺距之比，應控制在1／2～1／3範圍內。
3.根據權利要求1所述的水下頂管鑽頭，其特徵在於刀盤(1)上入土口的面積，是通過更換封板(3)的形式而確定的，用螺栓(4)緊固。
專利摘要一種頂管施工機具，主要用於管道的頂管工程，為解決管線穿越河底或地下水位較高含水量較大的土層中施工，水下頂管鑽頭由於採用壓密螺旋，並與破碎和密封止水裝置相配合形成錐形土塞，可有效防止河底塌漏或地面塌陷，為施工部門提供了實用性強的頂管設備的配套機具，開闢了新的施工工藝和技術手段；該鑽頭具有結構合理，使用方便，操作簡單，安全可靠等特點，使我國管道頂管工程的機械化施工前進了一步，並具有廣闊的發展前景。
文檔編號E21B10/00GK2036569SQ88213048
公開日1989年4月26日 申請日期1988年9月9日 優先權日1988年9月9日
發明者曾平生, 辛力 申請人:北京市市政工程研究所