[发明专利]一种矩形顶管用接收套筒装置及其施工方法

权利要求书

1.一种矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：包括洞门法兰（1）和反力支撑架（7），洞门法兰（1）与洞门中的预埋钢环（10）相连接，洞门法兰（1）上连接有接收套筒，所述接收套筒包括套筒前部组件（2）、套筒后部组件（3）和套筒端盖（4），套筒前部组件（2）的一端与洞门法兰（1）相连接、另一端与套筒后部组件（3）密封连接，套筒端盖（4）密封设置在套筒后部组件（3）的后部；所述反力支撑架（7）的一端与墙体（11）相连接、另一端设有反力架（6），反力架（6）的前端设有预紧力支撑机构（5），预紧力支撑机构（5）与套筒端盖（4）相对应。

2.根据权利要求1所述的矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：所述预紧力支撑机构（5）包括均匀设置在反力架（6）上的若干个千斤顶（9）和连接在套筒端盖（4）上的若干个撑紧钢筒（501），撑紧钢筒（501）的外端部设有倾斜设置的配合块（502），反力架（6）上设有楔形块支撑座（504），楔形块支撑座（504）与配合块（502）一一对应，配合块（502）与反力架（6）之间设有楔形块（503）。

3.根据权利要求1或2所述的矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：所述反力支撑架（7）包括呈环形设置的若干个支撑钢柱（701），支撑钢柱（701）的一端通过连接法兰（702）与预埋在墙体（11）中的膨胀螺栓（703）相连接，支撑钢柱（701）的另一端与反力架（6）相连接。

4.根据权利要求3所述的矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：所述反力架（6）包括六个分块，六个分块组成矩形框架。

5.根据权利要求1所述的矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：所述洞门法兰（1）的前端面与套筒前部组件（2）通过螺栓连接，洞门法兰（1）的前端面与套筒前部组件（2）之间设有定位销轴（105）和O型密封圈（106）；所述洞门法兰（1）包括上半法兰（101）和下半法兰（102），上半法兰（101）与下半法兰（102）通过螺栓密封连接，上半法兰（101）与下半法兰（102）组成圆角矩形；上半法兰（101）与下半法兰（102）的外环面上均设有筋板（107）。

6.根据权利要求1所述的矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：所述套筒前部组件（2）包括上环件（201）和下环件（202），上环件（201）和下环件（202）通过螺栓密封连接，上环件（201）和下环件（202）组成圆角矩形，上环件（201）上设有箱型结构加强板（203），下环件（202）上设有T型钢结构加强板（204）。

7.根据权利要求1所述的矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：所述套筒后部组件（3）包括上构件（305）和下构件（306），上构件（305）和下构件（306）通过螺栓密封连接，上构件（305）和下构件（306）组成圆角矩形，上构件（305）和下构件（306）上均设有T型钢结构加强件（307）；上构件（305）和下构件（306）连接处左右对称设有侧部斜撑（8）。

8.根据权利要求7所述的矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：所述上构件（305）上设有进料连接口（301）、若干个压力表组件（303）和若干个进水口活接头（304），压力表组件（303）和进水口活接头（304）分别设置在进料连接口（301）的两侧；下构件（306）上设有至少一个出渣口接头（302）和若干个进水口活接头（304）。

9.根据权利要求1所述的矩形顶管用接收套筒装置，其特征在于：所述套筒端盖（4）包括上端盖（401）和下端盖（402），上端盖（401）和下端盖（402）通过螺栓密封连接，上端盖（401）和下端盖（402）组成圆角矩形，上端盖（401）和下端盖（402）的前端面均设有密封板（403），上端盖（401）和下端盖（402）的后端面均设有拱形加强板（404）。

10.一种如权利要求1所述的矩形顶管用接收套筒装置的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）接收套筒安装过程：

①吊入洞门法兰，并通过点焊固定在预埋钢环上，使洞门法兰的中心与事先确认好的洞门的中心线重合；

②保持洞门法兰接触面平整，在洞门法兰上涂抹端面密封胶并安装密封圈和定位销轴，安装套筒前部组件，采用螺栓固定，然后安装套筒后部组件；

③套筒前部组件和套筒后部组件安装完毕后，吊入套筒端盖，并涂抹端面密封胶和安装O型圈，采用螺栓将套筒端盖紧固在接收套筒后部组件上；

④依据现场定位，将反力架、反力支撑架、侧部斜撑安装到位，将预紧力支撑机构的顶紧钢筒焊接在套筒端盖上，将楔形块支撑座焊接于反力架相应的位置；

⑤在套筒端盖与反力架之间均匀布置千斤顶，采用千斤顶给洞门法兰施加预紧力，预压过程中应注意检查反力架是否松动，接收套筒连接用的螺栓是否松动，出现异常及时采取措施；在确保无松动的情况下，将洞门法兰与预埋钢环满焊；

⑥洞门法兰及其加强筋板焊接完毕后，用千斤顶对接收套筒及洞门法兰施加预紧力，在套筒端盖与反力架之间安装楔形块，形成洞门预紧力支撑；然后将千斤顶收回；

（2）矩形顶管出洞过程：

①对接收套筒进行保压实验：向接收套筒内输入0.3Mpa的高压空气，保压12小时，若12小时后接收套筒中的空气压力小于0.02Mpa，则满足要求，否则查找泄漏原因并修复；

②凿除洞门，并通过矩形顶管的出料装置将渣土清除，洞门凿除完成后，向接收套筒下方浇筑砂浆基座，用于支撑矩形顶管出洞后的自重；

③通过套筒后部组件上的进料接口向接收套筒内填入矩形顶管开挖出的渣土，并通过进水口活接头向接收套筒筒体内注水，使接收套筒内部压力等同于相同深度的水压；

④矩形顶管掘进，矩形顶管将要出洞时，应严格控制轴线偏差，确保矩形顶管机安全进入洞门圈；

⑤矩形顶管出洞后，加固洞门装置，并确保洞门无水流出，待矩形顶管完成进洞后，通过矩形顶管的出料装置和套筒后部组件的出渣口接头将渣土泥浆完全排出；

⑥待接收套筒筒体内泥浆彻底排出后，依次拆除接收套筒及其附属装置即可。