[发明专利]一种纠偏工具头以及工具头纠偏方法

说明书

本发明属于顶管施工领域，现有的工具头通常在顶进过程中进行纠偏，其需要行进一段路程才能回到预定路线，因此导致工作管仍然偏离预定线路，针对这一问题，提出了一种纠偏工具头以及工具头纠偏方法，其技术方案主要是：在工具头头部位置沿圆周均设喷射口，喷射口内设置可摆动的高压水射流喷嘴和喷浆嘴，摆动角度等于360°除以喷射口的数量，纠偏时，自动控制系统根据监测系统检测到的偏移方向和偏移量来调整高压水射流喷嘴和喷浆嘴的方向和喷射量，通过高压水射流来切削多余的泥土，通过喷浆来补充由于偏离而多切削的泥土，使得工具头能原位扶正，从而保证后续管道也沿预定路线顶进。

技术领域

本发明涉及顶管施工领域，更具体地说，它涉及一种纠偏工具头以及工具头纠偏方法。

背景技术

工具头又称为工具管，是顶管施工中最先被顶进的部分，通常为管状结构，在其端部配置刀盘以切削泥土，为后续顶进的工作管开路和引路。由于实际的地质情况比较复杂，例如泥土层中存在难以切削的石块，会导致工具头偏移预定管线，由此导致后续的工作管也跟着偏移。为了解决偏移，通常是在工具头内部设置偏移监测机构以及在头部位置沿圆周方向均布4个纠偏油缸，纠偏油缸根据监测到的偏移方向和偏移量做出相应的行程，同时顶进油缸推动工具头前进，在两者的相互配合下，行进一段距离后，工具头将回到预定管线。但是前述这段距离的管路已经是偏移状态，而且无法改变，由此即使工具头回到预定管线上，但是后续顶进的管子仍将沿着偏移的路径前进（如图1所示），最终顶管施工完成后，整条管线会出现类似这样的一段一段的偏移段，而不会沿着预定管线铺设，导致工程质量不高，对该问题需要进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种能原位扶正的纠偏工具头，该工具头能在偏移位置处就地回到原位，从而保证顶管的路径一直沿着预定管线，解决了上述技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种纠偏工具头，包括安装在工具头内部的偏移监测系统，在工具头的头部位置的圆周上均布4个以上的贯穿工具头管壁的喷射口，喷射口内架设摆动机构，架设可以采用现有的多种方式，例如支杆固定等。摆动机构包括沿工具头圆周方向摆动的第一摆动架，第一摆动架由第一驱动机构驱动且摆动角度为360°除以喷射口的数量，第一摆动架上安装高压水射流喷嘴和喷浆嘴，所述高压水射流喷嘴通过水管与高压泵送系统连接，喷浆嘴通过输浆管与送浆系统连接，所述偏移监测系统、第一驱动机构、高压泵送系统以及送浆系统与自动控制系统连接。

通过上述技术方案，高压水射流喷嘴喷射高压水射流以对多余的泥土进行切削，而切削下来的泥土混合水形成泥浆可沿着喷射口流入到工具管内，与高压水射流喷嘴径向相对的喷浆嘴喷射泥浆则对多切的部分补充泥浆为工具管提供支撑力，通过该支撑力可以同时对高压水射流喷嘴附近的泥浆起到挤压作用使其向高压水射流喷嘴移动，从而方便高压水流喷嘴切除，从而两者配合达到一种就地扶正的效果，使得工具头偏移后及时回到原位；而第一摆动架的摆动角度就是高压水射流喷嘴和喷浆嘴的喷射范围，通过第一摆动架的摆动角度的设置可以使得整个圆周都能被喷射，从而保证工具头的任意方向的偏移都能够得到纠正。

进一步地，所述摆动机构还包括沿工具头轴向摆动的第二摆动架，第二摆动架与第一摆动架固定连接，第二摆动架由第二驱动机构驱动，所述第二驱动机构与自动控制系统连接。

通过上述技术方案，第二摆动架轴向摆动可以扩大切除的面积和支撑面积，提高了纠偏效率。

进一步地，所述第一摆动架由两块侧板和连接两个侧板的一块横板构成，两个侧板之间设置可转动的横轴，横轴上固定有高压水射流喷嘴和喷浆嘴，第一驱动机构通过支撑架固定在其中一侧板上，第一驱动轴与横轴固定；所述第二摆动架的一端与第一摆动架固定，另一端与第二驱动轴固定，第二驱动轴由固定在喷射口内壁上的第二驱动机构驱动。

通过上述技术方案，这样使得整个摆动机构结构紧凑，占用空间小，避免对摆动造成过多干涉。