一种隧道救援顶管机及其施工方法，支撑架承载管道总成，在支撑架的前端安装限位器，在支撑架上管道总成的尾端设置有管卡，管卡的后端连接顶推油缸，顶推油缸的后端与设置在支撑架后端的油缸支座连接，在油缸支座上设置有液压泵站，支撑架的尾端连接后支撑座，在管卡的上方支撑连接有出渣吊机，在管道总成内设置有能够在管道总成内自由活动的出渣小车，撑架、管道总成、安装限位器、管卡、顶推油缸、油缸支座、液压泵站、后支撑座、出渣吊机和出渣小车组成隧道救援顶管机，采用本发明所提供的隧道救援顶管机及施工方法，施工方法简单易行，工序简单，挖掘速度大大提高，能够节省救援时间，救援人员处于管道总成内部，安全系数较高，适用面广泛。
1.一种隧道救援顶管机，包括支撑架(1)，其特征在于：所述支撑架(1)承载管道总成(2)，在支撑架(1)的前端安装限位器(3)，在支撑架(1)上管道总成(2)的尾端设置有管卡(4)，管卡(4)的后端连接顶推油缸(5)，顶推油缸(5)的后端与设置在支撑架(1)后端的油缸支座(6)连接，在油缸支座(6)上设置有液压泵站(8)，支撑架(1)的尾端连接后支撑座(7)，在管卡(4)的上方支撑连接有出渣吊机(9)，在管道总成(2)内设置有能够在管道总成内自由活动的出渣小车(12)，支撑架(1)、管道总成(2)、限位器(3)、管卡(4)、顶推油缸(5)、油缸支座(6)、液压泵站(8)、后支撑座(7)、出渣吊机(9)和出渣小车(12)组成隧道救援顶管机。
2.根据权利要求1所述的一种隧道救援顶管机，其特征在于：所述支撑架(1)分为四个节段，四个节段的支撑架(1)通过连接定位销(10)呈直线连接，支撑架(1)的尾端通过连接销(11)与后支撑座(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种隧道救援顶管机，其特征在于：所述支撑架(1)包括底部钢架(15)、底部钢架(15)两侧的竖支撑(16)以及提高竖支撑(16)支撑强度的斜支撑(14)，在底部钢架(15)上设置有两条平行的钢轨(13)，钢轨(13)支撑管道总成(2)，竖支撑(16)支撑住支撑架(1)的左右侧板(17)。
4.根据权利要求1所述的一种隧道救援顶管机，其特征在于：所述限位器(3)包括限位支架(31)、限位调整器(32)以及上横梁(33)，限位支架(31)通过销轴固定在支撑架(1)上，限位调整器(32)设置在限位支架(31)上，在限位支架(31)的上端安装上横梁(33)，限位调整器(32)的下端通过空心限位销抵住管道总成(2)。
5.根据权利要求1所述的一种隧道救援顶管机，其特征在于：所述管卡(4)包括限位耳板(41)、推进油缸定位销轴(42)、圆弧槽(43)以及卡座(44)，限位耳板(41)以及卡座(44)连接管道总成(2)的尾端，推进油缸定位销轴(42)连接顶推油缸(5)，管道总成(2)置于圆弧槽(43)内。
6.根据权利要求1所述的一种隧道救援顶管机，其特征在于：所述油缸支座(6)包括顶推油缸插销(61)、顶推油缸底座(62)、辅助支撑(63)以及板筋(64)，顶推油缸底座(62)连接顶推油缸(5)的尾部，并通过顶推油缸插销(61)进行固定连接，板筋(64)上方安装有给顶推油缸(5)加压的液压泵站(8)，液压泵站(8)与油缸支座(6)之间还设置有带调整器的辅助支撑(63)。
7.根据权利要求1所述的一种隧道救援顶管机，其特征在于：所述出渣吊机(9)包括“L”形支架(91)、辅助支架(92)和回转支撑(93)，回转支撑(93)安装在管卡(4)的上方，回转支撑(93)的上方设置“L”形支架(91)，辅助支架(92)一端固定在“L”形支架(91)的竖支撑梁上，另一端固定在“L”形支架(91)的横吊梁上，“L”形支架(91)的横吊梁的顶端设置有滑轮装置。
8.根据权利要求1所述的一种隧道救援顶管机，其特征在于：所述出渣小车(12)包括车斗(121)、吊耳(122)以及车轮(123)，车斗(121)底部设置成凸形结构，车轮(123)设置在车斗(121)的底部且向两侧与中垂线呈45度夹角设置。
9.根据权利要求1所述的一种隧道救援顶管机，其特征在于：所述后支撑座(7)处还设置有与油缸支座(6)连接的卷场机。
10.一种隧道救援顶管机施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在硬化的基础上安装后支撑座，并通过精轧螺纹钢、锚定钢销与地面进行可靠的锚固；
2)使用吊车将第一节段支撑架吊运至后支撑座前端，安装尾部的连接销，然后与后支撑座进行安装，并插入防脱插销；
3)依次吊运后面三个节段向前安装，每节段间采用6支连接定位销进行定位，并利用法兰螺栓进行连接拉紧；
4)吊装油缸支座与管卡放置于支撑架上，并利用高程调节螺栓进行调节，保持油缸支座与管卡销孔及支撑架销孔在同一水平位置，并保持端面垂直，油缸支座与管卡距离3m；
6)利用吊车将顶推油缸安装于油缸支座上，顶推油缸前端利用钢墩或木墩临时支撑缸体，顶推油缸前端暂不安装，待调试排气后再安装；
7)在油缸支座上安装液压泵站，并连接液压管路及元件；
8)利用吊车将管道吊装至管卡前端，并卡入管卡圆弧槽内，管道前端接入管接头，然后再吊运首段钢管，卡入管接头前端内；
9)后移限位器至钢管前部，旋转限位器手轮使空心限位销压紧钢管，至此，顶管机全部安装完毕；
10)启动泵站电源，推动顶推油缸换向阀，推动管道总成缓慢前行，所有顶进管道的过程均需安排两位作业人员在管卡处观察管卡是否与支撑架发生卡滞，若卡滞必须停机调整；
11)继续推动管道总成顶进，处于管道总成内的掘进工作人员开始进行挖土作业，将进入钢管内的沙土快速铲入出渣小车斗内，满斗后运土工作人员快速拉出出渣小车；
12)当出渣小车运出达管卡外部，运土人员通过出渣吊机将出渣小车提出，传递至管卡一侧的两名渣土倒运人员，并换入空的出渣小车，继续推入管内前端装土；
13)利用管卡及油缸支座步履前行将管道总成逐渐向前顶进，当管接头到达限位器处时，旋转限位器手轮，并将限位器更换至管接头后方；
14)当管卡将钢管顶推至靠近限位器处时，使油缸支座与支撑架分离，使用电动葫芦快速拉动管卡和油缸支座后退至支撑架尾部；
15)吊装钢管放置于管卡前端，加装的钢管前端装入管接头，与前端钢管进行连接，推动顶推油缸手柄，使管接头缓慢向前，并确保加装的钢管后端卡入管卡圆弧槽；
16)钢管继续下一个顶推循环，重复以上步骤直到打通生命通道。
一种隧道救援顶管机及其施工方法
技术领域
[0001] 本发明属于隧道事故救援领域，具体涉及一种隧道救援顶管机及其施工方法。
背景技术
[0002] 隧道施工中一旦发生关门塌方，施工人员常被困在塌体和掌子面之间。如何在最短时间内将被困人员成功救出，是隧道救援的首要任务。
[0003] 目前，国内隧道坍塌救援的方法主要有：竖井法、明挖法、小导坑法及大口径水平钻机成孔法等。但在实施过程中，救援人员的安全风险高，开挖、支护工序多，速度慢。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明专利提供一种隧道救援顶管机及其施工方法，使得隧道救援更加快捷有效。
[0005] 本发明的技术方案：一种隧道救援顶管机，包括支撑架，其特征在于：所述支撑架承载管道总成，在支撑架的前端安装限位器，在支撑架上管道总成的尾端设置有管卡，管卡的后端连接顶推油缸，顶推油缸的后端与设置在支撑架后端的油缸支座连接，在油缸支座上设置有液压泵站，支撑架的尾端连接后支撑座，在管卡的上方支撑连接有出渣吊机，在管道总成内设置有能够在管道总成内自由活动的出渣小车，支撑架、管道总成、限位器、管卡、顶推油缸、油缸支座、液压泵站、后支撑座、出渣吊机和出渣小车组成隧道救援顶管机。
[0006] 所述支撑架分为四个节段，四个节段的支撑架通过连接定位销呈直线连接，支撑架的尾端通过连接销与后支撑座连接。
[0007] 所述支撑架包括底部钢架、底部钢架两侧的竖支撑以及提高竖支撑支撑强度的斜支撑，在底部钢架上设置有两条平行的钢轨，钢轨支撑管道总成，竖支撑支撑住支撑架的左右侧板。
[0008] 所述限位器包括限位支架、限位调整器以及上横梁，限位支架通过销轴固定在支撑架上，限位调整器设置在限位支架上，在限位支架的上端安装上横梁，限位调整器的下端通过空心限位销抵住管道总成。
[0009] 所述管卡包括限位耳板、推进油缸定位销轴、圆弧槽以及卡座，限位耳板以及卡座连接管道总成的尾端，推进油缸定位销轴连接顶推油缸，管道总成置于圆弧槽内。
[0010] 所述油缸支座包括顶推油缸插销、顶推油缸底座、辅助支撑以及板筋，顶推油缸底座连接顶推油缸的尾部，并通过顶推油缸插销进行固定连接，板筋上方安装有给顶推油缸加压的液压泵站，液压泵站与油缸支座之间还设置有带调整器的辅助支撑。
[0011] 所述出渣吊机包括“L”形支架、辅助支架和回转支撑，回转支撑安装在管卡的上方，回转支撑的上方设置“L”形支架，辅助支架一端固定在“L”形支架的竖支撑梁上，另一端固定在“L”形支架的横吊梁上，“L”形支架的横吊梁的顶端设置有滑轮装置。
[0012] 所述出渣小车包括车斗、吊耳以及车轮，车斗底部设置成凸形结构，车轮设置在车斗的底部且向两侧与中垂线呈45度夹角设置。
[0013] 所述后支撑座处还设置有与油缸支座连接的卷场机。
[0014] 一种隧道救援顶管机施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0015] 1)在硬化的基础上安装后支撑座，并通过精轧螺纹钢、锚定钢销与地面进行可靠的锚固；
[0016] 2)使用吊车将第一节段支撑架吊运至后支撑座前端，安装尾部的连接销，然后与后支撑座进行安装，并插入防脱插销；
[0017] 3)依次吊运后面三个节段向前安装，每节段间采用6支连接定位销进行定位，并利用法兰螺栓进行连接拉紧；
[0018] 4)吊装油缸支座与管卡放置于支撑架上，并利用高程调节螺栓进行调节，保持油缸支座与管卡销孔及支撑架销孔在同一水平位置，并保持端面垂直，油缸支座与管卡距离3m；
[0019] 5)在支撑架前端安装限位器，并插入空心限位销；
[0020] 6)利用吊车将顶推油缸安装于油缸支座上，顶推油缸前端利用钢墩或木墩临时支撑缸体，顶推油缸前端暂不安装，待调试排气后再安装；
[0021] 7)在油缸支座上安装液压泵站，并连接液压管路及元件；
[0022] 8)利用吊车将管道吊装至管卡前端，并卡入管卡圆弧槽内，管道前端接入管接头，然后再吊运首段钢管，卡入管接头前端内；
[0023] 9)后移限位器至钢管前部，旋转限位器手轮使空心限位销压紧钢管，至此，顶管机全部安装完毕；
[0024] 10)启动泵站电源，推动顶推油缸换向阀，推动管道总成缓慢前行，所有顶进管道的过程均需安排两位作业人员在管卡处观察管卡是否与支撑架发生卡滞，若卡滞必须停机调整；
[0025] 11)继续推动管道总成顶进，处于管道总成内的掘进工作人员开始进行挖土作业，将进入钢管内的沙土快速铲入出渣小车斗内，满斗后运土工作人员快速拉出出渣小车；
[0026] 12)当出渣小车运出达管卡外部，运土人员通过出渣吊机将出渣小车提出，传递至管卡一侧的两名渣土倒运人员，并换入空的出渣小车，继续推入管内前端装土；
[0027] 13)利用管卡及油缸支座步履前行将管道总成逐渐向前顶进，当管接头到达限位器处时，旋转限位器手轮，并将限位器更换至管接头后方；
[0028] 14)当管卡将钢管顶推至靠近限位器处时，使油缸支座与支撑架分离，使用电动葫芦快速拉动管卡和油缸支座后退至支撑架尾部；
[0029] 15)吊装钢管放置于管卡前端，加装的钢管前端装入管接头，与前端钢管进行连接，推动顶推油缸手柄，使管接头缓慢向前，并确保加装的钢管后端卡入管卡圆弧槽；
[0030] 16)钢管继续下一个顶推循环，重复以上步骤直到打通生命通道。
[0031] 本发明的技术效果：采用本发明所提供的隧道救援顶管机及施工方法，施工方法简单易行，工序简单，挖掘速度大大提高，能够节省救援时间，救援人员处于管道总成内部，安全系数较高，适用面广泛。
附图说明
[0032] 图1为本发明整体结构示意图；
[0033] 图2为本发明支撑架结构示意图；
[0034] 图3为本发明限位器结构示意图；
[0035] 图4为本发明管卡结构示意图；
[0036] 图5为本发明油缸支座结构示意图；
[0037] 图6为本发明出渣吊机结构示意图；
[0038] 图7为本发明出渣吊机回转支撑结构放大示意图；
[0039] 图8为本发明出渣小车结构示意图。
[0040] 图中：1—支撑架，2—管道总成，3—限位器，4—管卡，5—顶推油缸，6—油缸支座，7—后支撑座，8—液压泵站，9—出渣吊机，10—连接定位销，11—连接销，12—出渣小车，
13—钢轨，14—斜支撑，15—底部钢架，16—竖支撑，17—左右侧板，31—限位支架，32—限位调整器，33—上横梁，41—限位耳板，42—推进油缸定位销轴，43—圆弧槽，44—卡座，
61—顶推油缸插销，62—顶推油缸底座，63—辅助支撑，64—板筋，91—“L”形支架，92—辅助支架，93—回转支撑，121—车斗，122—吊耳，123—车轮。
具体实施方式
[0041] 下面结合附图对本发明进一步说明：
[0042] 如图1所示，一种隧道救援顶管机，包括支撑架1，其特征在于：所述支撑架1承载管道总成2，在支撑架1的前端安装限位器3，在支撑架1上管道总成2的尾端设置有管卡4，管卡4的后端连接顶推油缸5，顶推油缸5的后端与设置在支撑架1后端的油缸支座6连接，在油缸支座6上设置有液压泵站8，支撑架1的尾端连接后支撑座7，在管卡4的上方支撑连接有出渣吊机9，在管道总成2内设置有能够在管道总成内自由活动的出渣小车12，支撑架1、管道总成2、限位器3、管卡4、顶推油缸5、油缸支座6、液压泵站8、后支撑座7、出渣吊机9和出渣小车
12组成隧道救援顶管机。
[0043] 所述支撑架1分为四个节段，四个节段的支撑架1通过连接定位销10呈直线连接，支撑架1的尾端通过连接销11与后支撑座7连接。
[0044] 如图2所示：所述支撑架1包括底部钢架15、底部钢架15两侧的竖支撑16以及提高竖支撑16支撑强度的斜支撑14，在底部钢架15上设置有两条平行的钢轨13，钢轨13支撑管道总成2，竖支撑16支撑住支撑架1的左右侧板17。
[0045] 如图3所示：所述限位器3包括限位支架31、限位调整器32以及上横梁33，限位支架31通过销轴固定在支撑架1上，限位调整器32设置在限位支架31上，在限位支架31的上端安装上横梁33，限位调整器32的下端通过空心限位销抵住管道总成2。
[0046] 如图4所示：所述管卡4包括限位耳板41、推进油缸定位销轴42、圆弧槽43以及卡座44，限位耳板41以及卡座44连接管道总成2的尾端，推进油缸定位销轴42连接顶推油缸5，管道总成2置于圆弧槽43内。
[0047] 如图5所示：所述油缸支座6包括顶推油缸插销61、顶推油缸底座62、辅助支撑63以及板筋64，顶推油缸底座62连接顶推油缸5的尾部，并通过顶推油缸插销61进行固定连接，板筋64上方安装有给顶推油缸5加压的液压泵站8，液压泵站8与油缸支座6之间还设置有带调整器的辅助支撑63。
[0048] 如图6和图7所示：所述出渣吊机9包括“L”形支架91、辅助支架92和回转支撑93，回转支撑93安装在管卡4的上方，回转支撑93的上方设置“L”形支架91，辅助支架92一端固定在“L”形支架91的竖支撑梁上，另一端固定在“L”形支架91的横吊梁上，“L”形支架91的横吊梁的顶端设置有滑轮装置。
[0049] 如图8所示：所述出渣小车12包括车斗121、吊耳122以及车轮123，车斗121底部设置成凸形结构，车轮123设置在车斗121的底部且向两侧与中垂线呈45度夹角设置。
[0050] 所述后支撑座7处还设置有与油缸支座6连接的卷场机。
[0051] 一种隧道救援顶管机施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0052] 1)在硬化的基础上安装后支撑座，并通过精轧螺纹钢、锚定钢销与地面进行可靠的锚固；
[0053] 2)使用吊车将第一节段支撑架吊运至后支撑座前端，安装尾部的连接销，然后与后支撑座进行安装，并插入防脱插销；
[0054] 3)依次吊运后面三个节段向前安装，每节段间采用6支连接定位销进行定位，并利用法兰螺栓进行连接拉紧；
[0055] 4)吊装油缸支座与管卡放置于支撑架上，并利用高程调节螺栓进行调节，保持油缸支座与管卡销孔及支撑架销孔在同一水平位置，并保持端面垂直，油缸支座与管卡距离3m；
[0056] 5)在支撑架前端安装限位器，并插入空心限位销；
[0057] 6)利用吊车将顶推油缸安装于油缸支座上，顶推油缸前端利用钢墩或木墩临时支撑缸体，顶推油缸前端暂不安装，待调试排气后再安装；
[0058] 7)在油缸支座上安装液压泵站，并连接液压管路及元件；
[0059] 8)利用吊车将管道吊装至管卡前端，并卡入管卡圆弧槽内，管道前端接入管接头，然后再吊运首段钢管，卡入管接头前端内；
[0060] 9)后移限位器至钢管前部，旋转限位器手轮使空心限位销压紧钢管，至此，顶管机全部安装完毕；
[0061] 10)启动泵站电源，推动顶推油缸换向阀，推动管道总成缓慢前行，所有顶进管道的过程均需安排两位作业人员在管卡处观察管卡是否与支撑架发生卡滞，若卡滞必须停机调整；
[0062] 11)继续推动管道总成顶进，处于管道总成内的掘进工作人员开始进行挖土作业，将进入钢管内的沙土快速铲入出渣小车斗内，满斗后运土工作人员快速拉出出渣小车；
[0063] 12)当出渣小车运出达管卡外部，运土人员通过出渣吊机将出渣小车提出，传递至管卡一侧的两名渣土倒运人员，并换入空的出渣小车，继续推入管内前端装土；
[0064] 13)利用管卡及油缸支座步履前行将管道总成逐渐向前顶进，当管接头到达限位器处时，旋转限位器手轮，并将限位器更换至管接头后方；
[0065] 14)当管卡将钢管顶推至靠近限位器处时，使油缸支座与支撑架分离，使用电动葫芦快速拉动管卡和油缸支座后退至支撑架尾部；
[0066] 15)吊装钢管放置于管卡前端，加装的钢管前端装入管接头，与前端钢管进行连接，推动顶推油缸手柄，使管接头缓慢向前，并确保加装的钢管后端卡入管卡圆弧槽；
[0067] 16)钢管继续下一个顶推循环，重复以上步骤直到打通生命通道。
[0068] 本发明的一种隧道救援顶管机及其施工方法，支撑架是顶管的主要结构部分，为管道限位器、管卡、油缸支座提供支撑，节段连接采用定位钢销定位并通过法兰螺栓拉紧的连接方式，安装简单快捷，后支撑座位于顶管机的尾部，主要作用是承受顶推过程的反作用力，限位器主要作用是限制管道顶进方向，使管道以平行于支撑架中心线的方向进入塌方土层，并避免在顶进过程中管道弯曲，管卡的主要作用在于：限制救援管道方向，使其平行于支撑架；后端设油缸耳座，连接顶进油缸，传递油缸推力；前端设有管道卡槽，限制管道末端；两翼设有调整螺杆，调节管卡高程。油缸支座前端通过耳座连接顶进油缸，后端安装插销油缸，插销油缸销轴连接支撑架，将油缸推力传递到支撑架，插销油缸的设计可以减少救援队伍劳动强度，提升救援工作效率，出渣小车运土量增加，装土操作更简单、快捷，出渣吊机能够减少人工劳动强度，节省出渣时间，提高救援效率，为提高救援效率，该机尾部设计有3t卷场机，采用支架水平座式安装于尾部后支撑座上，主要用于快速拉动顶进机构(管卡、油缸、有钢支座、泵站)返回初始位置以增加管道，节省抢救时间。
[0069] 采用本发明所提供的隧道救援顶管机及施工方法，施工方法简单易行，工序简单，挖掘速度大大提高，能够节省救援时间，救援人员处于管道总成内部，安全系数较高，适用面广泛。
