阅读说明：本技术 一种用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统 (Pipe jacking direction calibration system for underground pipeline laying engineering ) 是由 姜坤 覃鹤 卢华 郁健 万廷荣 刘璇 张思斌 周雨婷 甘衡 于 2019-12-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统,包括经纬仪、标靶和激光发射器,地下顶管施工工程中在地面上挖掘有两个工作井,标杆竖立于两个工作井连线的中点处,经纬仪与标靶分列布置于工作井井口彼此相对的两侧边沿上,并使经纬仪与标靶之间的连线与两个工作井的连线共线,激光发射器安装于工作井以内并且其安装处相对于地面的深度与用于预设的地下管线铺设深度一致,同时激光发射器沿着水平方向发出的激光束与经纬仪与标靶之间的连线在同一个竖直平面以内。采用本发明的技术方案,解决了地下顶管施工工程中推进方向误差大,对接合拢精度低的问题,具有结构简单,便于携带,方便用户具体量化校正推进方向偏离程度等优点。(The invention provides a pipe jacking direction calibration system for underground pipeline laying engineering, which comprises a theodolite, a target and a laser transmitter, wherein two working wells are dug on the ground in the underground pipe jacking construction engineering, a marker post is erected at the midpoint of the connecting line of the two working wells, the theodolite and the target are respectively arranged on the two opposite side edges of the wellhead of the working wells in a row, the connecting line between the theodolite and the target is collinear with the connecting line of the two working wells, the laser transmitter is arranged in the working wells, the depth of the installation position relative to the ground is consistent with the preset underground pipeline laying depth, and meanwhile, a laser beam emitted by the laser transmitter along the horizontal direction is within the same vertical plane with the connecting line between the theodolite and the target. By adopting the technical scheme of the invention, the problems of large error of the advancing direction and low butt joint closure precision in the underground pipe jacking construction project are solved, and the invention has the advantages of simple structure, portability, convenience for a user to specifically and quantitatively correct the advancing direction deviation degree and the like.)

一种用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别是指一种用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统。

背景技术

在铺设地下管线施工时，顶管施工方法是首选的施工方式，因为这种施工方式排除障碍的可能性最大、最好，现有技术中，顶管施工方法多采用单向顶进的施工方式，随着社会的发展，人们对地下管线的施工要求越来越高，地下管线铺设距离越来越长，地下管线铺设位置处的周边环境也越来越复杂，在顶管施工方法中，顶管推进方向正确与否决定了最终铺设的地下管线的施工质量和精度，现有技术中，没有专门的顶管推进方向校准系统，影响了地下管线施工质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供了一种用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统，包括经纬仪、标靶和激光发射器，地下顶管施工工程中在地面上挖掘有两个工作井，所述标杆竖立于两个工作井连线的中点处，所述经纬仪与标靶分列布置于所述工作井井口彼此相对的两侧边沿上，并且使经纬仪与标靶之间的连线与两个工作井之间的连线共线，所述激光发射器安装于所述工作井以内并且其安装处相对于地面的深度与用于预设的地下管线铺设深度一致，同时所述激光发射器沿着水平方向发出的激光束与经纬仪与标靶之间的连线在同一个竖直平面以内。

所述经纬仪是规格型号为“GTS-211D”的全站仪。

所述标靶是规格型号为“DZS3-1”的水平仪。

所述激光发射器是规格型号为YBJ-300。

所述工作井的俯视投影外形轮廓为矩形。

所述用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统还包括激光接收器，激光接收器容纳于在地下顶管施工过程中推进至地下土体中的成品管以内。

所述激光接收器包括固定条和刻度尺，固定条沿着水平方向卡装于所述成品管以内并且其中心与该成品管中心轴线重合，刻度尺通过使用紧固件安装于所述固定条之上。

所述固定条为使用木材制成的木条。

所述刻度尺之上标印有分度为1mm的刻度线。

所述刻度尺的材质为钢。

本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，通过采用标杆、经纬仪、标靶和激光发射器组成的校准系统在推进成品管之前对成品管推进方向进行校准，使成品管始终能够沿着预定的直线方向推进至土体以内，解决了双向顶进地下管线铺设工程施工过程中，推进方向误差大，对接合拢精度低的问题，此外，本发明优选在施工过程中的成品管内安装激光接收器，激光接收器包括刻度尺，能够使用户量化的获知成品管推进方向偏离程度，方便了用户进行相应的校正。

附图说明

图1是本发明的连接结构示意图；

图2是本发明激光接收器在顶管以内安装示意图；

图3是本发明地下相向顶管施工方法的工艺流程图；

图4是本发明成品管对接合拢示意图；

图5是本发明混凝土浇筑装置的结构示意图。

图中：1-成品管，2-导向圈，3-空压机，4-储气罐，5-投料斗，6-标杆，7-经纬仪，8-标靶，9-激光发射器，10-工作井，12-固结体，13-地下土体，14-固定条，15-刻度尺。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2所示，本发明提供了一种用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统，包括经纬仪7、标靶8和激光发射器9，地下顶管施工工程中在地面上挖掘有两个工作井10，标杆6竖立于两个工作井10连线的中点处，经纬仪7与标靶8分列布置于工作井10井口彼此相对的两侧边沿上，并且使经纬仪7与标靶8之间的连线与两个工作井10之间的连线共线，激光发射器9安装于工作井以内并且其安装处相对于地面的深度与用于预设的地下管线铺设深度一致，同时激光发射器9沿着水平方向发出的激光束与经纬仪7与标靶8之间的连线在同一个竖直平面以内。

进一步地，优选经纬仪7是规格型号为“GTS-211D”的全站仪。标靶8是规格型号为“DZS3-1”的水平仪。激光发射器9是规格型号为YBJ-300。工作井10的俯视投影外形轮廓为矩形。

另外，用于地下管线铺设工程的顶管方向校准系统还包括激光接收器，激光接收器容纳于在地下顶管施工过程中推进至地下土体13中的成品管以内。

优选激光接收器包括固定条14和刻度尺15，固定条14卡装于成品管以内并且其中心与该成品管中心轴线重合，刻度尺15通过使用紧固件安装于固定条14之上。优选固定条14为使用木材制成的木条。固定条14横断面尺寸规格为：长×宽＝10cm×5cm。刻度尺15之上标印有分度为1mm的刻度线。刻度尺15的材质为钢。进一步地，所述固定条(14)数量为2条，2条固定条(14)分别沿着水平方向、竖直方向卡装于所述成品管以内，所述刻度尺(15)数量与固定条(14)数量相同并且所述刻度尺(15)一一对应安装于所述固定条(14)之上。通过分别设置沿着水平方向、竖直方向布置的固定条以及相对应安装的刻度尺，使用户能够量化地掌握在地下管线铺设施工过程中成品管顶进方向出现的偏差，以便进行及时调整，本发明具有结构简单，质量轻，便于携带等优点。

采用本发明的技术方案，通过采用标杆、经纬仪、标靶和激光发射器组成的校准系统在推进成品管之前对成品管推进方向进行校准，使成品管始终能够沿着预定的直线方向推进至土体以内，解决了双向顶进地下管线铺设工程施工过程中，推进方向误差大，对接合拢精度低的问题，此外，本发明优选在施工过程中的成品管内安装激光接收器，激光接收器包括刻度尺，能够使用户量化的获知成品管推进方向偏离程度，方便了用户进行相应的校正。

此外，如图3、图4所示，相应的地下管线铺设工程可按照以下方法进行施工：

步骤一：在地面上挖掘土方形成两个工作井10；

步骤二：提供两根工具管1和若干个千斤顶，选取步骤一中两个工作井10其中一侧内壁上同样深度的一处位置作为初始点，在该初始点周围分别安装多个千斤顶，再将两根工具管1分别下放至工作井10以内并且使工具管1的中心轴线与初始点重合；进一步地，步骤二中工作井10以内安装的千斤顶数量为偶数。工作井10以内安装的多个千斤顶是以初始点为中心按照圆周阵列均匀部署的。千斤顶与工作井10内壁连接处之间还安装有垫块，垫块的材质包括铁。千斤顶活塞杆末端还套装有缓冲衬垫。

步骤三：所述工具管1的一端固定连接钢质导向圈2，优选导向圈2为外端开口大里端开口小的锥筒形，通过步骤二中安装好的千斤顶对工具管1另一端施加推进力，使两根工具管1相向推进至地面土体以内，再将工具管1以内的土体挖掘移出；

步骤四：再提供两根成品管，将两根成品管分别下放至工作井10以内，使该成品管的中心轴线与初始点重合；

步骤五：通过千斤顶对成品管施加推进力，使两根成品管连同工具管1相向推进至地面土体以内，然后将该成品管以内的土体挖掘移出；在进行步骤三或步骤五之时，当通过千斤顶推进成品管或工具管1时，成品管或工具管1每次推进深度为1.5～1.7m。

步骤六：重复步骤四至步骤五，直至步骤二中导向圈2在地面土体以内对接接触。

另外，上述地下管线铺设工程还包括以下步骤：

在步骤二中初始点周围分别安装多个千斤顶之后，分别在与初始点相对的另一侧工作井10内壁上挖掘土体形成导引孔，在进行步骤三或步骤五之时，当通过千斤顶推进成品管或工具管1时，使成品管或工具管1经过该导引孔。优选导引孔深度为20～30cm。

此外，上述地下管线铺设工程还包括以下步骤：

在完成步骤六之后，在导向圈2对接接触处焊接钢板，使两个导向圈2通过该钢板连接为一体。优选钢板厚度为10mm。工具管1是由混凝土浇筑而成的圆筒形状。

进一步地，上述地下顶管施工工程还包括以下步骤：

如图5所示，在进行步骤六之前，在工作井10以外部署混凝土浇筑装置，在完成步骤六之后，在相邻两根成品管连接处浇筑混凝土，使混凝土经过相邻两根成品管连接处的缝隙进入成品管外壁与地下土体之间，待混凝土凝结之后使相邻两根成品管连接为一体。混凝土浇筑装置包括储气罐4、投料斗5和多个空压机3，多个空压机3并联连接于储气罐4输入端，储气罐4输出端通过供气管接入投料斗5以内，投料斗5还连接有送料管，送料管伸入工具管1以内。优选空压机3数量为3个。空压机3输出压力为0.3MPa。

此外，浇筑混凝土是采用自下而上的分次逐段浇筑方式，每次浇筑混凝土之间后待混凝土凝结强度等级达到初凝状态时，再进行下一次浇筑混凝土，初凝状态是指混凝土凝结强度达到其预设的完全凝结状态时强度的70％以上。分次逐段浇筑方式是指分三次以及相应分三段浇筑混凝土，三段浇筑混凝土覆盖面积之比为2:1:2。

此外，上述地下顶管施工工程还包括以下步骤：

在完成步骤二或完成步骤四之后，可通过使用本发明提供的顶管方向校准系统对成品管推进方向进行校准，具体包括在两个工作井10连线的中点处竖立标杆6，在工作井10井口彼此相对的两侧边沿分别布置经纬仪7和标靶8，并且使经纬仪7与标靶8之间的连线与工作井10与工作井10之间的连线共线，再在初始点处安装激光发射器9，并且使该激光发射器9沿着水平方向发出的激光束与经纬仪7与标靶8之间的连线在同一个竖直平面以内，通过调整千斤顶安装姿态对成品管或工具管1的推进方向进行调整，当激光发射器9发出的激光束与成品管或工具管1中心轴线之间的间距小于15mm时，即可将本发明提供的顶管方向校准系统拆除并且进行下一步骤。

采取上述施工方法之后，通过采用相向顶进成品管1的施工方式，在同等的推进力的情况下，利用导向圈的锥面坡口，使成品管能够顶入地面地下土体以内更长的距离，满足了长距离地下管线铺设施工的需求，通过在施工过程中，在首节工具管上固定连接钢质的导向圈，使成品管能够在导向圈的引导下更为平稳地推进至地下土体以内，从而使成品管顺利沿着预设轨迹推进至地下土体以内并且排除地下土体以内的各种障碍物，通过围绕初始点均匀布置千斤顶，使推进力能够均匀地作用在成品管或工具管上，有利于使成品管始终沿着直线推进至地下土体以内，提升了施工质量，另外，本发明还通过采用专门的混凝土浇筑装置对相邻成品管连接处采取分次逐段的浇注方式浇筑混凝土，使相邻两根成品管连接为一个整体，逐次逐段浇筑混凝土使混凝土能够在地下土体以内潮湿的环境中逐次凝固至所需要的强度等级，避免其在凝结过程中出现收缩裂缝，提升了施工质量，此外，通过采用标杆、经纬仪、标靶和激光发射器组成的校准系统在推进成品管之前对成品管推进方向进行校准，使成品管始终能够沿着预定的直线方向推进至地下土体以内，解决了双向顶进施工方式中，推进方向误差大，对接合拢精度低的问题。