本实用新型属于隧道掘进设备领域，具体涉及一种土压平衡顶管机施工用的顶铁。
背景技术：
顶管施工是一种非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。
土压平衡式顶管就是以土压平衡为工作原理的一种顶管施工方法。此法在工作时，通过大刀盘及仿形刀盘对机头正面土体的全端面切削，利用主顶设备把机头向前推进，把切削下来的泥土挤进机头土仓内，通过调节机头顶进速度和螺旋输送机的转速来控制土仓内的压力，土仓内的压力来平衡地下水的压力和机头前方的土压力。
顶铁是一个垫块，作用是将每台主顶油缸的推力均匀地分布在被顶顶管的管口受力面上，从而弥补主顶油缸行程不足，在主顶油缸不能一次性把一节顶管推进就位时使用。
目前土压平衡顶管机多采用开口向上的U型顶铁，并且大多数顶铁比较笨重，长度较小，施工效率低下。
技术实现要素：
本实用新型就是针对上述存在的缺陷而提供一种土压平衡顶管机施工用的顶铁。
本实用新型的技术方案为一种土压平衡顶管机施工用的顶铁，包括多根钢梁、接管端环向板和接千斤顶端环向板，其中
接管端环向板和接千斤顶端环向板皆为环形钢板，形状相同，二者所在平面平行，且所述接管端环向板和接千斤顶端环向板的内径略小于所顶顶管的内径，外径略大于所顶顶管的外径；
接管端环向板和接千斤顶端环向板的下端设置有开口，接管端环向板和接千斤顶端环向板靠近开口的两端宽度收窄，且水平设置作为轨道座端板，开口小于土压平衡顶管机的导轨间距，且轨道座端板的水平长度略大于导轨的钢轨宽度；
接管端环向板和接千斤顶端环向板的轨道座端板的上表面通过轨道座顶钢板连接，轨道座端板的侧面通过轨道座侧面钢板连接，且在轨道座顶钢板上沿导轨方向设有多个钢轨扣板，钢轨扣板的一端固定连接在轨道座顶钢板上，另一端扣在导轨的钢轨的内侧下翼缘上，使顶铁与导轨的位置相对固定且可沿钢轨移动；
钢梁的一端与接管端环向板的内侧连接，另一端与接千斤顶端环向板的内侧连接，且钢梁的间距相等。
优选地，在接管端环向板的外侧，沿接管端环向板的内圆边缘设置有接管端卡环，接管端卡环垂直于接管端环向板平面凸出设置，接管端卡环的外径略小于顶管的内径。
优选地，在轨道座顶钢板上，靠近接管端环向板和接千斤顶端环向板处，分别设置有垫在钢轨下的钢轨垫板，钢轨位于钢轨垫板与钢轨扣板之间。
优选地，在下端开口两侧，最底部的钢梁与轨道座顶钢板之间通过肋板连接。所述肋板的板面与接管端环向板所在平面平行。
优选地，钢梁的长度可根据实际工况来调节。
另外，钢梁的数目可根据钢梁的截面尺寸、顶管的尺寸以及所需顶力的大小来确定，优选为3至25根，更优选为19根。
优选地，钢梁为工字钢。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型利用多根钢梁环向间隔设置，通过两端环向板组合为顶铁主体，显著减轻顶铁重量，吊装方便，且刚度大，不易变形。另外，可根据工况调节钢梁的长度，使得顶铁的长度可调，可适合土压平衡顶管机的不同行程，从而有效提高施工效率。
附图说明
图1所示为本实用新型的顶铁的横断面结构示意图。
图2所示为本实用新型的顶铁的立体结构示意图。
图中，1.轨道座顶钢板，2.轨道座侧面钢板，3.肋板，4.钢梁，5.钢轨垫板，6.接管端卡环，7.接管端环向板，8.接千斤顶端环向板，9.钢轨扣板，200.钢轨固定螺栓，201.螺帽，202.螺帽垫片。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面用具体实例来详细说明本实用新型的技术方案，但是本实用新型并不局限于此。
实施例1
本实施例提供一种土压平衡顶管机施工用的顶铁，其包括19根工字钢4、接管端环向板7和接千斤顶端环向板8。接管端环向板7和接千斤顶端环向板8皆为环形钢板，形状相同，二者所在平面平行，且接管端环向板7和接千斤顶端环向板8的内径略小于所顶顶管的内径，外径略大于所顶顶管的外径。
接管端环向板7和接千斤顶端环向板8的下端设置有开口，接管端环向板7和接千斤顶端环向板8靠近开口的两端宽度收窄，且水平设置作为轨道座端板。所述开口小于土压平衡顶管机的导轨间距，且轨道座端板的水平长度略大于导轨的钢轨宽度。接管端环向板7和接千斤顶端环向板8的轨道座端板的上表面通过焊接轨道座顶钢板1来连接，轨道座端板的侧面通过焊接轨道座侧面钢板2来连接。
另外，在轨道座顶钢板1上沿导轨方向设有多个钢轨扣板9，钢轨扣板9为矩形小板，其一端靠近所述开口，通过钢轨固定螺栓200、螺帽201和螺帽垫片202固定在轨道座顶钢板1上，另一端远离开口，扣在导轨钢轨的内侧下翼缘上。另外，在轨道座顶钢板1上，靠近接管端环向板7和接千斤顶端环向板8处，分别焊接有钢轨垫板5，所述钢轨垫板5垫在钢轨下，所述钢轨位于钢轨垫板5与钢轨扣板9之间，使顶铁与导轨的位置相对固定且可沿所述钢轨移动。
工字钢4的一端与接管端环向板7的内侧焊接在一起，另一端与接千斤顶端环向板8的内侧焊接在一起，且工字钢4的间距相等。
进一步地，在接管端环向板7的外侧，沿接管端环向板7的内圆边缘焊接有接管端卡环6，接管端卡环6垂直于接管端环向板7平面凸出设置，且接管端卡环6的外径略小于顶管的内径。
进一步地，在所述下端开口的两侧，最底部的工字钢4与轨道座顶钢板1之间通过两个肋板3连接，所述肋板3的板面与接管端环向板7所在平面平行。
进一步地，工字钢4的长度可根据实际工况来调节，工字钢4的数目是根据工字钢4的截面尺寸、顶管的尺寸以及所需顶力的大小来确定。
在顶管施工中，当顶管千斤顶油缸达到最大行程时，收回油缸，将本实用新型的顶铁吊入所述顶管与千斤顶油缸之间。将顶管机的导轨置于顶铁的轨道座顶钢板1上，使钢轨位于钢轨垫板5与钢轨扣板9之间。用顶铁的接管端环向板7与所述顶管对接，凸出设置的接管端卡环6使顶铁与顶管的位置相对固定，不会相对移动。然后伸长千斤顶油缸，千斤顶与顶铁的接千斤顶端环向板8对接，之后即可伸长千斤顶油缸，继续进行顶进施工。
本实用新型的顶铁可将主顶油缸的推力均匀分布在所顶顶管的管口受力面上，且弥补主顶油缸的行程不足，使得可分多次把一节顶管推入土中。同时本实用新型的顶铁具有刚度大、不易变形，重量轻，长度可加工成所需长度，吊装方便，施工效率高等特点。
本实用新型的上述实施例仅为较佳实施例，并非对本实用新型的范围加以任何限制。本领域的普通技术人员可根据上述实施例领会本实用新型的精神，并做出多种不同修改和变化。在不脱离本实用新型的精神的情况下，所有该等修改和变化都在本实用新型的保护范围内。
技术特征：
1.一种土压平衡顶管机施工用的顶铁，其特征在于，包括多根钢梁(4)、接管端环向板(7)和接千斤顶端环向板(8)，其中
所述接管端环向板(7)和所述接千斤顶端环向板(8)皆为环形钢板，形状相同，二者所在平面平行，且所述接管端环向板(7)和所述接千斤顶端环向板(8)的内径略小于所顶顶管的内径，外径略大于所顶顶管的外径；
所述接管端环向板(7)和所述接千斤顶端环向板(8)的下端设置有开口，所述接管端环向板(7)和所述接千斤顶端环向板(8)靠近所述开口的两端宽度收窄，并水平设置作为轨道座端板，所述开口小于所述土压平衡顶管机的导轨间距，且所述轨道座端板的水平长度略大于所述导轨的钢轨宽度；
所述接管端环向板(7)和所述接千斤顶端环向板(8)的所述轨道座端板的上表面通过轨道座顶钢板(1)连接，所述轨道座端板的侧面通过轨道座侧面钢板(2)连接，且在所述轨道座顶钢板(1)上沿导轨方向设有多个钢轨扣板(9)，所述钢轨扣板(9)的一端固定连接在所述轨道座顶钢板(1)上，另一端扣在所述导轨的钢轨的内侧下翼缘上；
所述钢梁(4)的一端与所述接管端环向板(7)的内侧连接，另一端与所述接千斤顶端环向板(8)的内侧连接，且所述钢梁(4)的间距相等。
2.根据权利要求1所述的土压平衡顶管机施工用的顶铁，其特征在于，在所述接管端环向板(7)的外侧，沿所述接管端环向板(7)的内圆边缘设置有接管端卡环(6)，所述接管端卡环(6)垂直于所述接管端环向板(7)平面凸出设置，所述接管端卡环(6)的外径略小于所述顶管的内径。
3.根据权利要求1所述的土压平衡顶管机施工用的顶铁，其特征在于，在所述轨道座顶钢板(1)上，靠近所述接管端环向板(7)和所述接千斤顶端环向板(8)处，分别设置有垫在所述钢轨下的钢轨垫板(5)，所述钢轨位于所述钢轨垫板(5)与所述钢轨扣板(9)之间。
4.根据权利要求1所述的土压平衡顶管机施工用的顶铁，其特征在于，在所述下端开口两侧，最底部的钢梁(4)与所述轨道座顶钢板(1)之间通过肋板(3)连接，所述肋板(3)的板面与所述接管端环向板(7)所在平面平行。
5.根据权利要求1所述的土压平衡顶管机施工用的顶铁，其特征在于，所述钢梁(4)的数目为3至25根。
6.根据权利要求5所述的土压平衡顶管机施工用的顶铁，其特征在于，所述钢梁(4)的数目为19根。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的土压平衡顶管机施工用的顶铁，其特征在于，所述钢梁(4)为工字钢。
技术总结
本实用新型公开了一种土压平衡顶管机施工用的顶铁，其利用多根钢梁、接管端环向板和接千斤顶端环向板组合为顶铁主体，其中所述接管端环向板和所述接千斤顶端环向板皆为环形钢板，形状相同，所在平面平行，钢梁的一端与接管端环向板的内侧连接，另一端与接千斤顶端环向板的内侧连接，接管端环向板和接千斤顶端环向板的下端设置开口，靠近所述开口两端的轨道座端板与轨道座顶钢板和轨道座侧面钢板组成轨道座，置于导轨下方以使顶铁与导轨的位置相对固定且可沿钢轨移动。与现有技术相比，本实用新型的土压平衡顶管机用顶铁显著减轻顶铁重量，吊装方便，且刚度大，不易变形，且长度可调，有效提高施工效率。
技术研发人员：郭勇;韩仲慧;杜建安;田立华;韩立帅;高清照;李腾;仲文强
受保护的技术使用者：中铁十四局集团有限公司;中铁十四局集团第二工程有限公司
技术研发日：2018.10.24
技术公布日：2019.07.26
声明：
“土压平衡顶管机施工用的顶铁的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中铁十四局集团有限公司;中铁十四局集团第二工程有限公司
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2024年08月08日 ~ 10日 
