CN107859784A - 一种管道裂管装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道裂管装置及其施工方法，该装置包括自左向右依次同轴连接的拖管接头、扩张器、主体和牵引接头，主体包括圆柱体和圆台，圆柱体和扩张器连接，圆台和牵引接头连接，圆柱体的侧面上设置有多个扩张栅，多个扩张栅设置在靠近扩张器一端；圆台上设置有刀头，刀头沿圆台的母线设置，刀头和其中一个扩张栅共面，圆柱体和圆台的侧面上分别设置有多个通孔，通孔和管道裂管装置的内腔相连通，本发明公开的一种管道裂管装置的扩张器和扩张栅能增加刀头的切割效率，在切割旧管的同时，有效减少拖管前进的阻力。而通孔能够使得泥浆进入旧管空间，防止旧管切开后，碎沙进入旧管空间，同时在新管拖动过程中起到润滑的作用。

Description

一种管道裂管装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下施工领域，尤其涉及一种管道裂管装置及其施工方法。

背景技术

随着社会、经济的发展，我国城市规模不断扩大，基础设施也不断完善，城市的供水、燃气、电力、通讯、石油等地下管线铺设数量空前增加，造成道路凿路开挖量急骤上升。但是开挖施工一方面容易阻塞交通、产生安全隐患并破坏城市环境；另一方面造成市政设施的重复养护，浪费难以估量。为此，运用一种新的地下管线工程施工方法势在必行。非开挖技术的出现解决了这个问题。

在非开挖施工的过程中，管道穿越过程往往面临着地下空间有限，环境复杂，拖管阻力大，在原管位非开挖裂管修复地下管道的施工过程中，新管在施工中容易受损等问题。

因此，本发明开发一种用于管道裂管装置，使得拖管过程能够适应复杂的地下环境，以及减少新管在施工中的受损情况。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是非开挖施工过程中新管铺设施工的不稳定性。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种管道裂管装置，包括自左向右依次同轴连接的拖管接头、扩张器、主体和牵引接头，牵引接头设置有螺纹，主体包括圆柱体和圆台，圆柱体和扩张器连接，圆台和牵引接头连接，圆柱体的侧面上设置有多个扩张栅，多个扩张栅设置在靠近扩张器一端；圆台上设置有刀头，刀头沿圆台的母线设置，刀头和其中一个扩张栅共面；圆柱体和圆台的侧面上分别设置有多个通孔，通孔和管道裂管装置的内腔相连通。

进一步地，多个扩张栅沿圆柱体的侧面均匀间隔环绕分布。

进一步地，扩张栅的个数为8个。

进一步地，扩张栅的截面为直角三角形，直角三角形的一条直角边和圆柱体的母线重合，直角三角形的另一条直角边设置为靠扩张器一侧，直角三角形的斜边和管道裂管装置的轴向呈15-30°角。

进一步地，刀头的刀刃和管道裂管装置的轴向呈17-18°角。

进一步地，多个通孔沿扩张栅轴向环绕设置在圆柱体的侧面上，以及沿扩张栅轴向环绕设置在圆台的侧面上，刀头位置处不设置有通孔。

进一步地，通孔的数量为15个

本发明还公开了一种应用管道裂管装置的施工方法，包括如下步骤：

步骤一、根据经验距离，沿管道长度方向开挖钻机处工作坑和拖管工作坑；

步骤二、将开挖钻机处工作坑和拖管工作坑处的原管道断开取出；

步骤三、将钻机置于钻机处工作坑的导向侧，通过导向作业使钻杆穿过待裂管道直至进入拖管工作坑；

步骤四、在拖管工作坑内将钻杆和管道裂管装置的牵引接头连接，管道裂管装置的拖管接头和待拖新管道连接；

步骤五、将水平定向钻的泥浆系统和管道裂管装置的内腔连接，并预先测试泥浆系统注浆后，通孔处的泥浆流量是否达到施工要求；

步骤六、当管道裂管装置上通孔处的泥浆流量达到施工要求后，泥浆系统持续注浆；

步骤七、钻机回拖，同时通过钻机的牵伸力传感器检测钻杆处的牵引力，通过管道裂管装置的刀头将待裂管道裂开，将待拖新管道沿原管道位置回拖至钻机处工作坑，则完成待拖新管道的铺设。

进一步地，泥浆系统包括泥浆混合搅拌罐、泥浆泵和泥浆管路组成，通过泥浆泵将混合搅拌罐中的泥浆由泥浆管路泵入管道裂管装置的内腔管道裂管装置的内腔。

进一步地，泥浆系统中的泥浆为水基钻进液组合物，包括膨润土，各组分及含量如下：

2％～3％来安土或2％的哈利土、

0.24％～3％防塌剂、

0.18％～0.21％聚丙烯酰胺、

0.27％～0.31％降失水剂、

0.27％～0.32％磺化酚醛树脂、

0.28％～0.32％润滑剂，

余量为水；

其中防塌剂可选自腐殖酸钾、沥青粉、磺化沥青粉及煤碱剂中的任意一种，

降失水剂可选自水解聚丙烯腈及钠羧甲基纤维素中的任意一种，

润滑剂可选自极压润滑剂、聚氧乙烯辛基苯酚醚、磺化妥尔油沥青中的任意一种。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明公开的一种管道裂管装置的扩张器和扩张栅能增加刀头的切割效率，在切割旧管的同时，有效减少拖管前进的阻力。

2、本发明公开的一种管道裂管装置上的通孔能够使得泥浆进入旧管空间，防止旧管切开后，碎沙进入旧管空间，同时在新管拖动过程中起到润滑的作用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一种管道裂管装置的结构示意图；

图2是本发明的一种管道裂管装置的俯视结构示意图；

图3是本发明的一种管道裂管装置的截面结构示意图；

图4是本发明的一种管道裂管装置施工作业的示意图；

图5是本发明的一种管道裂管装置施工作业示意图。

图中，拖管接头1、扩张器2、主体3、圆柱体31、扩张栅311、圆台32、刀头321、牵引接头4、通孔5、钻机6、钻杆61、待裂管道7、管道裂管装置8、待拖新管道9。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明提供了一种管道裂管装置，包括自左向右依次同轴连接的拖管接头、扩张器、主体和牵引接头，牵引接头设置有连接孔用于螺栓连接，也可以设置螺纹(图中未示出)，该螺纹接口有利于和钻机的钻杆相连接，主体包括圆柱体和圆台，圆柱体和扩张器连接，圆台和牵引接头连接，圆柱体的侧面上设置有多个扩张栅，多个扩张栅设置在靠近扩张器一端；圆台上设置有刀头，刀头沿圆台的母线设置，刀头和其中一个扩张栅共面；圆柱体和圆台的侧面上分别设置有多个通孔，通孔和管道裂管装置的内腔相连通。其中刀头的数量可以是两个或两个以上；当有两个刀头时，两个刀头分别位于圆台的相对位置上，当有多个刀头，多个刀头沿圆台的侧面均匀间隔分布，刀头数量的增加可以提高切割效率。

其中扩张栅在管道裂管装置上的最高点高于扩张器，其作用是对切割后的旧管进行初步扩张，有利于刀头前进。

扩张器具有突出部分，其用于撑开旧管，并减少待拖新管道前进的阻力，以及降低待拖新管道在拖动过程中的磨损。

通孔和内腔相连通，当向内腔注浆时，泥浆能够通过通孔流出至旧管空间内，从而在拖管施工中，起到润滑剂的作用，减少新管在拖动过程中的摩擦力。

在一个实施例中，本发明的一种管道裂管装置应用于PE管道的裂管施工，裂管效率最佳，刀具切割效率高，刀具寿命长。

在一个实施例中，多个扩张栅沿圆柱体的侧面均匀间隔环绕分布。

在一个实施例中，扩张栅的个数为8个。

在一个实施例中，扩张栅的截面为直角三角形，直角三角形的一条直角边和圆柱体的母线重合，直角三角形的另一条直角边设置为靠扩张器一侧，直角三角形的斜边和管道裂管装置的轴向呈15-30°角，三角形的扩张栅和旧管道是点接触，在对旧管进行初步扩张的同时，能够减少前进阻力，实践证明，当直角三角形的斜边和管道裂管装置的轴向呈15-30°角，施工效果最好。

在一个实施例中，刀头的刀刃和管道裂管装置的轴向呈17-18°角，实践证明该角度的刀片在保证切割效率的同时，能大幅减少刀头的受损。

在一个实施例中，多个通孔沿扩张栅轴向环绕设置在圆柱体的侧面上，以及沿扩张栅轴向环绕设置在圆台的侧面上，刀头位置处不设置有通孔。

在一个实施例中，通孔的数量为15个

如图4-5所示，本发明还公开了一种应用管道裂管装置的施工方法，包括如下步骤：

步骤一、根据经验距离，沿管道长度方向开挖钻机处工作坑和拖管工作坑；

步骤二、将开挖钻机处工作坑和拖管工作坑处的原管道断开取出；

步骤三、将钻机置于钻机处工作坑的导向侧，通过导向作业使钻杆穿过待裂管道直至进入拖管工作坑；

步骤四、在拖管工作坑内将钻杆和管道裂管装置的牵引接头连接，管道裂管装置的拖管接头和待拖新管道连接；

步骤五、将水平定向钻的泥浆系统和管道裂管装置的内腔连接，并预先测试泥浆系统注浆后，通孔处的泥浆流量是否达到施工要求；

步骤六、当管道裂管装置上通孔处的泥浆流量达到施工要求后，泥浆系统持续注浆；

步骤七、钻机回拖，同时通过钻机的牵伸力传感器检测钻杆处的牵引力，通过管道裂管装置的刀头将待裂管道裂开，将待拖新管道沿原管道位置回拖至钻机处工作坑，则完成待拖新管道的铺设。

在一个实施例中，泥浆系统包括泥浆混合搅拌罐、泥浆泵和泥浆管路组成，通过泥浆泵将混合搅拌罐中的泥浆由泥浆管路泵入管道裂管装置的内腔管道裂管装置的内腔。

在一个实施例中，泥浆系统中的泥浆为水基钻进液组合物，包括膨润土，各组分及含量如下：

2％～3％来安土或2％的哈利土、

0.24％～3％防塌剂、

0.18％～0.21％聚丙烯酰胺、

0.27％～0.31％降失水剂、

0.27％～0.32％磺化酚醛树脂、

0.28％～0.32％润滑剂，

余量为水；

其中防塌剂可选自腐殖酸钾、沥青粉、磺化沥青粉及煤碱剂中的任意一种，

降失水剂可选自水解聚丙烯腈及钠羧甲基纤维素中的任意一种，

润滑剂可选自极压润滑剂、聚氧乙烯辛基苯酚醚、磺化妥尔油沥青中的任意一种。通过实践，该水基钻进液组合物具有良好的触变性，从而防止拖管施工过程中，由于刀头切割导致碎沙进入旧管空间，从而增加新管在拖动过程中的受损。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管道裂管装置，其特征在于，包括自左向右依次同轴连接的拖管接头、扩张器、主体和牵引接头，所述牵引接头设置有螺纹，所述主体包括圆柱体和圆台，所述圆柱体和扩张器连接，所述圆台和所述牵引接头连接，所述圆柱体的侧面上设置有多个扩张栅，所述多个扩张栅设置在靠近所述扩张器一端；所述圆台上设置有刀头，所述刀头沿所述圆台的母线设置，所述刀头和其中一个扩张栅共面；所述圆柱体和圆台的侧面上分别设置有多个通孔，所述通孔和所述管道裂管装置的内腔相连通。

2.如权利要求1所述的一种管道裂管装置，其特征在于，所述多个扩张栅沿所述圆柱体的侧面均匀间隔环绕分布。

3.如权利要求2所述的一种管道裂管装置，其特征在于，所述扩张栅的个数为8个。

4.如权利要求1所述的一种管道裂管装置，其特征在于，所述扩张栅的截面为直角三角形，所述直角三角形的一条直角边和所述圆柱体的母线重合，所述直角三角形的另一条直角边设置为靠所述扩张器一侧，所述直角三角形的斜边和所述管道裂管装置的轴向呈15-30°角。

5.如权利要求1所述的一种管道裂管装置，其特征在于，所述刀头的刀刃和所述管道裂管装置的轴向呈17-18°角。

6.如权利要求1所述的一种管道裂管装置，其特征在于，所述多个通孔沿所述扩张栅轴向环绕设置在所述圆柱体的侧面上，以及沿扩张栅轴向环绕设置在所述圆台的侧面上，所述刀头位置处不设置有通孔。

7.如权利要求6所述的一种管道裂管装置，其特征在于，所述通孔的数量为15个。

8.一种应用如权利要求1所述的一种管道裂管装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、根据经验距离，沿管道长度方向开挖钻机处工作坑和拖管工作坑；

步骤二、将开挖钻机处工作坑和拖管工作坑处的原管道断开取出；

步骤三、将钻机置于钻机处工作坑的导向侧，通过导向作业使钻杆穿过待裂管道直至进入拖管工作坑；

步骤四、在拖管工作坑内将钻杆和管道裂管装置的牵引接头连接，管道裂管装置的拖管接头和待拖新管道连接；

步骤五、将水平定向钻的泥浆系统和管道裂管装置的内腔连接，并预先测试泥浆系统注浆后，通孔处的泥浆流量是否达到施工要求；

步骤六、当管道裂管装置上通孔处的泥浆流量达到施工要求后，泥浆系统持续注浆；

步骤七、钻机回拖，同时通过钻机的牵伸力传感器检测钻杆处的牵引力，通过管道裂管装置的刀头将待裂管道裂开，将待拖新管道沿原管道位置回拖至钻机处工作坑，则完成待拖新管道的铺设。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述泥浆系统包括泥浆混合搅拌罐、泥浆泵和泥浆管路组成，通过泥浆泵将混合搅拌罐中的泥浆由泥浆管路泵入所述管道裂管装置的内腔管道裂管装置的内腔。

10.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述泥浆系统中的泥浆为水基钻进液组合物，包括膨润土，各组分及含量如下：

2％～3％来安土或2％的哈利土、

0.24％～3％防塌剂、

0.18％～0.21％聚丙烯酰胺、

0.27％～0.31％降失水剂、

0.27％～0.32％磺化酚醛树脂、

0.28％～0.32％润滑剂，

余量为水；

其中防塌剂可选自腐殖酸钾、沥青粉、磺化沥青粉及煤碱剂中的任意一种，

降失水剂可选自水解聚丙烯腈及钠羧甲基纤维素中的任意一种，

润滑剂可选自极压润滑剂、聚氧乙烯辛基苯酚醚、磺化妥尔油沥青中的任意一种。