CN109469096A - 一种小直径地下管道非开挖式修复设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小直径地下管道非开挖式修复设备，包括分别位于待修复地下管道内部塌陷变形处两侧的第一工作机构和第二工作机构，位于这两个工作机构之间的第三工作机构，设置在第一工作机构和/或第二工作机构上的监控机构，分别设置在第一工作机构右侧和第二工作机构左侧的切割机构，设置在切割机构上的第一快干水泥喷嘴，设置在第三工作机构上的第二快干水泥喷嘴，分别设置在第一工作机构左侧和第二工作机构右侧的挡水机构，以及控制机构，本发明只需将塌陷变形的一截地下管道先分离切割出来，然后将塌陷变形部位旋转至侧面或底部，最后利用第一块干水泥喷嘴和第二快干水泥喷嘴对切割缝、插孔和塌陷变形部位进行水泥充填修复，不需要新管道。

Description

一种小直径地下管道非开挖式修复设备

技术领域

本发明涉及市政地下管道修复技术领域，尤其是涉及一种小直径地下管道非开挖式修复设备。

背景技术

城市地下管道是支撑社会发展及保证人民生活的重要的基础设施之一，管道维护养护是保证其正常机理及功能的必要手段。管道的修复工作主要通过开挖修复和非开挖修复两种修复方式进行管道修复。其中，开挖修复即直接将管道挖开，然后对待修复管道进行修复，管道的开挖修复存在的环境问题以及经济影响比较大，且容易造成其余管道的破坏等安全事故。而非开挖修复对于基础设施低影响、低维护的修复方式逐渐备受重视。

目前，现有地下管道的非开挖修复方法中主要采用内插管法，也就是在管道变形塌陷部位内衬一段比原管道直径较小的管道，然后在内衬管与管道周围注浆，防止变形进一步发展的处理方法。该方法虽然采用了非开挖的原则，但仍存在诸多缺点，如修复后管道过流面积严重缩小，影响原有管道过流量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种小直径地下管道非开挖式修复设备，一方面能够避免开挖修复带来的环境问题和经济影响，另一方面只需要将塌陷变形的一截地下管道的塌陷变形部位先分离切割出来，然后将塌陷变形部位旋转至侧面或底部，最后利用第一块干水泥喷嘴和第二快干水泥喷嘴对切割缝、插孔和塌陷变形部位进行水泥充填修复，不需要新的管道。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种小直径地下管道非开挖式修复设备，包括位于待修复地下管道内部塌陷变形处一侧的第一工作机构，位于待修复地下管道内部塌陷变形处另一侧的第二工作机构，设置在所述第一工作机构和第二工作机构之间的第三工作机构，设置在所述第一工作机构和/或第二工作机构上用于对作业过程进行引导定位和施工状态监测的监控机构，分别设置在所述第一工作机构右侧和第二工作机构左侧用于对地下管道进行环形切割的切割机构，设置在所述切割机构上的第一快干水泥喷嘴，设置在所述第三工作机构上的第二快干水泥喷嘴，分别设置在所述第一工作机构左侧和第二工作机构右侧的用于临时挡水的挡水机构，以及位于地表的用于控制修复设备整体协调工作的控制机构；

所述第一工作机构包括第一移动小车，所述第一移动小车上部左侧设置第一驱动模块，所述第一驱动模块的输出轴通过第一联轴器与第一转轴相连接，所述第一移动小车上部右侧设置用于支承所述第一转轴的第一轴座，所述第一转轴上且位于所述第一轴座左侧位置通过轴承转动设置有第一顶紧模块，所述第一顶紧模块用于将所述第一转轴沿其轴线方向顶紧在待修复地下管道塌陷变形处一侧的完好地下管道的中心位置；

所述挡水机构包括挡水支撑架，设置在所述挡水支撑架外侧的挡水杆，设置在所述挡水杆外端的收纳槽，设置在所述收纳槽内的气体发生器，设置在所述收纳槽上且与所述气体发生器相配合的挡水气囊，设置在所述挡水气囊外壁上且与地下管道内壁相贴合的多个挡水环，与设置在所述收纳槽内壁上的气压传感器相连接的无线信号收发器，以及与所述无线信号收发器相配合的电池，所述气体发生器通过充气电磁阀与所述挡水气囊相连接，所述挡水气囊上设置有排气电磁阀。

所述第二工作机构包括第二移动小车，所述第二移动小车上部右侧设置第二驱动模块，所述第二驱动模块的输出轴通过第二联轴器与第二转轴相连接，所述第二移动小车上部左侧设置用于支承所述第二转轴的第二轴座，所述第二转轴上且位于所述第二轴座右侧位置通过轴承转动设置有第二顶紧模块，所述第二顶紧模块用于将所述第二转轴沿其轴线方向顶紧在待修复地下管道塌陷变形处另一侧的完好地下管道的中心位置；

所述第一转轴右端设置正棱柱体/内多角套筒，所述第二转轴左端设置与所述正棱柱体/内多角套筒相配合的内多角套筒/正棱柱体。

所述第三工作机构包括三个或三个以上沿径向设置在所述内多角套筒外表面的带收缩口的筒体，且所有的筒体呈圆周均匀分布在所述内多角套筒外表面，所述筒体内沿轴向设置第一自动伸缩杆，所述第一自动伸缩杆的端部设置插杆且所述插杆的端部伸出所述筒体的收缩口。

所述第三工作机构还包括沿径向设置在所述内多角套筒外表面的第二自动伸缩杆，所述第二自动伸缩杆的端部设置承载板，所述承载板上沿所述内多角套筒外的径向并排设置有钻头、第三自动伸缩杆和第六自动伸缩杆，所述第三自动伸缩杆端部沿轴向设置有润滑液喷头，所述第六自动伸缩杆端部设置所述第二快干水泥喷嘴。

所述切割机构包括设置在所述第一轴座右侧面或第二轴座左侧面的低速电机，设置在所述低速电机输出轴上的驱动齿轮，通过轴承套设在所述第一转轴或第二转轴上的且与所述驱动齿轮相配合的从动齿轮，设置在所述从动齿轮端面上的第四自动伸缩杆，以及设置在所述第四自动伸缩杆端部用于分割待修复地下管道的混凝土切割机，所述第一快干水泥喷嘴设置在所述混凝土切割机的外壳底部。

所述第一顶紧模块和第二顶紧模块的结构相同，且包括通过轴承套设在所述第一转轴或第二转轴上的环形基座，三个或三个以上呈环形均布设置在所述环形基座外表面上的第五自动伸缩杆，设置在所述第五自动伸缩杆端部且与地下管道内表面相配合的的圆弧形压紧板，以及开设在所述第一移动小车或第二移动小车上的用于允许最下方圆弧形压紧板穿过的通孔。

所述监控机构包括设置在所述第一轴座上和/或第二轴座上的支架和设置在所述支架上的摄像头。

所述控制机构为计算机、平板电脑或者智能手机。

所述第一驱动模块为大扭矩液压马达或者大扭矩电机。

所述第二驱动模块为大扭矩液压马达或者大扭矩电机。

所述第一驱动模块和第二驱动模块能够同步工作和非同步工作。

所述圆弧形压紧板外圆弧表面上设置防滑层。

所述第一自动伸缩杆、第二自动伸缩杆、第三自动伸缩杆、第四自动伸缩杆、第五自动伸缩杆和第六自动伸缩杆均采用液压伸缩杆、电动伸缩杆和气动伸缩杆中的一种。

所述小直径地下管道非开挖式修复设备的使用方法如下：

S1、根据待修复地下管道的规格定制相应尺寸的所述小直径地下管道非开挖式修复设备，使得所述小直径地下管道非开挖式修复设备的第一转轴和第二转轴的中心线与待修复地下管道的中心线相重合；

S2、将待修复地下管道内部附近的落土和淤泥清理干净，之后将第一工作机构从待修复地下管道一侧的窨井放入并移动到待修复地下管道旁，并将第二工作机构从待修复地下管道另一侧的窨井放入并移动到待修复地下管道旁，并通过正棱柱体与内多角套筒相配合的结构将第一转轴和第二转轴连接在一起，使其能够同步旋转，完成准备工作，且工作过程中全程利用监控机构对作业过程进行引导定位和施工状态监测；

S3、控制机构发出控制信号以使得第一顶紧模块和第二顶紧模块上的第五自动伸缩杆同步向四周伸出，最后将圆弧形压紧板顶紧在地下管道的内壁上，实现对整个修复设备的固定；

S4、控制机构发出控制信号以使得气体发生器向挡水气囊中充填气体，待挡水气囊完全将地下管道沿截面封堵完毕且气压传感器检测到挡水气囊内的压力达到规定值后停止向挡水气囊中充气，实现对待修复地下管道两端的封堵以避免作业过程中地下管道内突然出现水流影响作业；

S5、混凝土切割机在第四自动伸缩杆的带动下与地下管道内壁相接触，启动混凝土切割机将地下管道切穿，之后启动低速电机，低速电机通过驱动齿轮与从动齿轮的配合带动混凝土切割机旋转以完成对待修复地下管道的分离切割；完成切割后，首先关闭低速电机使得混凝土切割机停止旋转，之后缩回第四自动伸缩杆以使得混凝土切割机完全退出切割缝，最后关闭混凝土切割机，完成对待修复地下管道的分离切割作业；

S6、启动钻头和第二自动伸缩杆对分离切割出来的待修复地下管道进行钻孔作业，并利用单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，以使得钻头能够完成数量和位置与插杆的数量和位置相匹配的插孔，每当钻出一个插孔后利用第三自动伸缩杆将润滑液喷头插入插孔内并喷入润滑液，使得待修复地下管道与土壤之间形成润滑膜；

S7、单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，以使得所有插杆都能插入相对应的插孔内，之后关闭带动第一转轴和第二转轴同步旋转的驱动模块，并启动第一自动伸缩杆使得插杆插入相对应的插孔中；

S8、单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，进而带动分离切割处来的待修复地下管道旋转，并将待修复地下管道上的塌陷区旋转至侧面或底面；之后利用第二快干水泥喷嘴对所有插孔和塌陷变形部位进行充填修复，并利用低速电机带动第一块干水泥喷嘴对混凝土切割机切割的环形缝隙进行充填修复，完成整个修复工作；

S9、打开排气电磁阀将挡水气囊内的气体排出以结束挡水作业，并利用第一自动伸缩杆的缩回带动插杆从插孔中拔出，并利用第五自动伸缩杆的缩回带动第一顶紧模块和第二顶紧模块的圆弧形压紧板缩回复位，之后分别从待修复地下管道两侧的窨井将第一工作机构和第二工作机构提出地下管道，完成整个施工作业。

本发明的有益效果是：

本发明针对现有地下管道的非开挖修复方法中主要采用内插管法，也就是在管道变形塌陷部位内衬一段比原管道直径较小的管道，然后在内衬管与管道周围注浆，防止变形进一步发展的处理方法，该方法虽然采用了非开挖的原则，但仍存在诸多缺点，如修复后管道过流面积严重缩小，影响原有管道过流量以及现有的修复设备无法封堵管道以避免修复期间突然上下游出现水流的问题，提供一种小直径地下管道非开挖式修复设备，包括位于待修复地下管道内部塌陷变形处一侧的第一工作机构，位于待修复地下管道内部塌陷变形处另一侧的第二工作机构，设置在第一工作机构和第二工作机构之间的第三工作机构，设置在第一工作机构和/或第二工作机构上用于对作业过程进行引导定位和施工状态监测的监控机构，分别设置在第一工作机构右侧和第二工作机构左侧用于对地下管道进行环形切割的切割机构，设置在切割机构上的第一快干水泥喷嘴，设置在第三工作机构上的第二快干水泥喷嘴，分别设置在第一工作机构左侧和第二工作机构右侧的用于临时挡水的挡水机构，以及位于地表的用于控制修复设备整体协调工作的控制机构，采用该结构，一方面能够避免开挖修复带来的环境问题和经济影响，另一方面只需要将塌陷变形的一截地下管道的塌陷变形部位先分离切割出来，然后将塌陷变形部位旋转至侧面或底部，最后利用第一块干水泥喷嘴和第二快干水泥喷嘴对切割缝、插孔和塌陷变形部位进行水泥充填修复，不需要新的管道进行修复，修复效果好，经济实用。

其中，挡水机构包括用于支撑整个挡水机构的挡水支撑架，设置在挡水支撑架外侧的挡水杆，设置在挡水杆外端的收纳槽，设置在收纳槽内的气体发生器，设置在收纳槽上且与气体发生器相配合的挡水气囊，设置在挡水气囊外壁上且与地下管道内壁相贴合的多个挡水环，与设置在收纳槽内壁上的气压传感器相连接的无线信号收发器，以及与无线信号收发器相配合的电池，气体发生器通过充气电磁阀与挡水气囊相连接，并在挡水气囊上设置有排气电磁阀。

另外，第一工作机构包括第一移动小车，在第一移动小车上部左侧设置第一驱动模块，第一驱动模块的输出轴通过第一联轴器与第一转轴相连接，在第一移动小车上部右侧设置用于支承第一转轴的第一轴座，在第一转轴上且位于第一轴座左侧位置通过轴承转动设置有第一顶紧模块，且第一顶紧模块用于将第一转轴沿其轴线方向顶紧在待修复地下管道塌陷变形处一侧的完好地下管道的中心位置。

另外，第二工作机构的结构与第一工作机构的结构相似，而且第二工作机构上的部件与第一工作机构上的部件呈镜像设置，以便于通过第一转轴和第二转轴相向端部连接在一起，实现同步旋转，第二工作机构包括第二移动小车，在第二移动小车上部右侧设置第二驱动模块，且第二驱动模块的输出轴通过第二联轴器与第二转轴相连接，在第二移动小车上部左侧设置用于支承第二转轴的第二轴座，在第二转轴上且位于第二轴座右侧位置通过轴承转动设置有第二顶紧模块，第二顶紧模块用于将第二转轴沿其轴线方向顶紧在待修复地下管道塌陷变形处另一侧的完好地下管道的中心位置。

另外，在第一转轴右端设置正棱柱体/内多角套筒，并在第二转轴左端设置与正棱柱体/内多角套筒相配合的内多角套筒/正棱柱体，这样能够通过上述结构将第一工作机构和第二工作机构连接在一起同步旋转。

另外，第三工作机构包括三个或三个以上沿径向设置在内多角套筒外表面的带收缩口的筒体，且所有的筒体呈圆周均匀分布在内多角套筒外表面，筒体内沿轴向设置第一自动伸缩杆，第一自动伸缩杆的端部设置插杆且插杆的端部伸出筒体的收缩口。

另外，第三工作机构还包括沿径向设置在内多角套筒外表面的第二自动伸缩杆，在第二自动伸缩杆的端部设置承载板，在承载板上沿内多角套筒外的径向并排设置有钻头、第三自动伸缩杆和第六自动伸缩杆，在第三自动伸缩杆端部沿轴向设置有润滑液喷头，在第六自动伸缩杆端部设置第二快干水泥喷嘴。

另外，切割机构包括设置在第一轴座右侧面或第二轴座左侧面的低速电机，设置在低速电机输出轴上的驱动齿轮，通过轴承套设在第一转轴或第二转轴上的且与驱动齿轮相配合的从动齿轮，设置在从动齿轮端面上的第四自动伸缩杆，以及设置在第四自动伸缩杆端部用于分割待修复地下管道的混凝土切割机，第一快干水泥喷嘴设置在混凝土切割机的外壳底部。

另外，第一顶紧模块和第二顶紧模块的结构相同，且包括通过轴承套设在第一转轴或第二转轴上的环形基座，三个或三个以上呈环形均布设置在环形基座外表面上的第五自动伸缩杆，设置在第五自动伸缩杆端部且与地下管道内表面相配合的的圆弧形压紧板，以及开设在第一移动小车或第二移动小车上的用于允许最下方圆弧形压紧板穿过的通孔。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中第三工作机构的结构示意图；

图3为本发明中第一顶紧模块和第二顶紧模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-3，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种小直径地下管道非开挖式修复设备，包括位于待修复地下管道1内部塌陷变形2处一侧的第一工作机构，位于待修复地下管道1内部塌陷变形处2另一侧的第二工作机构，设置在所述第一工作机构和第二工作机构之间的第三工作机构，设置在所述第一工作机构和第二工作机构上用于对作业过程进行引导定位和施工状态监测的监控机构，分别设置在所述第一工作机构右侧和第二工作机构左侧用于对地下管道进行环形切割的切割机构，设置在所述切割机构上的第一快干水泥喷嘴3，设置在所述第三工作机构上的第二快干水泥喷嘴4，分别设置在所述第一工作机构左侧和第二工作机构右侧的用于临时挡水的挡水机构，以及位于地表的用于控制修复设备整体协调工作的控制机构5；

所述第一工作机构包括第一移动小车6，所述第一移动小车6上部左侧设置第一驱动模块7，所述第一驱动模块7的输出轴通过第一联轴器8与第一转轴9相连接，所述第一移动小车6上部右侧设置用于支承所述第一转轴9的第一轴座10，所述第一转轴9上且位于所述第一轴座10左侧位置通过轴承转动设置有第一顶紧模块11，所述第一顶紧模块11用于将所述第一转轴9沿其轴线方向顶紧在待修复地下管道1塌陷变形处一侧的完好地下管道1的中心位置；

所述挡水机构包括挡水支撑架40，设置在所述挡水支撑架40外侧的挡水杆41，设置在所述挡水杆41外端的收纳槽42，设置在所述收纳槽42内的气体发生器43，设置在所述收纳槽42上且与所述气体发生器43相配合的挡水气囊44，设置在所述挡水气囊44外壁上且与地下管道内壁相贴合的5个挡水环45，与设置在所述收纳槽42内壁上的气压传感器46相连接的无线信号收发器47，以及与所述无线信号收发器47相配合的电池48，所述气体发生器43通过充气电磁阀49与所述挡水气囊44相连接，所述挡水气囊44上设置有排气电磁阀50。

所述第二工作机构的结构与所述第一工作机构的结构相似，所述第二工作机构上的部件与所述第一工作机构上的部件呈镜像设置，以便于通过第一转轴和第二转轴相向端部连接在一起，实现同步旋转。

所述第二工作机构包括第二移动小车12，所述第二移动小车12上部右侧设置第二驱动模块13，所述第二驱动模块13的输出轴通过第二联轴器14与第二转轴15相连接，所述第二移动小车12上部左侧设置用于支承所述第二转轴15的第二轴座16，所述第二转轴15上且位于所述第二轴座16右侧位置通过轴承转动设置有第二顶紧模块17，所述第二顶紧模块17用于将所述第二转轴15沿其轴线方向顶紧在待修复地下管道1塌陷变形处另一侧的完好地下管道1的中心位置；

所述第一转轴9右端设置正棱柱体18，所述第二转轴15左端设置与所述正棱柱体18相配合的内多角套筒19。

所述监控机构包括设置在所述第一轴座10上和第二轴座16上的支架38和设置在所述支架38上的摄像头39。

所述控制机构5为计算机。

所述第一驱动模块7为大扭矩液压马达。

所述第二驱动模块13为大扭矩液压马达。

所述第一驱动模块7和第二驱动模块13采用同步工作方式。

该实施例中，在所述第一工作机构和第二工作机构上均设置有用于对作业过程进行引导定位和施工状态监测的监控机构，这样能够更加全面清晰地观察到修复设备在地下管道内部的情况，很显然采用一个监控机构，比如一个设置在第一工作机构上的监控机构，或者一个设置在第二工作机构上的监控机构，也可以起到相似的效果。

另外，第一工作机构和第二工作机构之间的连接是通过在第一转轴右端设置正棱柱体，在第二转轴左端设置与正棱柱体相配合的内多角套筒实现的，很显然采用在第一转轴右端设置内多角套筒，在第二转轴左端设置与内多角套筒相配合的正棱柱体，也能够起到相同的效果；至于正棱柱体与内多角套筒，更详细地可以选择正三棱柱体和内三角套筒、正四棱柱体和内四角套筒、正五棱柱体和内五角套筒，或正六棱柱体和内六角套筒等。

另外，控制机构的作用是用于控制修复设备整体协调工作，采用的是计算机，很显然，采用其他类型控制机构，比如平板电脑或者智能手机，只要控制机构内安装有用于控制修复设备各个部件工作的控制软件即可。另外，为了保证能够对分割出来的待修复地下管道进行旋转换姿操作，第一驱动模块和第二驱动模块采用大扭矩液压马达，当然采用大扭矩电机也能达到相同效果。另外，该实施例中，第一驱动模块和第二驱动模块采用的是同步工作方式，很显然在实际当中，可以根据单独使用第一驱动模块或者第二驱动模块对分割出来的待修复管道进行旋转换姿操作是否顺利，来选择第一驱动模块和第二驱动模块是采用同步工作还是非同步工作。

另外，该实施例中挡水环的数量为5个，很显然根据实际需要以及挡水环的尺寸大小可以选用其他数量个，比如2个、3个、4个、6个、7个等等。

实施例二：

其与实施例一的区别在于：所述第三工作机构包括三个沿径向设置在所述内多角套筒19外表面的带收缩口的筒体20，且所有的筒体20呈圆周均匀分布在所述内多角套筒19外表面，所述筒体20内沿轴向设置第一自动伸缩杆21，所述第一自动伸缩杆21的端部设置插杆22且所述插杆22的端部伸出所述筒体20的收缩口。

所述第三工作机构还包括沿径向设置在所述内多角套筒19外表面的第二自动伸缩杆23，所述第二自动伸缩杆23的端部设置承载板24，所述承载板24上沿所述内多角套筒19外的径向并排设置有钻头25、第三自动伸缩杆26和第六自动伸缩杆27，所述第三自动伸缩杆26端部沿轴向设置有润滑液喷头28，所述第六自动伸缩杆27端部设置所述第二快干水泥喷嘴4。

所述第一自动伸缩杆、第二自动伸缩杆、第三自动伸缩杆和第六自动伸缩杆均采用液压伸缩杆。

该实施例中，第三工作机构包括三个沿径向设置在内多角套筒外表面的带收缩口的桶体，很显然也可以选择其他数量个，但必须多余三个，比如四个、五个、六个等等。第一自动伸缩杆、第二自动伸缩杆、第三自动伸缩杆和第六自动伸缩杆均采用液压伸缩杆，当然也可以分别选择其他类型自动伸缩杆，比如电动伸缩杆或气动伸缩杆。

实施例三：

其与实施例二的区别在于：所述切割机构包括设置在相应轴座侧面的低速电机29，设置在所述低速电机29输出轴上的驱动齿轮30，通过轴承套设在相应转轴上的且与所述驱动齿轮30相配合的从动齿轮31，设置在所述从动齿轮31端面上的第四自动伸缩杆32，以及设置在所述第四自动伸缩杆32端部用于分割待修复地下管道1的混凝土切割机33，所述第一快干水泥喷嘴3设置在所述混凝土切割机33的外壳底部；所述第二工作机构上的切割机构的结构与所述第一工作机构上的切割机构的结构相同，不同之处在于：第一工作机构上的低速电机设置在第一轴座右侧面，其从动齿轮通过轴承套设在第一转轴上；而第二工作机构上的低速电机设置在第二轴座左侧面，其从动齿轮通过轴承套设在第二转轴上。所述第四自动伸缩杆32采用液压伸缩杆，很显然也可以选择电动伸缩杆或者气动伸缩杆。

实施例四：

其与实施例三的区别在于：所述第一顶紧模块11和第二顶紧模块17的结构相同，且包括通过轴承套设在所述第一转轴9或第二转轴15上的环形基座34，三个呈环形均布设置在所述环形基座34外表面上的第五自动伸缩杆35，设置在所述第五自动伸缩杆35端部且与地下管道1内表面相配合的的圆弧形压紧板36，以及开设在所述第一移动小车6或第二移动小车12上的用于允许最下方圆弧形压紧板36穿过的通孔37。

所述第五自动伸缩杆35采用液压伸缩杆。

所述圆弧形压紧板外圆弧表面上设置防滑层。

该实施例中，第五自动伸缩杆的数量为三个且呈环形均布设置在环形基座外表面上，很显然也可以选择更多个第五自动伸缩杆，比如4个、5个、6个等。第五自动伸缩杆采用液压伸缩杆，很显然也可以采用电动伸缩杆或气动伸缩杆。

实施例五：

所述小直径地下管道非开挖式修复设备的使用方法如下：

S1、根据待修复地下管道的规格定制相应尺寸的所述小直径地下管道非开挖式修复设备，使得所述小直径地下管道非开挖式修复设备的第一转轴和第二转轴的中心线与待修复地下管道的中心线相重合；

S2、将待修复地下管道内部附近的落土和淤泥清理干净，之后将第一工作机构从待修复地下管道一侧的窨井放入并移动到待修复地下管道旁，并将第二工作机构从待修复地下管道另一侧的窨井放入并移动到待修复地下管道旁，并通过正棱柱体与内多角套筒相配合的结构将第一转轴和第二转轴连接在一起，使其能够同步旋转，完成准备工作，且工作过程中全程利用监控机构对作业过程进行引导定位和施工状态监测；

S3、控制机构发出控制信号以使得第一顶紧模块和第二顶紧模块上的第五自动伸缩杆同步向四周伸出，最后将圆弧形压紧板顶紧在地下管道的内壁上，实现对整个修复设备的固定；

S4、控制机构发出控制信号以使得气体发生器向挡水气囊中充填气体，待挡水气囊完全将地下管道沿截面封堵完毕且气压传感器检测到挡水气囊内的压力达到规定值后停止向挡水气囊中充气，实现对待修复地下管道两端的封堵以避免作业过程中地下管道内突然出现水流影响作业；

S5、混凝土切割机在第四自动伸缩杆的带动下与地下管道内壁相接触，启动混凝土切割机将地下管道切穿，之后启动低速电机，低速电机通过驱动齿轮与从动齿轮的配合带动混凝土切割机旋转以完成对待修复地下管道的分离切割；完成切割后，首先关闭低速电机使得混凝土切割机停止旋转，之后缩回第四自动伸缩杆以使得混凝土切割机完全退出切割缝，最后关闭混凝土切割机，完成对待修复地下管道的分离切割作业；

S6、启动钻头和第二自动伸缩杆对分离切割出来的待修复地下管道进行钻孔作业，并利用单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，以使得钻头能够完成数量和位置与插杆的数量和位置相匹配的插孔，每当钻出一个插孔后利用第三自动伸缩杆将润滑液喷头插入插孔内并喷入润滑液，使得待修复地下管道与土壤之间形成润滑膜；

S7、单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，以使得所有插杆都能插入相对应的插孔内，之后关闭带动第一转轴和第二转轴同步旋转的驱动模块，并启动第一自动伸缩杆使得插杆插入相对应的插孔中；

S8、单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，进而带动分离切割处来的待修复地下管道旋转，并将待修复地下管道上的塌陷区旋转至侧面或底面；之后利用第二快干水泥喷嘴对所有插孔和塌陷变形部位进行充填修复，并利用低速电机带动第一块干水泥喷嘴对混凝土切割机切割的环形缝隙进行充填修复，完成整个修复工作；

S9、打开排气电磁阀将挡水气囊内的气体排出以结束挡水作业，并利用第一自动伸缩杆的缩回带动插杆从插孔中拔出，并利用第五自动伸缩杆的缩回带动第一顶紧模块和第二顶紧模块的圆弧形压紧板缩回复位，之后分别从待修复地下管道两侧的窨井将第一工作机构和第二工作机构提出地下管道，完成整个施工作业。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：包括位于待修复地下管道内部塌陷变形处一侧的第一工作机构，位于待修复地下管道内部塌陷变形处另一侧的第二工作机构，设置在所述第一工作机构和第二工作机构之间的第三工作机构，设置在所述第一工作机构和/或第二工作机构上用于对作业过程进行引导定位和施工状态监测的监控机构，分别设置在所述第一工作机构右侧和第二工作机构左侧用于对地下管道进行环形切割的切割机构，设置在所述切割机构上的第一快干水泥喷嘴，设置在所述第三工作机构上的第二快干水泥喷嘴，分别设置在所述第一工作机构左侧和第二工作机构右侧的用于临时挡水的挡水机构，以及位于地表的用于控制修复设备整体协调工作的控制机构；

所述第一工作机构包括第一移动小车，所述第一移动小车上部左侧设置第一驱动模块，所述第一驱动模块的输出轴通过第一联轴器与第一转轴相连接，所述第一移动小车上部右侧设置用于支承所述第一转轴的第一轴座，所述第一转轴上且位于所述第一轴座左侧位置通过轴承转动设置有第一顶紧模块，所述第一顶紧模块用于将所述第一转轴沿其轴线方向顶紧在待修复地下管道塌陷变形处一侧的完好地下管道的中心位置；

所述挡水机构包括挡水支撑架，设置在所述挡水支撑架外侧的挡水杆，设置在所述挡水杆外端的收纳槽，设置在所述收纳槽内的气体发生器，设置在所述收纳槽上且与所述气体发生器相配合的挡水气囊，设置在所述挡水气囊外壁上且与地下管道内壁相贴合的多个挡水环，与设置在所述收纳槽内壁上的气压传感器相连接的无线信号收发器，以及与所述无线信号收发器相配合的电池，所述气体发生器通过充气电磁阀与所述挡水气囊相连接，所述挡水气囊上设置有排气电磁阀。

2.根据权利要求1所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述第二工作机构包括第二移动小车，所述第二移动小车上部右侧设置第二驱动模块，所述第二驱动模块的输出轴通过第二联轴器与第二转轴相连接，所述第二移动小车上部左侧设置用于支承所述第二转轴的第二轴座，所述第二转轴上且位于所述第二轴座右侧位置通过轴承转动设置有第二顶紧模块，所述第二顶紧模块用于将所述第二转轴沿其轴线方向顶紧在待修复地下管道塌陷变形处另一侧的完好地下管道的中心位置。

3.根据权利要求2所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述第一转轴右端设置正棱柱体/内多角套筒，所述第二转轴左端设置与所述正棱柱体/内多角套筒相配合的内多角套筒/正棱柱体。

4.根据权利要求3所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述第三工作机构包括三个或三个以上沿径向设置在所述内多角套筒外表面的带收缩口的筒体，且所有的筒体呈圆周均匀分布在所述内多角套筒外表面，所述筒体内沿轴向设置第一自动伸缩杆，所述第一自动伸缩杆的端部设置插杆且所述插杆的端部伸出所述筒体的收缩口。

5.根据权利要求4所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述第三工作机构还包括沿径向设置在所述内多角套筒外表面的第二自动伸缩杆，所述第二自动伸缩杆的端部设置承载板，所述承载板上沿所述内多角套筒外的径向并排设置有钻头、第三自动伸缩杆和第六自动伸缩杆，所述第三自动伸缩杆端部沿轴向设置有润滑液喷头，所述第六自动伸缩杆端部设置所述第二快干水泥喷嘴。

6.根据权利要求5所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述切割机构包括设置在所述第一轴座右侧面或第二轴座左侧面的低速电机，设置在所述低速电机输出轴上的驱动齿轮，通过轴承套设在所述第一转轴或第二转轴上的且与所述驱动齿轮相配合的从动齿轮，设置在所述从动齿轮端面上的第四自动伸缩杆，以及设置在所述第四自动伸缩杆端部用于分割待修复地下管道的混凝土切割机，所述第一块干水泥喷嘴设置在所述混凝土切割机的外壳底部。

7.根据权利要求6所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述第一顶紧模块和第二顶紧模块的结构相同，且包括通过轴承套设在所述第一转轴或第二转轴上的环形基座，三个或三个以上呈环形均布设置在所述环形基座外表面上的第五自动伸缩杆，设置在所述第五自动伸缩杆端部且与地下管道内表面相配合的的圆弧形压紧板，以及开设在所述第一移动小车或第二移动小车上的用于允许最下方圆弧形压紧板穿过的通孔。

8.根据权利要求7所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述监控机构包括设置在所述第一轴座上和/或第二轴座上的支架和设置在所述支架上的摄像头。

9.根据权利要求8所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述控制机构为计算机、平板电脑或者智能手机。

10.根据权利要求9所述的小直径地下管道非开挖式修复设备，其特征在于：所述小直径地下管道非开挖式修复设备的使用方法如下：

S1、根据待修复地下管道的规格定制相应尺寸的所述小直径地下管道非开挖式修复设备，使得所述小直径地下管道非开挖式修复设备的第一转轴和第二转轴的中心线与待修复地下管道的中心线相重合；

S2、将待修复地下管道内部附近的落土和淤泥清理干净，之后将第一工作机构从待修复地下管道一侧的窨井放入并移动到待修复地下管道旁，并将第二工作机构从待修复地下管道另一侧的窨井放入并移动到待修复地下管道旁，并通过正棱柱体与内多角套筒相配合的结构将第一转轴和第二转轴连接在一起，使其能够同步旋转，完成准备工作，且工作过程中全程利用监控机构对作业过程进行引导定位和施工状态监测；

S3、控制机构发出控制信号以使得第一顶紧模块和第二顶紧模块上的第五自动伸缩杆同步向四周伸出，最后将圆弧形压紧板顶紧在地下管道的内壁上，实现对整个修复设备的固定；

S4、控制机构发出控制信号以使得气体发生器向挡水气囊中充填气体，待挡水气囊完全将地下管道沿截面封堵完毕且气压传感器检测到挡水气囊内的压力达到规定值后停止向挡水气囊中充气，实现对待修复地下管道两端的封堵以避免作业过程中地下管道内突然出现水流影响作业；

S5、混凝土切割机在第四自动伸缩杆的带动下与地下管道内壁相接触，启动混凝土切割机将地下管道切穿，之后启动低速电机，低速电机通过驱动齿轮与从动齿轮的配合带动混凝土切割机旋转以完成对待修复地下管道的分离切割；完成切割后，首先关闭低速电机使得混凝土切割机停止旋转，之后缩回第四自动伸缩杆以使得混凝土切割机完全退出切割缝，最后关闭混凝土切割机，完成对待修复地下管道的分离切割作业；

S6、启动钻头和第二自动伸缩杆对分离切割出来的待修复地下管道进行钻孔作业，并利用单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，以使得钻头能够完成数量和位置与插杆的数量和位置相匹配的插孔，每当钻出一个插孔后利用第三自动伸缩杆将润滑液喷头插入插孔内并喷入润滑液，使得待修复地下管道与土壤之间形成润滑膜；

S7、单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，以使得所有插杆都能插入相对应的插孔内，之后关闭带动第一转轴和第二转轴同步旋转的驱动模块，并启动第一自动伸缩杆使得插杆插入相对应的插孔中；

S8、单独启动第一驱动模块或第二驱动模块，或者同步启动第一驱动模块和第二驱动模块带动第一转轴和第二转轴同步旋转，进而带动分离切割处来的待修复地下管道旋转，并将待修复地下管道上的塌陷区旋转至侧面或底面；之后利用第二快干水泥喷嘴对所有插孔和塌陷变形部位进行充填修复，并利用低速电机带动第一块干水泥喷嘴对混凝土切割机切割的环形缝隙进行充填修复，完成整个修复工作；

S9、打开排气电磁阀将挡水气囊内的气体排出以结束挡水作业，并利用第一自动伸缩杆的缩回带动插杆从插孔中拔出，并利用第五自动伸缩杆的缩回带动第一顶紧模块和第二顶紧模块的圆弧形压紧板缩回复位，之后分别从待修复地下管道两侧的窨井将第一工作机构和第二工作机构提出地下管道，完成整个施工作业。