CN110645441A - 一种下水管道非开挖修复装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下水管道非开挖修复装置，其技术方案要点是：包括底座、处在底座上方的安装平台，安装平台朝向底座的侧面上设有两个安装座，两个安装座分别靠近安装平台的两端，底座上固定设有两个气缸，两个气缸的输出轴均朝上设置且分别连接有支撑杆，两个支撑杆远离相应气缸的一端分别铰接在两个安装座上，安装座中设有固定支撑杆的固定件，安装平台背离底座的侧面上设有导向滑轨。通过改变导向滑轨与底座之间的距离、改变导向滑轨与水平面之间的角度，对导向滑轨与待修管道之间的位置进行校准，使得放置在导向滑轨上的短管的中心轴能够与处在待修管道内的短管的中心轴处在同一直线上，方便操作人员进行焊接工作，从而提高焊接的质量。

Description

一种下水管道非开挖修复装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下管线施工技术领域，特别涉及一种下水管道非开挖修复装置及其施工方法。

背景技术

非开挖是利用各种岩土钻掘设备和技术手段，通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下，敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，不会阻碍交通，不会破坏绿地、植被，不会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响，因此具有较高的社会经济效果。

当地下管线出现局部的破裂，并且地下管线的排水压力不大时，可以采用非开挖中的短管内衬修复技术。短管内衬修复技术是在待修管道的两端分别挖出两个作业井，通过一作业井依次将短管输送到待修管道内，再利用另一作业井中设置的牵引装置牵引短管前行，在短管输送过程中，通过焊接将后一短管与前一短管连接到一起，最后形成一条与待修管道等长的新管道，最后在新管道和待修管道之间注浆填充，从而实现对待修管道的修复。

为得到密封性能良好的新管道，相邻短管之间在焊接时需要两个短管尽可能地相互平行，但由于作业井为减少对道路的影响开设得比较小，一般而言只能有一个操作人员处在作业井中来进行短管的焊接，导致操作人员既要进行短管的定位又要进行焊接工作，很容易出现差错，导致新管道的质量不佳，影响到后续的实际使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种下水管道非开挖修复装置，其通过设置可以调节位置的导向滑轨，方便对短管进行定位，以达到提高焊接质量的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种下水管道非开挖修复装置，包括底座、处在底座上方的安装平台，所述安装平台朝向底座的侧面上设有两个安装座，两个安装座分别靠近安装平台的两端，所述底座上固定设有两个气缸，两个气缸的输出轴均朝上设置且分别连接有支撑杆，两个支撑杆远离相应气缸的一端分别铰接在两个安装座上，所述安装座中设有固定支撑杆的固定件，所述安装平台背离底座的侧面上设有用于放置短管的导向滑轨。

通过上述技术方案，当两个气缸同步进行升降相同的距离时，能够改变导向滑轨与底座之间的距离；而仅一个气缸的输出轴进行升降时，安装平台为适应两个气缸的输出轴的高度差发生倾斜，从而能够改变导向滑轨与水平面之间的角度，方便导向滑轨与待修管道之间进行校准，使得放置在导向滑轨上的短管的中心轴能够与处在待修管道内的短管的中心轴处在同一直线上，方便操作人员进行焊接工作，从而提高焊接的质量。

优选的，所述安装平台上还设有支架，所述支架处在导向滑轨的一侧，所述支架上铰接有转动臂，所述转动臂远离支架的一端上设有加热板，所述加热板垂直于导向滑轨设置，所述导向滑轨上设有供加热板进入的避让槽，所述支架上设有驱动转动臂转动的电机。

通过上述技术方案，两个短管分别处在避让槽的两侧，将加热板转动到避让槽中，使两个短管相对的端部分别抵在加热板的两侧上，加热板通电放热，使两个短管相对的端面受热熔化，转开加热板后将两个短管压紧，即可使两个短管紧密熔合为一体，使伸入到待修管道内的短管焊接成为一体化的新管道，确保新管道的密封性能，并且减少操作人员的工作。

优选的，所述安装平台上还设有液压缸，所述液压缸处在导向滑轨的一端上，且液压缸的输出轴朝向导向滑轨，所述液压缸的输出轴上设有用于与短管接触的推动板。

通过上述技术方案，由液压缸来驱动短管在导向滑轨上的移动，一方面能够使两个短管在焊接时提供足够的压力，使短管焊接的效果更好，另一方面液压缸也能对整个新管道提供一定的推动力，帮助新管道在待修管道内移动。

优选的，所述安装平台内设有空腔，所述空腔中设有转动杆和阻挡板，所述转动杆转动连接在空腔中，所述转动杆上同轴连接有第一齿轮，所述阻挡板朝向第一齿轮的侧壁上设有第一齿条，所述第一齿条与第一齿轮啮合连接，所述避让槽的槽底上开设有供阻挡板通过的通槽，所述通槽处在避让槽靠近液压缸的一侧。

通过上述技术方案，安装平台在完成调试后，导向滑轨可能出现远离液压缸的一端倾斜朝下地情况，短管在导向滑轨上可能出现斜向下滑动，此时可以转动转动杆来控制阻挡板的位置。当阻挡板远离空腔的端部穿过通槽并处在避让槽内时，阻挡板能够限制处在避让槽靠近液压缸一侧的短管向避让槽另一侧上的导向滑轨移动，避免短管与新管道的端部过于接近或是直接接触，使加热板能够顺利进入到避让槽中，从而能够使后续短管与新管道之间的焊接工作能够展开。

优选的，所述液压缸的输出轴上还设有传动杆，所述传动杆远离液压缸输出轴的一端朝向安装平台并连接有第三齿条，所述第三齿条的长度方向与液压缸的输出轴的伸缩方向相同，所述安装平台上转动连接有第三齿轮，所述第三齿轮与第三齿条啮合连接；所述转动杆上还同轴连接有第二齿轮，所述安装平台内滑动连接有第二齿条，第二齿条的一端与第二齿轮啮合连接，第二齿条的另一端与第三齿轮啮合连接，所述第二齿条与第三齿条平行设置。

通过上述技术方案，液压缸的输出轴在伸长时，即推动板靠近短管时，传动杆上的第三齿条带动第三齿轮转动，第三齿轮的转动带动第三齿条的滑动，第三齿条再通过第二齿轮带动转动杆的转动，从而控制阻挡板下降，使阻挡板不再阻挡短管向新管道一侧的移动路径上；而当液压缸完成推动并开始复位时，阻挡板重新升起并再次限制后续放置到导向滑轨上的短管的移动。通过液压缸来驱动阻挡板的升降，减少额外驱动源的设置，降低设备的成本，并且使结构之间的运动同步，减少操作误差的出现。

优选的，所述导向滑轨包括两个对称设置的导向条，两个导向条相对的侧面为斜面且斜面朝向背离安装平台的一侧，所述安装平台上转动连接有双向丝杆，所述双向丝杆的两端分别螺纹连接在两个导向条中，所述导向条滑动连接在安装平台上，所述导向条的滑动方向与双向丝杆的长度方向相同。

通过上述技术方案，双向丝杆的转动带动两个导向条之间相互远离或是相互靠近，方便导向滑轨根据放置的短管的直径进行自身的调整，使各种不同直径的短管均能够稳定地放置到导向滑轨上。

优选的，所述双向丝杆的一端上设有把手，所述把手可拆卸地连接在双向丝杆上。

通过上述技术方案，由于双向丝杆的传动特性，当完成两个导向条之间的距离调节之后，将把手从双向丝杆上拆下，双向丝杆就难以再被转动起来，使导向条的位置稳定地保持下去，不易在施工过程中出现移动。

优选的，两个导向条之间设有若干导向杆，若干导向杆均与双向丝杆平行设置，导向杆的一端固定在一个导向条上，导向杆的另一端贯穿另一个导向条。

通过上述技术方案，导向条的长度较长，单一的双向丝杆在带动导向条移动时容易导致导向条出现偏斜，因此设置若干导向杆来引导导向条的移动，使两个导向条能够始终保持平行。

本发明的另一目的是提供一种下水管道非开挖修复的施工方法，其具有操作人员的工作负担小的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种下水管道非开挖修复的施工方法，使用了上述的定位机构，其包括如下步骤：

S1,在待修管道的两端挖掘出两个作业井，一个作业井中安装牵引装置，另一个作业井中安装定位机构；

S2，将一个短管放置到导向滑轨上，调节双向丝杆以改变导向滑轨的形状，使短管能够更稳定地放置在导向滑轨上，再通过两个气缸的同步升降使短管与待修管道接近同一高度，分别对两个气缸进行微调，使短管与待修管道平行，短管与待修管道的端口相对；

S3，启到液压缸，将短管的一端推入到待修管道中，当推动板移动到避让槽远离液压缸的侧壁时，液压缸复位，并将短管与牵引装置连接到一起；

S4，在导向滑轨上放入另一个短管，电机启动，加热板翻转到两个短管之间并开始加热，液压缸将后一个短管推到加热板上，加热板同时加热两个短管，加热板复位后，液压缸继续推到后一个短管，使后一个短管和前一个短管通过挤压融合到一起；

S5，液压缸继续推动，并且牵引装置启动，在推力和拉力的共同作用下，融合到一起的新管道继续进入待修管道中，直到推动板移动到避让槽远离液压缸的侧壁位置，液压缸复位，牵引装置停止；

S6，重复S4-S5的步骤依次完成后续短管的焊接、移动，直到新管道从安装牵引装置的工作井中伸出；

S7，拆掉牵引装置和定位机构，对新管道、待修管道之间的空隙进行注浆填充。

通过上述技术方案，操作人员在完成对定位机构的调节之后，只需要对短管放置到导向滑轨上进行引导，而对短管的焊接、移动的操作均可由液压缸、电机通过数控技术自动完成，大大减轻操作人员的工作强度。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1.通过设置气缸和支撑杆，方便对安装平台的位置进行调节，使得导向滑轨上的短管与待修管道对准，有利于后续短管焊接的质量；

2.通过设置加热板和电机的配合，方便对短管之间进行焊接，减少操作人员的工作；

3.通过设置液压缸和阻挡板的配合，减少驱动源的设置，方便对短管的位置进行控制，有利于焊接工作的进行；

4.通过设置步骤简明的施工方法，大大减少操作人员在安装短管的过程中需要进行的操作，为操作人员减负，使操作人员能够将注意力集中到对设备运行的监督上，减少差错的出现。

附图说明

图1为实施例1的整体结构示意图；

图2为实施例1中的支撑杆与安装座之间的连接关系示意图；

图3为实施例1中两个导向条相互远离时的结构示意图；

图4为实施例1中的局部剖视图；

图5为图4中A的放大图。

附图标记：1、底座；2、安装平台；3、安装座；4、固定件；5、空腔；6、气缸；7、支撑杆；8、导向滑轨；9、导向条；10、通槽；11、导向杆；12、双向丝杆；13、把手；14、避让槽；15、支架；16、转动臂；17、电机；18、加热板；19、液压缸；20、推动板；21、转动杆；22、阻挡板；23、传动杆；24、第一齿轮；25、第二齿轮；26、第三齿轮；27、第一齿条；28、第二齿条；29、第三齿条。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种下水管道非开挖修复装置，如图1所示，包括底座1和安装平台2，底座1上通过螺栓安装有两个气缸6，两个气缸6的输出轴上均同轴连接有支撑杆7，两个支撑杆7共同将安装平台2支撑在底座1的上方，安装平台2背离底座1的表面上沿两个支撑杆7的排布方向依次设有液压缸19和导向滑轨8，导向滑轨8长度方向与两个支撑杆7的排布方向平行，液压缸19的输出轴朝向导向滑轨8的端部且安装有推动板20。

参见图1、图2，安装平台2朝向底座1的侧面上设有两个安装座3，两个安装座3分别靠近安装平台2的两端且与两个支撑杆7一一对应，安装座3中设有连接支撑杆7的铰接杆以及用于固定支撑杆7的固定件4。安装座3由两个铰耳构成，支撑杆7远离气缸6的一端处在相应安装座3的两个铰耳之间，且支撑杆7的侧壁与铰耳相接触。铰接杆依次穿过一个铰耳、支撑杆7和另一个铰耳，使得支撑杆7转动连接在相应的安装座3中。铰接杆的两端上均设有螺纹，固定件4为螺母，通过将螺母螺纹连接在铰接杆的两端上来限制铰接杆脱出。当固定件4向铰耳一侧拧紧时，将铰耳抵紧在支撑杆7的相应侧壁上，通过增大摩擦力来限制支撑杆7的转动，从而实现支撑杆7与安装座3的固定。

参见图1、图3，导向滑轨8包括两个对称设置的导向条9、连接在导向条9之间的两个导向杆11，导向杆11的长度方向垂直于导向条9的长度方向，两个导向杆11分别处在导向条9的两端上，导向杆11的一端固定在一个导向条9内部，导向杆11的另一端贯穿另一个导向条9。导向条9滑动连接在安装平台2上，导向条9的滑动方向垂直于导向条9的长度方向，两个导向条9相对的侧面为斜面且斜面朝向背离安装平台2的一侧。结合图4，导向条9的中部上均设有避让槽14，避让槽14的槽底上开设有通槽10，通槽10在导向条9相对的侧壁上开设有开口。安装平台2上转动连接有双向丝杆12，双向丝杆12的两端分别螺纹连接在两个导向条9中，导向条9的滑动方向与双向丝杆12的长度方向相同。双向丝杆12的一端上设有把手13，把手13可拆卸地连接在双向丝杆12上。

参见图3、图4，安装平台2上还设有支架15，支架15处在导向条9背离导向条9侧面的一侧上。支架15远离安装平台2的一端上铰接有转动臂16，转动臂16远离支架15的一端上固定有加热板18，加热板18垂直于导向滑轨8设置。支架15上设有驱动转动臂16转动的电机17，电机17的输出轴与转动臂16的铰接轴同轴连接。当电机17带动转动臂16向导向条9一侧转动时，加热板18的一端转入到避让槽14中，加热板18背离液压缸19的侧壁贴靠在避让槽14远离液压缸19的侧壁上。

参见图4、图5，安装平台2内设有空腔5，空腔5中设有转动杆21和阻挡板22，转动杆21转动连接在空腔5中，且转动杆21上同轴连接有第一齿轮24，阻挡板22朝向第一齿轮24的侧壁上设有第一齿条27，第一齿条27与第一齿轮24啮合连接，阻挡板22的一端依次穿过安装平台2的上表面、通槽10并进入到避让槽14中，阻挡板22处在加热板18靠近液压缸19的一侧。液压缸19的输出轴上还设有传动杆23，传动杆23远离液压缸19输出轴的一端穿过安装平台2上表面并进入到空腔5中，传动杆23的该端部上连接有第三齿条29，第三齿条29的长度方向与液压缸19的输出轴的伸缩方向相同，第三齿条29上的齿朝向地面一侧，空腔5的中部转动连接有第三齿轮26，第三齿轮26与第三齿条29啮合连接。空腔5的底部上滑动连接有第二齿条28，第二齿条28与第三齿条29平行设置，第二齿条28的一端与第三齿轮26啮合连接，第二齿条28的另一端延伸到转动杆21的下方，转动杆21在第二齿条28的正上方位置上设有与第二齿条28啮合连接的第二齿轮25。

实施例2：一种下水管道非开挖修复的施工方法，使用了上述的定位机构，其包括如下步骤：

S1,在待修管道的两端挖掘出两个作业井，一个作业井中安装牵引装置，另一个作业井中安装定位机构；

S2，将一个短管放置到导向滑轨8上，调节双向丝杆12以改变导向滑轨8的形状，使短管能够更稳定地放置在导向滑轨8上，再通过两个气缸6的同步升降使短管与待修管道接近同一高度，分别对两个气缸6进行微调，使短管与待修管道平行，短管与待修管道的端口相对；

S3，启到液压缸19，将短管的一端推入到待修管道中，当推动板20移动到避让槽14远离液压缸19的侧壁时，液压缸19复位，并将短管与牵引装置连接到一起；

S4，在导向滑轨8上放入另一个短管，电机17启动，加热板18翻转到两个短管之间并开始加热，液压缸19将后一个短管推到加热板18上，加热板18同时加热两个短管，加热板18复位后，液压缸19继续推到后一个短管，使后一个短管和前一个短管通过挤压融合到一起；

S5，液压缸19继续推动，并且牵引装置启动，在推力和拉力的共同作用下，融合到一起的新管道继续向待修管道内移动，直到推动板20移动到避让槽14远离液压缸19的侧壁位置，液压缸19复位，牵引装置停止；

S6，重复S4-S5的步骤依次完成后续短管的焊接、移动，直到新管道从安装牵引装置的工作井中伸出；

S7，拆掉牵引装置和定位机构，对新管道、待修管道之间的空隙进行注浆填充。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (9)

1.一种下水管道非开挖修复装置，其特征是：包括定位机构，所述定位机构包括底座(1)、处在底座(1)上方的安装平台(2)，所述安装平台(2)朝向底座(1)的侧面上设有两个安装座(3)，两个安装座(3)分别靠近安装平台(2)的两端，所述底座(1)上固定设有两个气缸(6)，两个气缸(6)的输出轴均朝上设置且分别连接有支撑杆(7)，两个支撑杆(7)远离相应气缸(6)的一端分别铰接在两个安装座(3)上，所述安装座(3)中设有固定支撑杆(7)的固定件(4)，所述安装平台(2)背离底座(1)的侧面上设有用于放置短管的导向滑轨(8)。

2.根据权利要求1所述的一种下水管道非开挖修复装置，其特征是：所述安装平台(2)上还设有支架(15)，所述支架(15)处在导向滑轨(8)的一侧，所述支架(15)上铰接有转动臂(16)，所述转动臂(16)远离支架(15)的一端上设有加热板(18)，所述加热板(18)垂直于导向滑轨(8)设置，所述导向滑轨(8)上设有供加热板(18)进入的避让槽(14)，所述支架(15)上设有驱动转动臂(16)转动的电机(17)。

3.根据权利要求2所述的一种下水管道非开挖修复装置，其特征是：所述安装平台(2)上还设有液压缸(19)，所述液压缸(19)处在导向滑轨(8)的一端上，且液压缸(19)的输出轴朝向导向滑轨(8)，所述液压缸(19)的输出轴上设有用于与短管接触的推动板(20)。

4.根据权利要求3所述的一种下水管道非开挖修复装置，其特征是：所述安装平台(2)内设有空腔(5)，所述空腔(5)中设有转动杆(21)和阻挡板(22)，所述转动杆(21)转动连接在空腔(5)中，所述转动杆(21)上同轴连接有第一齿轮(24)，所述阻挡板(22)朝向第一齿轮(24)的侧壁上设有第一齿条(27)，所述第一齿条(27)与第一齿轮(24)啮合连接，所述避让槽(14)的槽底上开设有供阻挡板(22)通过的通槽(10)，所述通槽(10)处在避让槽(14)靠近液压缸(19)的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种下水管道非开挖修复装置，其特征是：所述液压缸(19)的输出轴上还设有传动杆(23)，所述传动杆(23)远离液压缸(19)输出轴的一端朝向安装平台(2)并连接有第三齿条(29)，所述第三齿条(29)的长度方向与液压缸(19)的输出轴的伸缩方向相同，所述安装平台(2)上转动连接有第三齿轮(26)，所述第三齿轮(26)与第三齿条(29)啮合连接；所述转动杆(21)上还同轴连接有第二齿轮(25)，所述安装平台(2)内滑动连接有第二齿条(28)，第二齿条(28)的一端与第二齿轮(25)啮合连接，第二齿条(28)的另一端与第三齿轮(26)啮合连接，所述第二齿条(28)与第三齿条(29)平行设置。

6.根据权利要求1所述的一种下水管道非开挖修复装置，其特征是：所述导向滑轨(8)包括两个对称设置的导向条(9)，两个导向条(9)相对的侧面为斜面且斜面朝向背离安装平台(2)的一侧，所述安装平台(2)上转动连接有双向丝杆(12)，所述双向丝杆(12)的两端分别螺纹连接在两个导向条(9)中，所述导向条(9)滑动连接在安装平台(2)上，所述导向条(9)的滑动方向与双向丝杆(12)的长度方向相同。

7.根据权利要求6所述的一种下水管道非开挖修复装置，其特征是：所述双向丝杆(12)的一端上设有把手(13)，所述把手(13)可拆卸地连接在双向丝杆(12)上。

8.根据权利要求6所述的一种下水管道非开挖修复装置，其特征是：两个导向条(9)之间设有若干导向杆(11)，若干导向杆(11)均与双向丝杆(12)平行设置，导向杆(11)的一端固定在一个导向条(9)上，导向杆(11)的另一端贯穿另一个导向条(9)。

9.一种下水管道非开挖修复的施工方法，其特征是：使用了上述的定位机构，其包括如下步骤：

S1,在待修管道的两端挖掘出两个作业井，一个作业井中安装牵引装置，另一个作业井中安装定位机构；

S2，将一个短管放置到导向滑轨(8)上，调节双向丝杆(12)以改变导向滑轨(8)的形状，使短管能够更稳定地放置在导向滑轨(8)上，再通过两个气缸(6)的同步升降使短管与待修管道接近同一高度，分别对两个气缸(6)进行微调，使短管与待修管道平行，短管与待修管道的端口相对；

S3，启到液压缸(19)，将短管的一端推入到待修管道中，当推动板(20)移动到避让槽(14)远离液压缸(19)的侧壁时，液压缸(19)复位，并将短管与牵引装置连接到一起；

S4，在导向滑轨(8)上放入另一个短管，电机(17)启动，加热板(18)翻转到两个短管之间并开始加热，液压缸(19)将后一个短管推到加热板(18)上，加热板(18)同时加热两个短管，加热板(18)复位后，液压缸(19)继续推到后一个短管，使后一个短管和前一个短管通过挤压融合到一起；

S5，液压缸（19）继续推动，并且牵引装置启动，在推力和拉力的共同作用下，融合到一起的新管道继续进入待修管道中，直到推动板(20)移动到避让槽(14)远离液压缸(19)的侧壁位置，液压缸(19)复位，牵引装置停止；

S6，重复S4-S5的步骤依次完成后续短管的焊接、移动，直到新管道从安装牵引装置的工作井中伸出；

S7，拆掉牵引装置和定位机构，对新管道、待修管道之间的空隙进行注浆填充。

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