CN113145244B - 一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头及方法，破碎头主体上设置有用于切割破碎的刀头，所述破碎头主体的头部滑动安装有保护罩结构，所述保护罩结构的内部设置有套管，所述套管与破碎头主体固定相连，所述套管的一端加工有主滑槽，在套管的另一端内侧壁上呈反向对称加工有组合滑道结构，所述组合滑道结构的内部通过滑动配合有弹性解锁件，所述弹性解锁件的一端连接有主绳索，另一端连接有副绳索，所述副绳索与保护罩结构相连。可在不新增检查井的情况下用于刚性管材和柔性管材直接相接的管道的裂管施工。

Description

一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头及方法

技术领域

本发明涉及管道修复施工技术领域，特别是涉及一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头及方法。

背景技术

碎（裂）管法是城市排水管道修复的一种常用方法，可一定程度上减少开挖，对城市交通、文明影响较小。

参见图1为施工原理图，具体施工时，对于钢筋混凝土等刚性管材，一般使用胀裂的破碎头将原有管道胀碎，对于双壁波纹管等柔性管材，一般在破碎头前部焊接刀片进行切割破碎。但由于部分管道埋设时质量控制不严格，导致存在刚性管材（如混凝土管）和柔性管材（如双壁波纹管）直接相接的现象（一般设计上是不允许的，但在老管网里存在）。这样胀裂和切割的破碎头都不适用，一般采取在管材变换位置新建检查井的方法解决该问题，但缺点是增加了开挖量、拉长了工期、增加了修复费用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头及方法，可在不新增检查井的情况下用于刚性管材和柔性管材直接相接的管道的裂管施工，尤其适用于两个检查井之间刚性和柔性管材交替的管段，其有效的提高了工作效率，减小了管道修复施工量。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，它包括破碎头主体，所述破碎头主体上设置有用于切割破碎的刀头，所述破碎头主体的头部滑动安装有保护罩结构，所述保护罩结构的内部设置有套管，所述套管与破碎头主体固定相连，所述套管的一端加工有主滑槽，在套管的另一端内侧壁上呈反向对称加工有组合滑道结构，所述组合滑道结构的内部通过滑动配合有弹性解锁件，所述弹性解锁件的一端连接有主绳索，另一端连接有副绳索，所述副绳索与保护罩结构相连。

所述破碎头主体包括设置在其头部的弧形头，所述弧形头的前端中心部位固定有连接柱，所述连接柱的外圆周上，并沿着其轴线方向均布加工有多道凹槽，所述刀头至少有两把，并呈均布固定在弧形头的外壁上。

所述保护罩结构包括用于和破碎头主体相配合的空腔，所述空腔的头部设置有弧形腔，所述弧形腔与破碎头主体的弧形头相配合，所述弧形腔的头部设置有滑套管，所述滑套管与破碎头主体的连接柱构成滑动配合，所述弧形腔上设置有多道切割槽，所述切割槽与破碎头主体上的刀头相配合，并保证刀头能够顺利穿过。

所述滑套管的内壁上设置有多道均布的并沿其轴向布置的限位凸起，所述限位凸起与连接柱上的凹槽相配合并防止两者相对转动。

所述滑套管上加工有贯穿布置的预留孔，所述预留孔上贯穿安装有横杆，所述横杆贯穿套管上的主滑槽，并能够沿着主滑槽滑动。

所述组合滑道结构包括加工在套管内部的弧形滑道，所述弧形滑道的两端通过直滑道相连，所述弧形滑道和直滑道都不贯穿套管，在弧形滑道的中间部位加工有锁定孔，所述弹性解锁件与弧形滑道和直滑道构成滑动导向配合，所述弧形滑道靠近主滑槽的一端尾部设置有弹片，所述弹片使得弹性解锁件只能沿着弧形滑道滑动到远离主滑槽的一端。

所述弧形滑道和直滑道采用T型滑道结构，使得弹性解锁件在其内部滑动而不至于脱落；所述锁定孔靠近主滑槽的一端壁厚大于其另一端的壁厚，以保证锁定孔限位孔卡住弹性解锁件，同时便于弹性解锁件沿着弧形滑道滑动。

所述弹性解锁件包括U型卡簧，在U 型卡簧的两个端头部位固定有环状凸起，所述环状凸起与组合滑道结构的弧形滑道和直滑道相配合，并使得弹性解锁件始终沿着组合滑道结构滑动而不发生脱落。

所述U型卡簧的开口端与主绳索相连，另一端与副绳索相连，进而使得在拉动主绳索带动弹性解锁件在组合滑道结构内部滑动时，同步带动另一端与之连接的保护罩结构沿着主滑槽滑动，从而使得保护罩结构相对于破碎头主体移动，实现包裹刀头和露出刀头的目的。

柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头进行裂管施工的方法，包括以下步骤：

当两个检查井之间刚性管材和柔性管材直接相接且需要进行裂管施工时，施工方法如下：

步骤一：在待裂管修复的两座检查井之间穿驱动杆，同步在驱动杆中穿入主绳索，主绳索的一端位于裂管的接收井，另一端和弹性解锁件的开口端相连接；

步骤二：逐步在工作井内安装已经组装好的套管和弹性解锁件，并将保护罩结构套装在套管的外部，并在保护罩结构的预留孔处穿横杆，并将弹性解锁件通过副绳索与横杆相连接，然后安装破碎头主体，将破碎头主体通过套管与驱动杆刚性连接，保证两者不会发生相对位移，保护罩结构套装在构件破碎头主体上，起到保护的作用，保护罩结构在横杆和主滑槽的约束下能够沿套管的主滑槽滑动；

步骤三：开始进行裂管施工，如刚开始段是柔性管材，则在接收井端拉动弹性解锁件的主绳索，使弹性解锁件由处于锁定孔的位置，沿组合滑道结构的弧形滑道滑动到远离弹片的一端，并使得弹性解锁件解除锁定，进而解除保护罩结构的锁定，再拉动驱动杆，此时保护罩结构将在旧管道端头推动下沿着主滑槽滑动，直到其与破碎头主体相配合，使得刀头从切割槽完全露出，然后拉动驱动杆，通过刀头切割旧管道，并在破碎头主体后侧顶进新管材；

步骤四：开始进行裂管施工，如刚开始段是刚性管材，则在接收井端拉动主绳索，通过主绳索带动弹性解锁件，并通过弹性解锁件和副绳索同步带动保护罩结构沿着主滑槽滑动，当弹性解锁件滑动到锁定孔的位置时，弹性解锁件将处于锁定状态，此时保护罩结构也移动到远离破碎头主体的一端，并使得保护罩结构完全罩住破碎头主体，进而对刀头进行保护，然后拉动驱动杆，通过保护罩结构胀裂旧管道，并在在破碎头主体后侧顶进新管材。

本发明有如下有益效果：

1、通过本发明的施工方法，可在不新增检查井的情况下用于刚性管材和柔性管材直接相接的管道的裂管施工，尤其适用于两个检查井之间刚性和柔性管材交替的管段，其有效的提高了工作效率，减小了管道修复施工量。

2、通过上述的破碎头主体能够用于对柔性管材进行裂管施工。具体工作过程中，通过刀头能够对柔性管材进行切割。

3、通过上述的预留孔能够用于限位安装横杆，并保证横杆能够沿着主滑槽滑动。

4、通过上述的组合滑道结构能够用于控制弹性解锁件的滑动，进而实现保护罩结构位置的锁定和解锁，进而来切换不同的工作状态，以适应不同类型管道的裂管施工。

附图说明

图1为裂管法施工原理图。

图2为本发明的破碎头主体主视图。

图3为本发明的破碎头主体右视图。

图4为本发明的保护罩结构主视图。

图5为本发明的保护罩结构右视图。

图6为本发明的套管主剖视图。

图7为本发明的套管后剖视图。

图8为本发明的套管整体结构图。

图9为本发明的弹性解锁件主视图。

图10为本发明的弹性解锁件和套管装配之后的主视图。

图11为本发明的弹性解锁件、套管和破碎头主体装配之后的主视图。

图12为本发明的弹性解锁件、套管、破碎头主体和保护罩结构装配之后的用于刚性管材裂管的使用状态图。

图13为本发明的弹性解锁件、套管、破碎头主体和保护罩结构装配之后的用于柔性管材裂管的使用状态图。

图14为本发明在正常使用过程中的状态图。

图中：连接柱1、凹槽2、刀头3、弧形头4、破碎头主体5、保护罩结构6、空腔7、弧形腔8、滑套管9、预留孔10、横杆11、限位凸起12、切割槽13、套管14、主滑槽15、弧形滑道16、锁定孔17、直滑道18、弹片19、弹性解锁件20、副绳索21、环状凸起22、主绳索23、驱动杆24、旧管道25。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

如图2-14，一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，它包括破碎头主体5，所述破碎头主体5上设置有用于切割破碎的刀头3，所述破碎头主体5的头部滑动安装有保护罩结构6，所述保护罩结构6的内部设置有套管14，所述套管14与破碎头主体5固定相连，所述套管14的一端加工有主滑槽15，在套管14的另一端内侧壁上呈反向对称加工有组合滑道结构，所述组合滑道结构的内部通过滑动配合有弹性解锁件20，所述弹性解锁件20的一端连接有主绳索23，另一端连接有副绳索21，所述副绳索21与保护罩结构6相连。通过采用上述结构的破碎头能够用于

进一步的，所述破碎头主体5包括设置在其头部的弧形头4，所述弧形头4的前端中心部位固定有连接柱1，所述连接柱1的外圆周上，并沿着其轴线方向均布加工有多道凹槽2，所述刀头3至少有两把，并呈均布固定在弧形头4的外壁上。通过上述的破碎头主体5能够用于对柔性管材进行裂管施工。具体工作过程中，通过刀头3能够对柔性管材进行切割。

进一步的，所述保护罩结构6包括用于和破碎头主体5相配合的空腔7，所述空腔7的头部设置有弧形腔8，所述弧形腔8与破碎头主体5的弧形头4相配合，所述弧形腔8的头部设置有滑套管9，所述滑套管9与破碎头主体5的连接柱1构成滑动配合，所述弧形腔8上设置有多道切割槽13，所述切割槽13与破碎头主体5上的刀头3相配合，并保证刀头3能够顺利穿过。通过上述的保护罩结构6能够用于切换两种不同的裂管施工具体过程。当需要对柔性管进行裂管时，通过将保护罩结构6紧贴住破碎头主体5，并露出刀头3，通过刀头3实现柔性管的切割。当需要对刚性管材进行裂管时，通过将保护罩结构6退出完全包裹破碎头主体5，进而对其刀头3起到很好的保护，通过保护罩结构6实现刚性管材的裂管使用。

进一步的，所述滑套管9的内壁上设置有多道均布的并沿其轴向布置的限位凸起12，所述限位凸起12与连接柱1上的凹槽2相配合并防止两者相对转动。通过上述的结构保证了破碎头主体5和保护罩结构6之间不会发生相对转动。

进一步的，所述滑套管9上加工有贯穿布置的预留孔10，所述预留孔10上贯穿安装有横杆11，所述横杆11贯穿套管14上的主滑槽15，并能够沿着主滑槽15滑动。通过上述的预留孔10能够用于限位安装横杆11，并保证横杆11能够沿着主滑槽15滑动。

进一步的，所述组合滑道结构包括加工在套管14内部的弧形滑道16，所述弧形滑道16的两端通过直滑道18相连，所述弧形滑道16和直滑道18都不贯穿套管14，在弧形滑道16的中间部位加工有锁定孔17，所述弹性解锁件20与弧形滑道16和直滑道18构成滑动导向配合，所述弧形滑道16靠近主滑槽15的一端尾部设置有弹片19，所述弹片19使得弹性解锁件20只能沿着弧形滑道16滑动到远离主滑槽15的一端。通过上述的组合滑道结构能够用于控制弹性解锁件20的滑动，进而实现保护罩结构6位置的锁定和解锁，进而来切换不同的工作状态，以适应不同类型管道的裂管施工。

进一步的，所述弧形滑道16和直滑道18采用T型滑道结构，使得弹性解锁件20在其内部滑动而不至于脱落；所述锁定孔17靠近主滑槽15的一端壁厚大于其另一端的壁厚，以保证锁定孔17限位孔卡住弹性解锁件20，同时便于弹性解锁件20沿着弧形滑道16滑动。

进一步的，所述套管14主要用于固定保护罩结构6的位置以实现“包裹刀头”和“露出刀头”的目的。弹性解锁件20在弧形滑道16和直滑道18中的运行轨迹如箭头所示，始终沿着A-B-C-A的方向运行，弹片19是有一定弹性的钢片，允许弹性解锁件20在弧形滑道16内沿箭头C滑动到最右端，同时可避免弹性解锁件20逆着箭头C从最右端往最左端滑动，最终确保弹性解锁件20在套管14中的运动轨迹A-B-C-A，锁定孔17是弹性解锁件20的限位孔，贯通了套管14的外壁，锁定孔17右侧壁厚，便于锁定孔17卡住弹性解锁件20，左侧壁薄，便于弹性解锁件20沿箭头B移动；直线型的主滑槽15是保护罩结构6的横杆的导轨，通过横杆在主滑槽15中的滑动带动保护罩结构6。

进一步的，所述弹性解锁件20包括U型卡簧20，在U 型卡簧20的两个端头部位固定有环状凸起22，所述环状凸起22与组合滑道结构的弧形滑道16和直滑道18相配合，并使得弹性解锁件20始终沿着组合滑道结构滑动而不发生脱落。

进一步的，所述U型卡簧20的开口端与主绳索23相连，另一端与副绳索21相连，进而使得在拉动主绳索23带动弹性解锁件20在组合滑道结构内部滑动时，同步带动另一端与之连接的保护罩结构6沿着主滑槽15滑动，从而使得保护罩结构6相对于破碎头主体5移动，实现包裹刀头和露出刀头的目的。

实施例2：

柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头进行裂管施工的方法，包括以下步骤：

当两个检查井之间刚性管材和柔性管材直接相接且需要进行裂管施工时，施工方法如下：

步骤一：在待裂管修复的两座检查井之间穿驱动杆24，同步在驱动杆24中穿入主绳索23，主绳索23的一端位于裂管的接收井，另一端和弹性解锁件20的开口端相连接；

步骤二：逐步在工作井内安装已经组装好的套管14和弹性解锁件20，并将保护罩结构6套装在套管14的外部，并在保护罩结构6的预留孔10处穿横杆11，并将弹性解锁件20通过副绳索21与横杆11相连接，然后安装破碎头主体5，将破碎头主体5通过套管14与驱动杆24刚性连接，保证两者不会发生相对位移，保护罩结构6套装在构件破碎头主体5上，起到保护的作用，保护罩结构6在横杆11和主滑槽15的约束下能够沿套管14的主滑槽15滑动；

步骤三：开始进行裂管施工，如刚开始段是柔性管材，则在接收井端拉动弹性解锁件20的主绳索23，使弹性解锁件20由处于锁定孔17的位置，沿组合滑道结构的弧形滑道16滑动到远离弹片19的一端，并使得弹性解锁件20解除锁定，进而解除保护罩结构6的锁定，再拉动驱动杆24，此时保护罩结构6将在旧管道25端头推动下沿着主滑槽15滑动，直到其与破碎头主体5相配合，使得刀头3从切割槽13完全露出，然后拉动驱动杆24，通过刀头3切割旧管道25，并在破碎头主体5后侧顶进新管材；

步骤四：开始进行裂管施工，如刚开始段是刚性管材，则在接收井端拉动主绳索23，通过主绳索23带动弹性解锁件20，并通过弹性解锁件20和副绳索21同步带动保护罩结构6沿着主滑槽15滑动，当弹性解锁件20滑动到锁定孔17的位置时，弹性解锁件20将处于锁定状态，此时保护罩结构6也移动到远离破碎头主体5的一端，并使得保护罩结构6完全罩住破碎头主体5，进而对刀头3进行保护，然后拉动驱动杆24，通过保护罩结构6胀裂旧管道25，并在在破碎头主体5后侧顶进新管材。

Claims (8)

1.一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，其特征在于：它包括破碎头主体（5），所述破碎头主体（5）上设置有用于切割破碎的刀头（3），所述破碎头主体（5）的头部滑动安装有保护罩结构（6），所述保护罩结构（6）的内部设置有套管（14），所述套管（14）与破碎头主体（5）固定相连，所述套管（14）的一端加工有主滑槽（15），在套管（14）的另一端内侧壁上呈反向对称加工有组合滑道结构，所述组合滑道结构的内部通过滑动配合有弹性解锁件（20），所述弹性解锁件（20）的一端连接有主绳索（23），另一端连接有副绳索（21），所述副绳索（21）与保护罩结构（6）相连；

所述破碎头主体（5）包括设置在其头部的弧形头（4），所述弧形头（4）的前端中心部位固定有连接柱（1），所述连接柱（1）的外圆周上，并沿着其轴线方向均布加工有多道凹槽（2），所述刀头（3）至少有两把，并呈均布固定在弧形头（4）的外壁上；

所述保护罩结构（6）包括用于和破碎头主体（5）相配合的空腔（7），所述空腔（7）的头部设置有弧形腔（8），所述弧形腔（8）与破碎头主体（5）的弧形头（4）相配合，所述弧形腔（8）的头部设置有滑套管（9），所述滑套管（9）与破碎头主体（5）的连接柱（1）构成滑动配合，所述弧形腔（8）上设置有多道切割槽（13），所述切割槽（13）与破碎头主体（5）上的刀头（3）相配合，并保证刀头（3）能够顺利穿过。

2.根据权利要求1所述一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，其特征在于：所述滑套管（9）的内壁上设置有多道均布的并沿其轴向布置的限位凸起（12），所述限位凸起（12）与连接柱（1）上的凹槽（2）相配合并防止两者相对转动。

3.根据权利要求2所述一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，其特征在于：所述滑套管（9）上加工有贯穿布置的预留孔（10），所述预留孔（10）上贯穿安装有横杆（11），所述横杆（11）贯穿套管（14）上的主滑槽（15），并能够沿着主滑槽（15）滑动。

4.根据权利要求1所述一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，其特征在于：所述组合滑道结构包括加工在套管（14）内部的弧形滑道（16），所述弧形滑道（16）的两端通过直滑道（18）相连，所述弧形滑道（16）和直滑道（18）都不贯穿套管（14），在弧形滑道（16）的中间部位加工有锁定孔（17），所述弹性解锁件（20）与弧形滑道（16）和直滑道（18）构成滑动导向配合，所述弧形滑道（16）靠近主滑槽（15）的一端尾部设置有弹片（19），所述弹片（19）使得弹性解锁件（20）只能沿着弧形滑道（16）滑动到远离主滑槽（15）的一端。

5.根据权利要求4所述一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，其特征在于：所述弧形滑道（16）和直滑道（18）采用T型滑道结构，使得弹性解锁件（20）在其内部滑动而不至于脱落；所述锁定孔（17）靠近主滑槽（15）的一端壁厚大于其另一端的壁厚，以保证锁定孔（17）限位孔卡住弹性解锁件（20），同时便于弹性解锁件（20）沿着弧形滑道（16）滑动。

6.根据权利要求1所述一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，其特征在于：所述弹性解锁件（20）包括U型卡簧（20），在U 型卡簧（20）的两个端头部位固定有环状凸起（22），所述环状凸起（22）与组合滑道结构的弧形滑道（16）和直滑道（18）相配合，并使得弹性解锁件（20）始终沿着组合滑道结构滑动而不发生脱落。

7.根据权利要求6所述一种柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头，其特征在于：所述U型卡簧（20）的开口端与主绳索（23）相连，另一端与副绳索（21）相连，进而使得在拉动主绳索（23）带动弹性解锁件（20）在组合滑道结构内部滑动时，同步带动另一端与之连接的保护罩结构（6）沿着主滑槽（15）滑动，从而使得保护罩结构（6）相对于破碎头主体（5）移动，实现包裹刀头和露出刀头的目的。

8.采用权利要求1-7任意一项所述柔性和刚性管材通用的裂管法施工的破碎头进行裂管施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

当两个检查井之间刚性管材和柔性管材直接相接且需要进行裂管施工时，施工方法如下：

步骤一：在待裂管修复的两座检查井之间穿驱动杆（24），同步在驱动杆（24）中穿入主绳索（23），主绳索（23）的一端位于裂管的接收井，另一端和弹性解锁件（20）的开口端相连接；

步骤二：逐步在工作井内安装已经组装好的套管（14）和弹性解锁件（20），并将保护罩结构（6）套装在套管（14）的外部，并在保护罩结构（6）的预留孔（10）处穿横杆（11），并将弹性解锁件（20）通过副绳索（21）与横杆（11）相连接，然后安装破碎头主体（5），将破碎头主体（5）通过套管（14）与驱动杆（24）刚性连接，保证两者不会发生相对位移，保护罩结构（6）套装在构件破碎头主体（5）上，起到保护的作用，保护罩结构（6）在横杆（11）和主滑槽（15）的约束下能够沿套管（14）的主滑槽（15）滑动；

步骤三：开始进行裂管施工，如刚开始段是柔性管材，则在接收井端拉动弹性解锁件（20）的主绳索（23），使弹性解锁件（20）由处于锁定孔（17）的位置，沿组合滑道结构的弧形滑道（16）滑动到远离弹片（19）的一端，并使得弹性解锁件（20）解除锁定，进而解除保护罩结构（6）的锁定，再拉动驱动杆（24），此时保护罩结构（6）将在旧管道（25）端头推动下沿着主滑槽（15）滑动，直到其与破碎头主体（5）相配合，使得刀头（3）从切割槽（13）完全露出，然后拉动驱动杆（24），通过刀头（3）切割旧管道（25），并在破碎头主体（5）后侧顶进新管材；

步骤四：开始进行裂管施工，如刚开始段是刚性管材，则在接收井端拉动主绳索（23），通过主绳索（23）带动弹性解锁件（20），并通过弹性解锁件（20）和副绳索（21）同步带动保护罩结构（6）沿着主滑槽（15）滑动，当弹性解锁件（20）滑动到锁定孔（17）的位置时，弹性解锁件（20）将处于锁定状态，此时保护罩结构（6）也移动到远离破碎头主体（5）的一端，并使得保护罩结构（6）完全罩住破碎头主体（5），进而对刀头（3）进行保护，然后拉动驱动杆（24），通过保护罩结构（6）胀裂旧管道（25），并在在破碎头主体（5）后侧顶进新管材。

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