CN115750995B - 一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道塌陷变形工况下的非开挖修复设备技术领域，具体是涉及一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置及方法，包括推进圆筒、两个外圆盘、内轴、钻头、撑开机构、换向传动机构、同步传动机构和驱动机构，撑开机构包括若干个第一弧形板与第二弧形板以及若干根第一传动杆与第二传动杆；换向传动机构包括环形电磁铁、双向齿盘、内齿轮和第一齿盘，内齿盘一侧成型有第二齿盘。本发明通过将若干个内外交错设置的第二弧形板和第一弧形板同步向外撑开，并在撑开至极限位置时，使位于内侧的第二弧形板逐渐与外侧的第一弧形板相齐平，从而实现全方位的将完全塌陷管段撑开，不存在撑开后完全塌陷管段内的局部位置没有支撑，撑开效果更佳。

Description

一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置及方法

技术领域

本发明涉及管道塌陷变形工况下的非开挖修复设备技术领域，具体是涉及一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置及方法。

背景技术

岩溶塌陷是岩溶洞穴、上覆沉积物及地下水，构成固体、液体及气体三相力学平衡体系，地下水位变动达到一定幅度，平衡破坏，上覆松散沉积物突然塌落，形成上大下小的圆锥形塌陷坑。我国公开号为CN212298127U的专利，其公开了双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置，包括管道修复锁圈支撑装置、修复锁圈和塌陷撑开装置；管道修复锁圈支撑装置包括左端盖、右端盖、修复驱动装置和推开机构，推开机构包括至少两块呈圆周分布的支撑弧板。该装置通过若干个沿圆周方向同步向外撑开的支撑弧板将完全塌陷管段撑开，再通过修复锁圈支撑装置将修复锁圈定位于塌陷管段，再配合非开挖的牵引设备，便可实现小管径双壁波纹管在非开挖情况下的管道局部修复作业。

该非开挖修复装置存在以下不足：其通过同步驱动若干个沿圆周方向向外撑开的支撑弧板将完全塌陷管段撑开，随着若干个支撑弧板向外撑开，相邻两个支撑弧板之间必然会产生越来越大的缝隙，如此修复锁圈位于相连两个支撑弧板之间的部分外部受塌陷物挤压，内部却没有任何支撑，随着支撑弧板越向外撑开，修复锁圈内部没有支撑的部分也会越来越多，便难以彻底将完全塌陷管段撑开。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置及方法。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置，包括：

推进圆筒，其两端均同轴固连有外圆盘；

内轴，轴向限位的同轴轴接设置于两个外圆盘上；

钻头，轴接设置于内轴上且位于其中一个外圆盘的外侧；

撑开机构，其包括若干个沿圆周方向均匀分布的第一弧形板和第二弧形板，所述第一弧形板和第二弧形板均沿外圆盘径向滑动设置于两个外圆盘上，每个所述第一弧形板和第二弧形板的内侧分别弹性连接和固定连接有若干根沿轴向间隔分布的第一传动杆和第二传动杆；

换向传动机构，包括同轴固连于内轴上的环形电磁铁、滑动设置于内轴上且跟随内轴旋转而旋转的双向齿盘以及轴接设置于内轴上且位于双向齿盘两侧的内齿轮与第一齿盘，内齿盘靠近双向齿盘的一侧成型有第二齿盘，第一齿盘与钻头同轴固连，所述双向齿盘靠近环形电磁铁的一侧具有磁性；

设置于推进圆筒内的同步传动机构，其用于将若干个所述第一传动杆和第二传动杆与内齿轮传动相连；

连接推进圆筒和内轴的驱动机构，其用于在同步驱动推进圆筒和内轴向内推进的同时，驱动内轴在推进圆筒内同轴旋转。

优选的，每个所述外圆盘上均开设有环形通槽，每个所述第一弧形板和第二弧形板的内侧分别成型有两个滑动设置于两个环形通槽内的第一延伸板和第二延伸板，若干个第一弧形板和若干个第二弧形板交错设置且沿圆周方向均匀分布，每个所述外圆盘外侧还成型有若干个第一径向滑槽和第二径向滑槽，若干个第一径向滑槽和第二径向滑槽分别一一对应于若干个第一延伸板和第二延伸板，每个第一径向滑槽和第二径向滑槽内分别滑动设置有两个第一滑轮和两个第二滑轮，每个第一滑轮和第二滑轮内圈分别固定连接有第一连接轴和第二连接轴，每个第一延伸板和第二延伸板分别与对应两个第一连接轴和对应两个第二连接轴固连。

优选的，每个第一弧形板和第二弧形板分别连接有两个第一传动杆和两个第二传动杆，每个所述第一弧形板的内侧均成型有两个一一对应于对应两根第一传动杆的内圆筒，所述第一传动杆靠近内圆筒的一端均成型有位于内圆筒内的圆环部，每个所述内圆筒内均同轴固连有限位内筒，限位内筒内还同轴设置有两端分别抵触内圆筒和对应圆环部的弹簧，每个内圆筒上还同轴固连有用于防止圆环部脱出的内限位帽。

优选的，所述同步传动机构包括若干个一一对应于若干个第一弧形板的第一传动机构和若干个一一对应于若干个第二弧形板的第二传动机构，每个第一传动机构均包括平行于推进圆筒轴向的第一外轴与第一轴向限位板、同轴固连于第一外轴靠近钻头一端且与内齿轮相啮合的第一外齿轮以及一一对应于两根第一传动杆的两个第一径向套筒和两个第一传动齿，第一外轴的两端分别轴接设置于两个外圆盘上，第一轴向限位板的两端分别与两个外圆盘固连，每个所述第一径向套筒的内端均轴向限位的轴接设置于对应第一轴向限位板上，每个所述第一径向套筒的外端均轴向限位的轴接设置于推进圆筒上，每根第一传动杆的内端均与对应第一径向套筒螺纹连接，每个所述第二传动机构均包括第二外轴、第二轴向限位板、第二外齿轮、两个一一对应于对应两根第二传动杆的第二径向套筒以及两个第二传动齿，每根所述第二传动杆的内端均与对应第二径向套筒螺纹连接。

优选的，每个所述第一弧形板的两端均成型有第一斜面部，每个第二弧形板的两端均成型有与相邻第一斜面部斜面配合的第二斜面部。

优选的，相连第一延伸板和第二延伸板之间均设置有位于环形通槽内的弹性密封条，每个所述弹性密封条均与外圆盘固定连接，弹性密封条的两端弹性抵紧对应第一延伸板和第二延伸板，每个所述第一径向滑槽和第二径向滑槽外均固连有密封封板。

优选的，所述双向齿盘包括两个第三齿盘和固定设置于两个第三齿盘之间的磁环。

优选的，所述钻头靠近对应外圆盘的一端同轴成型有凸轴，凸轴上同轴套设有平面轴承和抵紧环，抵紧环的一端与对应外圆盘同轴固连，平面轴承的两端分别抵触抵紧环和钻头，凸轴的远端轴接设置于内轴上。

优选的，内轴的两端与两个外圆盘之间以及内轴与凸轴之间均采用密封轴承轴接。

一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置的使用方法，该使用方法包括以下步骤：

S1，调整环形电磁铁的电流方向使得环形电磁铁将磁环排斥向第一齿盘方向运动，并使得第一齿盘与对应第三齿盘相啮合，通过驱动机构驱动推进圆筒和内轴同步向完全塌陷管段钻进，内轴在旋转的同时通过第三齿盘和第一齿盘带动钻头旋转推进；

S2，推进至目标位置后，改变环形电磁铁内的电流方向使得环形电磁铁吸引磁环向着内齿轮移动，从而使得对应第三齿盘与第二齿盘相啮合，进而通过内轴带动内齿轮旋转，内齿轮旋转后通过同步传动机构带动若干个第一弧形板和若干个第二弧形板同步撑开，一定时间后，若干个第一弧形板和若干个第二弧形板完全撑开且内轴停止旋转，继而进行修复工作；

S3，完成管道修复后，反向旋转内轴，使得若干个第一弧形板和若干个第二弧形板向内收缩，一定时间后，第一弧形板和第二弧形板完全收缩，内轴停止旋转，再通过驱动机构将装置退出管道内。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明通过将若干个内外交错设置的第二弧形板和第一弧形板同步向外撑开，并在撑开至极限位置时，使位于内侧的第二弧形板逐渐与外侧的第一弧形板相齐平，从而实现全方位的将完全塌陷管段撑开，不存在撑开后完全塌陷管段内的局部位置没有支撑，撑开效果更佳。

附图说明

图1是实施例的第一弧形板和第二弧形板未撑开状态立体结构示意图。

图2是图1中A处的局部结构放大图。

图3是实施例的第一弧形板和第二弧形板完全撑开状态立体结构示意图。

图4是图3中B处的局部结构放大图。

图5是实施例的第一弧形板和第二弧形板未撑开状态俯视图。

图6是图5沿C-C线的剖视图。

图7是图6中D处的局部结构放大图。

图8是图6中E处的局部结构放大图。

图9是图6中F处的局部结构放大图。

图10是图6中G处的局部结构放大图。

图11是实施例的钻头、外圆盘和换向传动机构的立体结构示意图。

图12是实施例的换向传动机构、第一外齿轮和第一外轴的立体结构示意图。

图13是实施例的内轴、第一外轴和换向传动机构的立体结构分解图。

图14是图13中H除的局部结构放大图。

图中标号为：

1、推进圆筒；2、外圆盘；3、内轴；4、钻头；5、第一弧形板；6、第二弧形板；7、第一传动杆；8、第二传动杆；9、环形电磁铁；10、内齿轮；11、第一齿盘；12、第二齿盘；13、环形通槽；14、第一延伸板；15、第二延伸板；16、第一径向滑槽；17、第一滑轮；18、第一连接轴；19、内圆筒；20、圆环部；21、限位内筒；22、弹簧；23、内限位帽；24、第一传动机构；25、第二传动机构；26、第一外轴；27、第一轴向限位板；28、第一外齿轮；29、第一径向套筒；30、第一传动齿；31、第一斜面部；32、第二斜面部；33、弹性密封条；34、密封封板；35、第三齿盘；36、磁环；37、凸轴；38、平面轴承；39、抵紧环；40、注浆钢针。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图14所示的一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置，包括：

推进圆筒1，其两端均同轴固连有外圆盘2；

内轴3，轴向限位的同轴轴接设置于两个外圆盘2上；

钻头4，轴接设置于内轴3上且位于其中一个外圆盘2的外侧；

撑开机构，其包括若干个沿圆周方向均匀分布的第一弧形板5和第二弧形板6，所述第一弧形板5和第二弧形板6均沿外圆盘2径向滑动设置于两个外圆盘2上，每个所述第一弧形板5和第二弧形板6的内侧分别弹性连接和固定连接有若干根沿轴向间隔分布的第一传动杆7和第二传动杆8；

换向传动机构，包括同轴固连于内轴3上的环形电磁铁9、滑动设置于内轴3上且跟随内轴3旋转而旋转的双向齿盘以及轴接设置于内轴3上且位于双向齿盘两侧的内齿轮10与第一齿盘11，内齿盘靠近双向齿盘的一侧成型有第二齿盘12，第一齿盘11与钻头4同轴固连，所述双向齿盘靠近环形电磁铁9的一侧具有磁性；

设置于推进圆筒1内的同步传动机构，其用于将若干个所述第一传动杆7和第二传动杆8与内齿轮10传动相连；

连接推进圆筒1和内轴3的驱动机构，其用于在同步驱动推进圆筒1和内轴3向内推进的同时，驱动内轴3在推进圆筒1内同轴旋转。

每个所述外圆盘2上均开设有环形通槽13，每个所述第一弧形板5和第二弧形板6的内侧分别成型有两个滑动设置于两个环形通槽13内的第一延伸板14和第二延伸板15，若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6交错设置且沿圆周方向均匀分布，每个所述外圆盘2外侧还成型有若干个第一径向滑槽16和第二径向滑槽，若干个第一径向滑槽16和第二径向滑槽分别一一对应于若干个第一延伸板14和第二延伸板15，每个第一径向滑槽16和第二径向滑槽内分别滑动设置有两个第一滑轮17和两个第二滑轮，每个第一滑轮17和第二滑轮内圈分别固定连接有第一连接轴18和第二连接轴，每个第一延伸板14和第二延伸板15分别与对应两个第一连接轴18和对应两个第二连接轴固连。

图中未示出驱动机构，第一径向滑槽16与第二径向滑槽的结构一致，第一滑轮17与第二滑轮的结构一致，第一连接轴18和第二连接轴的结构一致，该装置中还设置有与环形电磁铁9和驱动机构电连接的控制器（图中未示出）以及远程遥控系统（图中未示出），通过远程遥控系统可以控制控制器，进而改变通过环形电磁铁9的电流方向，从而使得环形电磁铁9朝向双向齿盘一侧的磁场方向改变，每个第一弧形板5上的两个第一延伸板14滑动设置于两个环形通槽13内，从而防止第一弧形板5轴向移动，同时第一延伸板14伸入环形通槽13内后与对应两个第一连接轴18固连，通过第一径向滑槽16对两个第一滑轮17的限位，从而使得对应第一延伸板14仅能沿对应第一径向滑槽16方向滑动，即对应第一弧形板5仅能沿对应第一径向滑槽16方向滑动，同理第二弧形板6也仅能沿对应第二径向滑槽方向滑动。

每个第一弧形板5和第二弧形板6分别连接有两个第一传动杆7和两个第二传动杆8，每个所述第一弧形板5的内侧均成型有两个一一对应于对应两根第一传动杆7的内圆筒19，所述第一传动杆7靠近内圆筒19的一端均成型有位于内圆筒19内的圆环部20，每个所述内圆筒19内均同轴固连有限位内筒21，限位内筒21内还同轴设置有两端分别抵触内圆筒19和对应圆环部20的弹簧22，每个内圆筒19上还同轴固连有用于防止圆环部20脱出的内限位帽23。

每根所述第一传动杆7和第二传动杆8均沿着外圆盘2径向且与对应径向滑槽平行，限位内筒21同轴设置于内圆筒19内用于防止圆环部20过度压缩弹簧22，弹簧22通过其自身弹力迫使内圆筒19向着远离第一传动杆7方向运动，即迫使第一弧形板5沿着向着对应径向滑槽向着外圆盘2外侧运动，初始状态下，若干根第一传动杆7和第二传动杆8处于最靠近内轴3轴线方向的状态，第一传动杆7和第二传动杆8的外端距离内轴3轴线距离相同，而由于第二弧形板6与第二传动杆8固连，第一弧形板5受弹簧22弹力作用会相对第二弧形板6更加远离内轴3轴线。

所述同步传动机构包括若干个一一对应于若干个第一弧形板5的第一传动机构24和若干个一一对应于若干个第二弧形板6的第二传动机构25，每个第一传动机构24均包括平行于推进圆筒1轴向的第一外轴26与第一轴向限位板27、同轴固连于第一外轴26靠近钻头4一端且与内齿轮10相啮合的第一外齿轮28以及一一对应于两根第一传动杆7的两个第一径向套筒29和两个第一传动齿30，第一外轴26的两端分别轴接设置于两个外圆盘2上，第一轴向限位板27的两端分别与两个外圆盘2固连，每个所述第一径向套筒29的内端均轴向限位的轴接设置于对应第一轴向限位板27上，每个所述第一径向套筒29的外端均轴向限位的轴接设置于推进圆筒1上，每根第一传动杆7的内端均与对应第一径向套筒29螺纹连接，每个所述第二传动机构25均包括第二外轴、第二轴向限位板、第二外齿轮、两个一一对应于对应两根第二传动杆8的第二径向套筒以及两个第二传动齿，每根所述第二传动杆8的内端均与对应第二径向套筒螺纹连接。

第一传动机构24的结构与第二传动机构25的结构一致，若干个第一传动机构24和若干个第二传动机构25交错设置且沿圆周方向均匀分布，第二外齿轮与对应第二外轴同轴固连且与内齿轮10相啮合，第二外轴的两端分别轴接设置于两个外圆盘2上，第二轴向限位板的两端分别与两个外圆盘2固连，每个所述第二径向套筒的内端均轴向限位的轴接设置于对应第二轴向限位板上，每个所述第二径向套筒的外端均轴向限位的轴接设置于推进圆筒1上，所述第一传动齿30的结构与第二传动齿的结构一致，每个第一径向套筒29均对应一个第一传动齿30，第一传动齿30包括两个互相啮合的伞齿，且其中一个伞齿固连于对应第一径向套筒29上，另一个伞齿固连于对应第一外轴26上，每个第二径向套筒均通过对应第二传动齿与对应第二外轴传动相连，若干个第一外齿轮28和若干个第二外齿轮交错设置且沿内齿轮10的圆周方向均匀分布，且若干个第一外齿轮28和若干个第二外齿轮均与内齿轮10相啮合，内齿轮10旋转后便会带动若干个第一外齿轮28和若干个第二外齿轮同步同向旋转，继而带动若干根第一外轴26和若干根第二外轴旋转，第一外轴26和第二外轴旋转后，通过若干个第一传动齿30和若干个第二传动齿，带动若干个第一径向套筒29和若干个第二径向套筒同步同向旋转，而由于第一径向套筒29和第二径向套筒均被轴向限位，且若干个第一延伸板14和若干个第二延伸板15均被限位，故若干个第一径向套筒29和若干个第二径向套筒旋转后便能够带动若干个第一传动杆7和若干个第二传动杆8同步沿推进圆筒1径向平移，从而使得若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6同步向外撑开或向内收缩，初始状态下第一弧形板5位于第二弧形板6的外侧，而随着第一弧形板5和第二弧形板6向外撑开，受外部塌陷物的挤压作用，第一弧形板5会克服对应弹簧22弹力开始相对对应第一传动杆7向着内轴3轴线方向运动，直至对应圆环部20抵触限位内筒21后，第一弧形板5和第一传动杆7硬接触停止相对运动，且当第一弧形板5完全撑开至圆环部20抵触限位内筒21，第二弧形板6也彻底撑开，此时第二弧形板6与第一弧形板5呈保持齐平的状态，即第一弧形板5和第二弧形板6相对内轴3轴线的距离一致，从而实现若干个第一弧形板5和第二弧形板6均匀的将完全塌陷管段撑开，第一径向套筒29和第二径向套筒均通过密封轴承与推进圆筒1轴接，防止外接杂质进入推进圆筒1内。

每个所述第一弧形板5的两端均成型有第一斜面部31，每个第二弧形板6的两端均成型有与相邻第一斜面部31斜面配合的第二斜面部32。

第一斜面部31和第二斜面部32呈图2中所示状态，当第二弧形板6向外撑开并逐渐接近第一弧形板5后，由于第一弧形板5首先撑开至极限位置（即对应两个第一滑轮17滑动设置于对应第一径向滑槽16的最外端时，且此时第一传动杆7的内端仍处于对应第一径向套筒29内），第一斜面部31和第二斜面部32斜面配合，能够使得若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6之间更加贴合，从而更加均匀的向外撑开完全塌陷管段。

相连第一延伸板14和第二延伸板15之间均设置有位于环形通槽13内的弹性密封条33，每个所述弹性密封条33均与外圆盘2固定连接，弹性密封条33的两端弹性抵紧对应第一延伸板14和第二延伸板15，每个所述第一径向滑槽16和第二径向滑槽外均固连有密封封板34。

第一延伸板14和第二延伸板15的两端均平行于对应第一径向滑槽16和第二径向滑槽方向，且第一延伸板14和相邻第二延伸板15的相向端均贴紧弹性密封条33，随着第一延伸板14和第二延伸板15的移动，弹性密封条33始终贴紧第一延伸板14和第二延伸板15，从而起到防止杂质进入环形通槽13的作用，密封封板34用于防止外界杂物进入第一径向滑槽16或第二径向滑槽。

所述双向齿盘包括两个第三齿盘35和固定设置于两个第三齿盘35之间的磁环36。

内轴3与两个第三齿盘35之间连接处的结构与花键轴的结构一致，两个第三齿盘35既能够随着内轴3的旋转而旋转，同时也能在内轴3上沿其轴向滑动，两个第三齿盘35的相背侧均呈齿盘结构，第一齿盘11和第二齿盘12的相向侧呈齿盘结构，磁环36靠近环形电磁铁9的一端具有磁性，通过控制环形电磁铁9内电流的流向即可改变环形电磁铁9朝向磁环36方向的磁场方向，环形电磁铁9即可吸引或排斥磁环36，从而使得第二齿盘12与对应第三齿盘35相啮合，使得内轴3带动该第三齿盘35旋转的同时带动第二齿盘12旋转，从而使得内齿轮10能够带动若干个第一外齿轮28和若干个第二外齿轮旋转，进而带动若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6撑开或内缩。

所述钻头4靠近对应外圆盘2的一端同轴成型有凸轴37，凸轴37上同轴套设有平面轴承38和抵紧环39，抵紧环39的一端与对应外圆盘2同轴固连，平面轴承38的两端分别抵触抵紧环39和钻头4，凸轴37的远端轴接设置于内轴3上。

由于钻头4钻进时会承受一定的轴向力，使用抵紧环39和平面轴承38相配合能够很好的承受该轴向力，且抵紧环39和外圆盘2之间密封相连。

内轴3的两端与两个外圆盘2之间以及内轴3与凸轴37之间均采用密封轴承轴接。

密封轴承用于防止杂物进入推进圆筒1内影响换向传动机构和同步传动机构的运转。

一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置的使用方法，该使用方法包括以下步骤：

S1，调整环形电磁铁9的电流方向使得环形电磁铁9将磁环36排斥向第一齿盘11方向运动，并使得第一齿盘11与对应第三齿盘35相啮合，通过驱动机构驱动推进圆筒1和内轴3同步向完全塌陷管段钻进，内轴3在旋转的同时通过第三齿盘35和第一齿盘11带动钻头4旋转推进；

S2，推进至目标位置后，改变环形电磁铁9内的电流方向使得环形电磁铁9吸引磁环36向着内齿轮10移动，从而使得对应第三齿盘35与第二齿盘12相啮合，进而通过内轴3带动内齿轮10旋转，内齿轮10旋转后通过同步传动机构带动若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6同步撑开，一定时间后，若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6完全撑开且内轴3停止旋转，继而进行修复工作；

S3，完成管道修复后，反向旋转内轴3，使得若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6向内收缩，一定时间后，第一弧形板5和第二弧形板6完全收缩，内轴3停止旋转，再通过驱动机构将装置退出管道内。

工作原理：修复管道前首先调整环形电磁铁9的电流方向使得环形电磁铁9将磁环36排斥向第一齿盘11方向运动，并使得第一齿盘11与对应第三齿盘35相啮合，通过驱动机构驱动推进圆筒1和内轴3同步向完全塌陷管段钻进，内轴3在旋转的同时通过第三齿盘35和第一齿盘11带动钻头4旋转推进；推进至目标位置后，通过远程遥控系统和控制器改变环形电磁铁9内的电流方向使得环形电磁铁9吸引磁环36向着内齿轮10移动，从而使得对应第三齿盘35与第二齿盘12相啮合，进而通过内轴3带动内齿轮10旋转，内齿轮10旋转后便会带动若干个第一外齿轮28和若干个第二外齿轮同步同向旋转，继而带动若干根第一外轴26和若干根第二外轴旋转，第一外轴26和第二外轴旋转后，通过若干个第一传动齿30和若干个第二传动齿，带动若干个第一径向套筒29和若干个第二径向套筒同步同向旋转，若干个第一径向套筒29和若干个第二径向套筒旋转后带动若干个第一传动杆7和若干个第二传动杆8同步沿推进圆筒1径向平移，从而使得若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6同步向外撑开，随着第一弧形板5和第二弧形板6向外撑开，受外部塌陷物的挤压作用，第一弧形板5会克服对应弹簧22弹力开始相对对应第一传动杆7向着内轴3轴线方向运动，直至对应圆环部20抵触限位内筒21后，第一弧形板5和第一传动杆7硬接触停止相对运动，且当第一弧形板5完全撑开至圆环部20抵触限位内筒21，第二弧形板6也彻底撑开，此时第二弧形板6与第一弧形板5呈保持齐平的状态，即第一弧形板5和第二弧形板6相对内轴3轴线的距离一致，从而实现若干个第一弧形板5和第二弧形板6均匀的将完全塌陷管段撑开，内轴3旋转一定时间后，第一弧形板5和第二弧形板6彻底撑开，内轴3自动停止旋转，第一弧形板5和第二弧形板6完全撑开完全塌陷管段，继而进行修复工作，其中可在第二弧形板6的外侧沿其母线方向均匀安装一排等间距分布的注浆钢针40，所有注浆钢针40均通过管道（图中未示出）与外设的浆料源泵连，在第二弧形板6向外移动并支撑坍陷管段的过程中，注浆钢针40会逐渐插入并完全浸没于坍陷管段的松散岩溶中，而后浆料通过软管泵入所有注浆钢针40，进而浆料进入松散岩溶中完成固化修补（所述浆料在现有修复技术中为常用的材料，其具有膨胀性，此处不再赘述）；完成管道修复后，反向旋转内轴3，使得若干个第一弧形板5和若干个第二弧形板6向内收缩，一定时间后，第一弧形板5和第二弧形板6完全收缩，内轴3停止旋转，再通过驱动机构将装置退出管道内。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置，其特征在于，包括：

推进圆筒（1），其两端均同轴固连有外圆盘（2）；

内轴（3），轴向限位的同轴轴接设置于两个外圆盘（2）上；

钻头（4），轴接设置于内轴（3）上且位于其中一个外圆盘（2）的外侧；

撑开机构，其包括若干个沿圆周方向均匀分布的第一弧形板（5）和第二弧形板（6），所述第一弧形板（5）和第二弧形板（6）均沿外圆盘（2）径向滑动设置于两个外圆盘（2）上，每个所述第一弧形板（5）和第二弧形板（6）的内侧分别弹性连接和固定连接有若干根沿轴向间隔分布的第一传动杆（7）和第二传动杆（8）；

换向传动机构，包括同轴固连于内轴（3）上的环形电磁铁（9）、滑动设置于内轴（3）上且跟随内轴（3）旋转而旋转的双向齿盘以及轴接设置于内轴（3）上且位于双向齿盘两侧的内齿轮（10）与第一齿盘（11），内齿盘靠近双向齿盘的一侧成型有第二齿盘（12），第一齿盘（11）与钻头（4）同轴固连，所述双向齿盘靠近环形电磁铁（9）的一侧具有磁性；

设置于推进圆筒（1）内的同步传动机构，其用于将若干个所述第一传动杆（7）和第二传动杆（8）与内齿轮（10）传动相连；

连接推进圆筒（1）和内轴（3）的驱动机构，其用于在同步驱动推进圆筒（1）和内轴（3）向内推进的同时，驱动内轴（3）在推进圆筒（1）内同轴旋转；

每个所述外圆盘（2）上均开设有环形通槽（13），每个所述第一弧形板（5）和第二弧形板（6）的内侧分别成型有两个滑动设置于两个环形通槽（13）内的第一延伸板（14）和第二延伸板（15），若干个第一弧形板（5）和若干个第二弧形板（6）交错设置且沿圆周方向均匀分布，每个所述外圆盘（2）外侧还成型有若干个第一径向滑槽（16）和第二径向滑槽，若干个第一径向滑槽（16）和第二径向滑槽分别一一对应于若干个第一延伸板（14）和第二延伸板（15），每个第一径向滑槽（16）和第二径向滑槽内分别滑动设置有两个第一滑轮（17）和两个第二滑轮，每个第一滑轮（17）和第二滑轮内圈分别固定连接有第一连接轴（18）和第二连接轴，每个第一延伸板（14）和第二延伸板（15）分别与对应两个第一连接轴（18）和对应两个第二连接轴固连；

每个第一弧形板（5）和第二弧形板（6）分别连接有两个第一传动杆（7）和两个第二传动杆（8），每个所述第一弧形板（5）的内侧均成型有两个一一对应于对应两根第一传动杆（7）的内圆筒（19），所述第一传动杆（7）靠近内圆筒（19）的一端均成型有位于内圆筒（19）内的圆环部（20），每个所述内圆筒（19）内均同轴固连有限位内筒（21），限位内筒（21）内还同轴设置有两端分别抵触内圆筒（19）和对应圆环部（20）的弹簧（22），每个内圆筒（19）上还同轴固连有用于防止圆环部（20）脱出的内限位帽（23）；

所述同步传动机构包括若干个一一对应于若干个第一弧形板（5）的第一传动机构（24）和若干个一一对应于若干个第二弧形板（6）的第二传动机构（25），每个第一传动机构（24）均包括平行于推进圆筒（1）轴向的第一外轴（26）与第一轴向限位板（27）、同轴固连于第一外轴（26）靠近钻头（4）一端且与内齿轮（10）相啮合的第一外齿轮（28）以及一一对应于两根第一传动杆（7）的两个第一径向套筒（29）和两个第一传动齿（30），第一外轴（26）的两端分别轴接设置于两个外圆盘（2）上，第一轴向限位板（27）的两端分别与两个外圆盘（2）固连，每个所述第一径向套筒（29）的内端均轴向限位的轴接设置于对应第一轴向限位板（27）上，每个所述第一径向套筒（29）的外端均轴向限位的轴接设置于推进圆筒（1）上，每根第一传动杆（7）的内端均与对应第一径向套筒（29）螺纹连接，每个所述第二传动机构（25）均包括第二外轴、第二轴向限位板、第二外齿轮、两个一一对应于对应两根第二传动杆（8）的第二径向套筒以及两个第二传动齿，每根所述第二传动杆（8）的内端均与对应第二径向套筒螺纹连接；

每个所述第一弧形板（5）的两端均成型有第一斜面部（31），每个第二弧形板（6）的两端均成型有与相邻第一斜面部（31）斜面配合的第二斜面部（32）。

2.根据权利要求1所述的一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置，其特征在于，相连第一延伸板（14）和第二延伸板（15）之间均设置有位于环形通槽（13）内的弹性密封条（33），每个所述弹性密封条（33）均与外圆盘（2）固定连接，弹性密封条（33）的两端弹性抵紧对应第一延伸板（14）和第二延伸板（15），每个所述第一径向滑槽（16）和第二径向滑槽外均固连有密封封板（34）。

3.根据权利要求1所述的一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置，其特征在于，所述双向齿盘包括两个第三齿盘（35）和固定设置于两个第三齿盘（35）之间的磁环（36）。

4.根据权利要求1所述的一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置，其特征在于，所述钻头（4）靠近对应外圆盘（2）的一端同轴成型有凸轴（37），凸轴（37）上同轴套设有平面轴承（38）和抵紧环（39），抵紧环（39）的一端与对应外圆盘（2）同轴固连，平面轴承（38）的两端分别抵触抵紧环（39）和钻头（4），凸轴（37）的远端轴接设置于内轴（3）上。

5.根据权利要求1所述的一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置，其特征在于，内轴（3）的两端与两个外圆盘（2）之间以及内轴（3）与凸轴（37）之间均采用密封轴承轴接。

6.一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置的使用方法，包括如权利要求1-5任意一项所述的一种原位非开挖处置岩溶塌陷风险点的装置，其特征在于，该使用方法包括以下步骤：

S1，调整环形电磁铁（9）的电流方向使得环形电磁铁（9）将磁环（36）排斥向第一齿盘（11）方向运动，并使得第一齿盘（11）与对应第三齿盘（35）相啮合，通过驱动机构驱动推进圆筒（1）和内轴（3）同步向完全塌陷管段钻进，内轴（3）在旋转的同时通过第三齿盘（35）和第一齿盘（11）带动钻头（4）旋转推进；

S2，推进至目标位置后，改变环形电磁铁（9）内的电流方向使得环形电磁铁（9）吸引磁环（36）向着内齿轮（10）移动，从而使得对应第三齿盘（35）与第二齿盘（12）相啮合，进而通过内轴（3）带动内齿轮（10）旋转，内齿轮（10）旋转后通过同步传动机构带动若干个第一弧形板（5）和若干个第二弧形板（6）同步撑开，一定时间后，若干个第一弧形板（5）和若干个第二弧形板（6）完全撑开且内轴（3）停止旋转，继而进行修复工作；

S3，完成管道修复后，反向旋转内轴（3），使得若干个第一弧形板（5）和若干个第二弧形板（6）向内收缩，一定时间后，第一弧形板（5）和第二弧形板（6）完全收缩，内轴（3）停止旋转，再通过驱动机构将装置退出管道内。

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