CN220378189U - 一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，钻机和装管油缸分别位于两个沉淀井内，钻杆贯穿待更换的旧管道且两端分别与钻机、破碎扩孔器头部连接，拉杆一端贯穿待更换的新管道与破碎扩孔器尾部连接，另一端与装管油缸可拆卸连接，可以在狭小的井室中组成长度较长的钻杆、长度较长的拉杆，若干长度较短的新管道首尾连接组成待更换的旧管道，通过钻机带动破碎扩孔器旋转将旧管道旋转破碎并向外推挤，使得新管道内径可以与原管道相同，不用开挖工作坑和地面，沉井出口放置有抽泥浆车，输入端连接有抽泥浆管可以将沉井底里的泥水及时抽走，大大的提高了管道的更换效率，保护环境。

Description

一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备

技术领域

本实用新型涉及一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，属于管道铺设技术领域。

背景技术

目前更换旧管道常用的方式有直接开挖法和非开挖法。经常采用的非开挖施工设备有非开挖钻机、气动夯管锤、水平钻机等，这些非开挖施工技术在新老城区修建、高速公路、河流、桥梁、建筑物等地下新管道铺设过程中已经日趋成熟，与传统开挖技术相比体现出极大的优越性。

当地下管道出现破损、塌陷、变形等管道缺陷时，需要进行修复，现有的管道修复方法通常采用开挖工作坑的方式对原管道进行整体更换，由于对地面进行开挖，导致环境和正常通行受到影响，施工成本高，施工效率慢。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，包括：

钻机，所述钻机位于一个沉淀井内且位于旧管道一端；

装管油缸，所述装管油缸位于另一个沉淀井内且位于旧管道另一端；

破碎扩孔器，所述破碎扩孔器外壁设置有破碎切割刀片，所述破碎切割刀片以破碎扩孔器轴线为中心螺旋分布；

钻杆，所述钻杆贯穿待更换的旧管道且两端分别与钻机、破碎扩孔器头部连接，所述钻杆包括若干首尾可拆卸连接的短钻杆；

拉杆，所述拉杆一端贯穿新管道与破碎扩孔器尾部连接，另一端连接凹凸轴；所述装管油缸的活动端连接有后挡板，凹凸轴穿过后挡板，后挡板一端贴紧待铺的新管道；装管油缸缸筒端有设有一卡槽，卡在凹凸轴上，所述拉杆包括若干首尾可拆卸连接的短拉杆；活塞杆端压住后挡板，活塞杆伸出时候，装杆油缸会推动后端盖将新管道与前面的新管道压紧；

抽泥浆车，所述抽泥浆车输入端连接有抽泥浆管。

优选的，所述钻机通过锚固装置固定在对应的沉淀井内。

优选的，所述沉淀井内底壁铺设有井底垫层。

优选的，还包括有泥浆泵，所述泥浆泵输出端连接有水管，所述泥浆泵输入端与外部水源连接。

优选的，所述拉杆末端设置有凹凸轴，所述装管油缸的活动端连接有后挡板，所述凹凸轴贯穿后挡板于装管油缸的固定端卡接配合。

优选的，所述新管道首尾两端卡接配合。

优选的，所述破碎扩孔器尾部后端面固定有护管环，最前端的所述新管道前端套设于护管环外壁并与破碎扩孔器后端面抵接。

优选的，所述破碎切割刀片的端头呈一字型结构，一字型的所述破碎切割刀片端头与破碎切割刀片螺旋方向相切。

一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备施工方法，包括以下步骤：

在待更换的旧管道前后两端开挖建设沉淀井；

两个沉淀井中分别安装装管油缸和钻机；

钻机中的钻杆通过导向器沿旧管道推进进入另外一个沉淀井；

将导向器替换成破碎扩孔器，破碎扩孔器另一端通过拉杆与装管油缸连接；

以旧管道为导体，钻机和装管油缸分别对破碎扩孔器进行顶、拉实现对旧管道切割、破碎、扩管；同时，装管油缸将新管道顶入替换旧管道。

优选的，在施工过程中通过抽泥浆车和抽泥浆管将沉淀井/新管道中的泥浆吸附抽出；

在新管道完全铺设代替旧管道后，通过水管和泥浆泵配合向新管道内部通入高压水进行冲洗。

优选的，在施工结束后，先抽出沉淀井中的泥浆，再回填砂石，最后铺设混凝土。

本实用新型具有如下有益效果：

可以在狭小的井室中将许多短钻杆依次首尾连接组成长度较长的钻杆、短拉杆依次首尾连接组成长度较长的拉杆，若干长度较短的新管道首尾连接组成待更换的旧管道，通过钻机带动破碎扩孔器旋转将旧管道旋转破碎并向外推挤，使得新管道内径可以与原管道相同，利用现有的井室，不用开挖工作坑和地面，既可以实现两个井室之间的排水管道的整体更换，大大的提高了管道的更换效率，保护环境。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的局部A放大结构示意图；

图3为图1的局部B放大结构示意图；

图4为本实用新型破碎扩孔器结构示意图。

图5为现有技术的破碎扩孔器结构示意图；

图6为本实用新型破碎切割刀片结构示意图；

图7为本实用新型破碎扩孔器及其外侧部件结构示意图。

图中附图标记表示为：

1、泥土；2、新管道；3、井底垫层；4、凹凸轴；5、装管油缸；6、后挡板；7、拉杆；8、液压站；9、泥浆泵；10、抽泥浆车；11、抽泥浆管；12、液压油管；13、水管；14、破碎扩孔器；141、破碎切割刀片；142、螺旋排屑槽；15、连接销；17、短拉杆接头；19、钻杆；20、旧管道；21、调平装置；22、锚固装置；24、回转齿轮箱；25、操作台；27、钻杆扶正器；28、推拉机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

实施例：如图1-4所示：

泥土1下面有两个沉淀井，两个沉淀井之间的旧管道20需要更换新的。

在其中一个沉淀井内通过锚固装置22固定安装钻机；装管油缸5、后端盖6、凹凸轴4和破碎扩孔器14放置在另外一个沉淀井内。

将长度较短的短钻杆插入旧管道20内，且短钻杆依次首尾连接组成钻杆19，钻杆19一端与钻机连接，另一端与破碎扩孔器14头部连接；

破碎扩孔器14的外侧壁均匀安装有破碎切割刀片141；

破碎扩孔器14的尾部安装有短拉杆接头17，短拉杆接头17(拉杆7首端)和短拉杆之间通过连接销15连成一体；根据工作进度可将任意数量的短拉杆依次首尾连接组成拉杆7。

装管油缸5的活动端固定连接有后挡板6，装管油缸5的固定端卡接固定有凹凸轴4，拉杆7的尾端直线贯穿后挡板6后与凹凸轴4固定连接。

新管道2可采用双密封自锁承插接口PE复合实壁管；新管道2的首端和尾端卡接配合，在相邻两个新管道2首尾拼接时卡接并固定连成一体。多根新管道2首尾连接后整体具有柔性，可以适应不均匀沉降。

破碎扩孔器14尾部后端面固定有护管环，最前端的新管道2前端套设于护管环外壁并与破碎扩孔器14后端面抵接。

工作原理：

在使用时，将位于装管油缸5对应沉淀井内的拉杆7某一节短拉杆暂时分离，并将新管道2套在短拉杆/拉杆7外侧，之后再将暂时分离的两节短拉杆重新连接，之后装管油缸5伸长，装管油缸5伸长通过后挡板6将拉杆7外侧的若干新管道2向破碎扩孔器14尾部压紧，实现若干新管道2依次首尾连接组成长度较长且不会再分离的结构。

之后钻机向后拉动破碎扩孔器14，同时，破碎扩孔器14旋转向钻机方向扩孔拉管作业。破碎扩孔器14将旧管道20破碎并且将碎屑挤压到新铺设的新管道2外壁，此过程中，被压紧的新管道2跟随同步前进实现替代旧管道20；

由于沉淀井的宽度较小，因此，在运行一段时间后，就需要在拉杆7外侧套设新的新管道2，从而实现依次增加拉杆7外侧的新管道2数量。

工作过程中，部分残留泥土会与水混合成为泥浆的会从破碎扩孔器14中进入新管道2里面，位于地面的抽泥浆车10通过抽泥浆管11伸入道新管道2内部，会将新管道2中的泥浆及时抽掉，当新管道2完全铺设代替旧管道20后，将水管13一端插入新管道2内部，水管13另一端与泥浆泵9连接，泥浆泵9输入端与外部的水源连接，从而向新管道2内部通入高压水，将管道里面的残余泥浆、细小沙子石头冲洗出来，并流入至沉淀井内底壁，之后抽泥浆车10通过抽泥浆管11将沉淀井内底壁的残余泥浆吸干净。

在沉淀井内底壁铺设一层井底垫层3，固化地面有利于放置和固定钻机，方便施工和时候后清理工作。

液压站8安装在地面上，并通过液压油管12为钻机提供动力。

进一步的，钻机采用水平微型顶拉管钻机，包括调平机构21、回转齿轮箱24、操作台25、钻杆扶正器27和推拉机构28，以上部件均为现有技术；调平机构21用于为钻机整体装置调节高度和角度，有利于其上的钻杆19对准旧管道20；回转齿轮箱24和推拉机构28配合用于将钻杆19推进到旧管道20中并一直延伸到管道另一端的沉淀井；工作者通过操作台25控制钻机；钻杆扶正器27用于扶正钻杆19。

如图5所示，现有技术的破碎扩孔器14外侧设置一条破碎切割刀片141,破碎切割刀片141沿破碎扩孔器14外侧轨迹方向延伸呈一体，且破碎切割刀片141延伸方向平行与破碎扩孔器14轴线，破碎切割刀片141呈刀片结构，通过拉动破碎切割刀片141将旧管道切割出一条缝,并将新管道挤进旧管道内。此方法管道换管成功率低，非原位原管尺寸更换。

如图4所示，改进后破碎扩孔器14的破碎切割刀片141具有多组呈柱状结构并相互独立，同时，多组呈柱状结构的破碎切割刀片141以破碎扩孔器14轴线为中心螺旋分布在破碎扩孔器14圆台面，螺旋分布的破碎切割刀片141旋转有利于对旧管道进行旋转破碎并向外推挤，相对现有技术对旧管道的处理方式不一样；如图6-7所示，破碎切割刀片141的端头呈一字型的刀片结构，一字型的刀片结构的破碎切割刀片141大致与破碎切割刀片141螺旋方向相切，通过拉动破碎切割刀片141将旧管道切割出一条缝,并将新管道挤进旧管道内；

如图7所示，破碎扩孔器14外侧壁锥面开设有螺旋排屑槽142，可将旋转破碎后的旧管道碎屑挤压到新铺设的管道外壁。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，其特征在于，包括：

钻机，所述钻机位于一个沉淀井内且位于旧管道(20)一端；

装管油缸(5)，所述装管油缸(5)位于另一个沉淀井内且位于旧管道(20)另一端；

破碎扩孔器(14)，所述破碎扩孔器(14)外壁设置有若干破碎切割刀片(141)，所述破碎切割刀片(141)以破碎扩孔器(14)轴线为中心螺旋分布；

钻杆(19)，所述钻杆(19)贯穿待更换的旧管道(20)且两端分别与钻机、破碎扩孔器(14)头部连接，所述钻杆(19)包括若干首尾可拆卸连接的短钻杆；

拉杆(7)，所述拉杆(7)一端贯穿新管道(2)与破碎扩孔器(14)尾部连接，另一端连接凹凸轴(4)；所述装管油缸(5)的活动端连接有后挡板(6)，凹凸轴(4)穿过后挡板(6)，后挡板一端贴紧待铺的新管道(2)；装管油缸(5)缸筒端有设有一卡槽，卡在凹凸轴(4)上，所述拉杆(7)包括若干首尾可拆卸连接的短拉杆；

抽泥浆车(10)，所述抽泥浆车(10)输入端连接有抽泥浆管(11)。

2.如权利要求1所述的一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，其特征在于：所述钻机通过锚固装置固定在对应的沉淀井内。

3.如权利要求1所述的一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，其特征在于：所述沉淀井内底壁铺设有井底垫层(3)。

4.如权利要求1所述的一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，其特征在于：还包括有泥浆泵(9)，所述泥浆泵(9)输出端连接有水管(13)，所述泥浆泵(9)输入端与外部水源连接。

5.如权利要求1所述的一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，其特征在于：所述拉杆(7)末端设置有凹凸轴(4)，所述装管油缸(5)的活动端连接有后挡板(6)，所述凹凸轴(4)贯穿后挡板(6)于装管油缸(5)的固定端卡接配合。

6.如权利要求1所述的一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，其特征在于：所述新管道(2)首尾两端卡接配合。

7.如权利要求1所述的一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，其特征在于：所述破碎扩孔器(14)尾部后端面固定有护管环，最前端的所述新管道(2)前端套设于护管环外壁并与破碎扩孔器(14)后端面抵接。

8.如权利要求1所述的一种管道原位置换用微顶拉钻机成套设备，其特征在于：所述破碎切割刀片(141)的端头呈一字型结构，一字型的所述破碎切割刀片(141)端头与破碎切割刀片(141)螺旋方向相切。