專利名稱：一種非開挖管道更換設(shè)備及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種非開挖管道更換設(shè)備及其使用方法，屬于非開挖技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市化進程的不斷加快，城市地下空間中管線日益增多，因而產(chǎn)生對舊管道進行更換的需要。這些需要更換的管道一般鋪設(shè)在人口稠密、商業(yè)繁華的市區(qū)，往往在管道周邊充塞著其他的一些管線，在管道的上面還騎壓著建筑物或處于道路下方。開挖施工將造成交通堵塞、綠地和園林的毀壞，也可能對其它一些管道、電纜等地下公共設(shè)施造成毀壞。隨著非開挖技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，解決這一問題最好的方法就是由此而生的非開挖管道更換技術(shù)。由于該技術(shù)具有施工場地小、施工簡單、造價較低等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用。舊管線的非開挖更換實際上是在舊管線的原位處進行更換，即以要更換的舊管為向?qū)?，在專用盾?gòu)機構(gòu)破碎舊管的同時將直徑相同或稍大的新管拉入或頂人以取代舊管完成更換作業(yè)。主要的非開挖更換技術(shù)有爆管法、吃管法等。其中，吃管法是微型隧道鋪管施工方法在管道更換領(lǐng)域的應(yīng)用和改進。該施工方法采用安裝在盾構(gòu)機構(gòu)上的切屑刀具將待換的舊管道碾碎。特殊設(shè)計的切屑刀具可以“吃”掉管道和土層以及土層內(nèi)的任何障礙物，新的管道連接在盾構(gòu)機構(gòu)的后部，被一起帶入。舊管道碎屑穿過切削頭，從后面連接的循環(huán)注漿管排出到地表。圖1是現(xiàn)有吃管法進行非開挖管道更換設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖1，在現(xiàn)有的吃管法施工設(shè)備及方法中，盾構(gòu)機構(gòu)I由位于其后端的液壓推桿6通過新管道5向前推進，這種方法要求新管道5具有足夠的抗壓強度，從而限制了其使用范圍。同時，在現(xiàn)有的吃管法施工方法中，破碎舊管道4產(chǎn)生的碎片透過盾構(gòu)機構(gòu)1，從后面的注漿機3的循環(huán)注漿管道排出到地表。由于碎片需要穿過切削頭，容易造成堵塞，同時所用的刀具結(jié)構(gòu)由于上述碎片的通過而變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明提供一種以吃管法更換地下管道的非開挖方法及設(shè)備，它使用了前方牽引方式，擴大了吃管法換管的適用范圍；同時從前端排出舊管道碎片，簡化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)，減少了舊管道碎片堵塞設(shè)備的可能性。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種非開挖管道更換設(shè)備，包括:盾構(gòu)機構(gòu)、牽引機構(gòu)，其中所述牽引機構(gòu)通過牽引繩連接到所述盾構(gòu)機構(gòu)的前端，拉動所述盾構(gòu)機構(gòu)向前運動，所述盾構(gòu)機構(gòu)的后端連接有新管道，配合使用的注漿機的循環(huán)注漿管的注漿口和吸漿口沿舊管道布置到所述盾構(gòu)機構(gòu)的前端；所述盾構(gòu) 機構(gòu)包括位于前端的切削刀具和位于后端的驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述切削刀具快速旋轉(zhuǎn)；
在所述盾構(gòu)機構(gòu)向前運動時，前端的所述切削刀具破碎舊管道，產(chǎn)生的碎片由配合使用的注漿機通過循環(huán)注漿管從前方帶出；在所述盾構(gòu)機構(gòu)向前運動時，連接在其后端的新管道被一起拉入，以完成新管道的鋪設(shè)。所述的設(shè)備中，所述切削刀具最大直徑處的直徑大于舊管道外徑且略大于新管外徑，所述切削刀具的最小直徑處的直徑小于舊管道內(nèi)徑。所述的設(shè)備中，所述切削刀具呈錐形。根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，提供一種使用所述設(shè)備進行非開挖管道更換的方法，包括如下步驟:施工前準備:了解地層和地下水的情況，以及地下已有管線和其他埋設(shè)物的位置，并解決施工用電、用水；基坑開挖:在需要更換的舊管道兩端分別挖兩個工作坑，同時準備泥漿池；

設(shè)備安裝:所述設(shè)備就位后，安裝牽引好牽引機構(gòu)、盾構(gòu)機構(gòu)和配合使用的注漿機，并通過牽引繩將所述設(shè)備的牽引器與所述設(shè)備的盾構(gòu)機構(gòu)的牽引繩連接裝置連接起來，并將配合使用的注漿機的循環(huán)注漿管的注漿口和吸漿口沿舊管道布置到所述盾構(gòu)機構(gòu)的前端；開始施工:啟動電源，所述設(shè)備的盾構(gòu)機構(gòu)的驅(qū)動器帶動前端切削刀具快速旋轉(zhuǎn)，對舊管道壁周圍土層進行旋轉(zhuǎn)切削，擴大孔徑；所述牽引機構(gòu)通過牽引繩拉動所述盾構(gòu)機構(gòu)不斷前進；新管道連接在所述盾構(gòu)機構(gòu)的后端，隨所述盾構(gòu)機構(gòu)的運動向前鋪設(shè)；在所述盾構(gòu)機構(gòu)前端的舊管道內(nèi)，配合使用的所述注漿機不斷進行泥漿循環(huán)，以帶走切削產(chǎn)生的碎屑；施工結(jié)束:將所述設(shè)備移出工作坑，對新管道進行處理并填埋工作坑。上述的非開挖方法及設(shè)備，由于使用了前方牽引方式，對新管道的抗壓強度沒有要求，擴大了適用范圍；同時采用前端排出碎屑的方式，簡化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)。


根據(jù)下述參照附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見。在附圖中:圖1是現(xiàn)有吃管法進行非開挖管道更換設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的非開挖管道更換設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是使用本發(fā)明的第二實施例的非開挖管道更換方法進行管道更換施工的示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖描述本發(fā)明。應(yīng)該明白的是，本文所說明發(fā)明可以用多種多樣形式具體實現(xiàn)，并且在本文中公開的任何具體結(jié)構(gòu)、功能或兩者僅僅是代表性的?；诒疚牡恼f明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，本文所公開的一個方面可以獨立于任何其它方面實現(xiàn)，并且這些方面中的兩個或多個方面可以按照各種方式組合。同時，本文附圖中各部分的尺寸與實際并不完全一致，而會因為方便和清晰起見做放大或縮小。
第一實施例:圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的非開挖管道更換設(shè)備的示意圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的非開挖管道更換設(shè)備包括:盾構(gòu)機構(gòu)1、牽引機構(gòu)2。在實際使用中，有注漿機3與其配合使用。其中，盾構(gòu)機構(gòu)I包括位于前端的刀具11，以及位于中段的驅(qū)動器12，其中，刀具11呈圓錐形，其最大直徑處直徑略大于新管5的外徑，最小直徑處直徑大于舊管道4的內(nèi)徑。同時，在盾構(gòu)機構(gòu)I的前端有用于連接牽引繩的牽引繩連接部件14，在盾構(gòu)機構(gòu)I的后端有用于連接新管道的新管道連接部件15。牽引機構(gòu)2包括牽引器22和牽引繩21。注漿機構(gòu)3包括注漿泵32和循環(huán)注漿管31。工作時，牽引器22通過牽引繩21拖動盾構(gòu)機構(gòu)I沿舊管道4向前運動；在盾構(gòu)機構(gòu)I向前運動的過程中，驅(qū)動器12驅(qū)動外環(huán)刀具11快速旋轉(zhuǎn)，對舊管道壁周圍土層進行旋切擴徑并使舊管壁破碎；隨著盾構(gòu)機構(gòu)I的前進，連接在其后端的新管道5也向前鋪設(shè)；同時，注漿機構(gòu)3使用注漿泵32將泥漿通過注漿管31循環(huán)注入盾構(gòu)機構(gòu)I前端的舊管道，通過泥漿循環(huán)將切削產(chǎn)生的碎片從前方帶出。第二實施例:圖3是使用本發(fā)明的第二實施例的非開挖管道更換方法進行管道更換施工的示意圖。參考圖3，在使用本發(fā)明的非開挖管道更換設(shè)備進行管道更換施工時，按如下步驟進行: 首先，做施工前準備:了解地層和地下水的情況，以及地下已有管線和其他埋設(shè)物的位置，并解決施工用電、用水；然后，基坑開挖:在需要更換的舊管道前后兩端分別挖兩個工作坑61和62，同時準備泥漿池。之后，安裝設(shè)備:所述管道更換設(shè)備就位后，首先將盾構(gòu)機構(gòu)I運送到工作坑62中，布置在與舊管道同軸的位置，然后將的牽引器(卷揚機)22固定在工作坑61邊緣，并通過變向滑輪，以牽引繩連接牽引器22和所述設(shè)備的盾構(gòu)機構(gòu)I ;并將所述設(shè)備的注漿管32置于舊管道4內(nèi)盾構(gòu)機構(gòu)I的前端。之后，開始施工:啟動電源，所述牽引機構(gòu)2通過牽引繩21拉動所述盾構(gòu)機構(gòu)I不斷前進，所述設(shè)備的盾構(gòu)機構(gòu)I的驅(qū)動器12帶動刀具11快速旋轉(zhuǎn)，對舊管道壁周圍土層進行旋轉(zhuǎn)切削，擴大孔徑，同時將舊管道壁破碎；新管道5連接在所述盾構(gòu)機構(gòu)I的后端，并隨盾構(gòu)機構(gòu)I的運動向前鋪設(shè)；同時，所述設(shè)備的注漿機構(gòu)3使用注漿泵32通過注漿管31將泥漿在刀具11前方的舊管道內(nèi)不斷循環(huán)，以帶走切割產(chǎn)生的碎屑，并減小新管道5前進的阻力，潤滑刀具。最后，施工結(jié)束:將所述設(shè)備移出工作坑，對新管道進行處理并填埋工作坑。雖然參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的實施例進行了如上描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，對上述發(fā)明所提出的實施例，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種非開挖管道更換設(shè)備，包括: 盾構(gòu)機構(gòu)、牽引機構(gòu)，其中 所述牽引機構(gòu)通過牽引繩連接到所述盾構(gòu)機構(gòu)的前端，拉動所述盾構(gòu)機構(gòu)向前運動，所述盾構(gòu)機構(gòu)的后端連接有新管道，配合使用的注漿機的循環(huán)注漿管的注漿口和吸漿口沿舊管道布置到所述盾構(gòu)機構(gòu)的前端； 所述盾構(gòu)機構(gòu)包括位于前端的切削刀具和位于后端的驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述切削刀具快速旋轉(zhuǎn)； 在所述盾構(gòu)機構(gòu)向前運動時，前端的所述切削刀具破碎舊管道，產(chǎn)生的碎片由配合使用的注漿機通過循環(huán)注漿管從前方帶出； 在所述盾構(gòu)機構(gòu)向前運動時，連接在其后端的新管道被一起拉入，以完成新管道的鋪設(shè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述切削刀具最大直徑處的直徑大于舊管道外徑且略大于新管外徑，所述切削刀具的最小直徑處的直徑小于舊管道內(nèi)徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述切削刀具呈錐形。
4.一種使用權(quán)力要求I所述設(shè)備進行非開挖管道更換的方法，包括如下步驟: 施工前準備:了解地層和地下水的情況，以及地下已有管線和其他埋設(shè)物的位置，并解決施工用電、用水； 基坑開挖:在需要更換的舊管道兩端分別挖兩個工作坑，同時準備泥漿池； 設(shè)備安裝:所述設(shè)備就位后，安裝牽引好牽引機構(gòu)、盾構(gòu)機構(gòu)和配合使用的注漿機，并通過牽引繩將所述設(shè)備的牽引器與所述設(shè)備的盾構(gòu)機構(gòu)的牽引繩連接裝置連接起來，并將配合使用的注漿機的循環(huán)注漿管的注漿口和吸漿口沿舊管道布置到所述盾構(gòu)機構(gòu)的前端; 開始施工:啟動電源，所述設(shè)備的盾構(gòu)機構(gòu)的驅(qū)動器帶動前端切削刀具快速旋轉(zhuǎn)，對舊管道壁周圍土層進行旋轉(zhuǎn)切削，擴大孔徑；所述牽引機構(gòu)通過牽引繩拉動所述盾構(gòu)機構(gòu)不斷前進；新管道連接在所述盾構(gòu)機構(gòu)的后端，隨所述盾構(gòu)機構(gòu)的運動向前鋪設(shè)；在所述盾構(gòu)機構(gòu)前端的舊管道內(nèi)，配合使用的所述注漿機不斷進行泥漿循環(huán)，以帶走切削產(chǎn)生的碎屑； 施工結(jié)束:將所述設(shè)備移出工作坑，對新管道進行處理并填埋工作坑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種非開挖地下管道更換設(shè)備及其使用方法。該設(shè)備包括牽引機構(gòu)、前端具有切削刀具的盾構(gòu)機構(gòu)。該設(shè)備的使用方法為在驅(qū)動器的作用下，盾構(gòu)機構(gòu)前端的切削刀具快速旋轉(zhuǎn)，對舊管道壁進行破碎；在牽引機構(gòu)的牽引下，盾構(gòu)機構(gòu)不斷向前破碎舊管道，同時，連接在盾構(gòu)機構(gòu)后面的新管道也隨之向前鋪設(shè)。并且，利用配合工作的注漿設(shè)備不斷注入循環(huán)泥漿，從盾構(gòu)機構(gòu)前方的舊管道中將切割產(chǎn)生的碎片帶出。該設(shè)備可以在非開挖條件下完成地下管道更換，效率高，對周邊影響小。
文檔編號F16L1/028GK103234076SQ20131011318
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者祿苗苗, 肖劍 申請人:中冶交通工程技術(shù)有限公司