一种非开挖地下承压管道的更换装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非开挖地下承压管道的更换装置及方法，用于对地下的旧管道更换，包括：钻杆收放装置，位于旧管道的一端；防滑脱钻杆，一端与钻杆收放装置相连，另一端通过钻杆收放装置推动防滑脱钻杆穿过旧管道的内部到达旧管道的另一端；旧管道切割刀，用于对旧管道进行切割，位于旧管道的另一端，并与穿过旧管道的防滑脱钻杆相连；柔性复合管，通过胀管头与旧管道切割刀相连，钻杆收放装置通过防滑脱钻杆带动旧管道切割刀对旧管道进行切割，通过胀管头对旧管道进行扩径，并连动柔性复合管进入地下新通道以实现管道的更换。本发明专利技术在埋地承压旧管道因建筑物、水域制约而开挖更换施工困难条件下，实现旧管道的非开挖更换。

Replacement device and method for underground pressure pipeline without excavation

The invention discloses a device and method for replacing a non excavation of underground pipelines under pressure, for old pipe of underground replacement, including: drill pipe retracting device, is located in the old pipeline; anti-skid drill pipe, drill pipe and connected with one end of the other end of the retractable device, the internal pipe and device drive anti-skid drill through old pipelines. At the other end of the old pipeline; the old pipe cutting knife, for old pipe cutting, the other end is located in the old pipeline, and through the old pipe and slip drilling pipe; flexible composite pipe, the cutting knife is connected by pipe expanding head and old pipeline, pipe retracting device through the anti-skid drill rod drives the old pipe cutting knife the old pipe cutting, head of the old pipe expanding through expanding pipe replacement and linked flexible composite pipe into the underground pipeline to achieve the new channel. The present invention realizes the trenchless replacement of the old pipeline under the condition that the underground confined old pipeline is excavated and replaced under the restriction of the building and the water area.

【技术实现步骤摘要】
一种非开挖地下承压管道的更换装置及方法
本专利技术涉及非开挖
，尤其涉及一种非开挖地下承压管道更换装置及方法。
技术介绍
埋地管道均具有一定的使用寿命，当使用到一定年限后必然发生腐蚀、老化、失效现象，造成管输介质的泄漏和环境的污染等一系列问题，给企业带来经济损失和社会负面影响。而在石油行业，对于服役时间长、老化严重、无利用价值的非金属单井原油输送管道，通常只能采用机械或人工对其进行清管、开挖、回收，同时敷设新管道，实现管道的更换，施工时效低。对于市政领域，传统开挖更换的施工方式在管线上方存在建筑物、交通、水域等受限因素时，施工周期长、工程量大、施工成本高。目前，管道非开挖更换技术有胀管法、吃管法、管道排除法等，胀管法非开挖更换管道工艺相对简单，逐步受到应用研究和工程施工单位的青睐。该工艺是以服役时间长、不符合安全生产要求的旧管道走向为导向，采用气压、液压或静拉力来破碎现存的旧管道，并将旧管道碎屑挤入周围的土层中，同时拉入等径或超径的高密度聚乙烯管(HDPE管)。该技术避免采用机械或人工对无利用价值的旧管道进行开挖、断管、回收等工作量，在管线穿越不可开挖建筑物、水域或特殊位置时，具有较强的优越性，可获得较高的性价比。但是，由于HDPE管不具有承压特性，仅可适应于输送压力小于0.1MPa的燃气及生活用水，无法输送压力大于0.1MPa的介质。现有技术中，如图1所示，在操作坑(尾坑)设置卷扬机和滑轮组，通过牵引绳起导向作用，保障更换管道的方向；通过操作坑(首坑)的空气压缩机驱动裂管头对旧管道进行冲击破碎。由于该技术能耗高、更换管道的导向性差，空气压缩机冲击对地面建筑及邻近管道的影响大，且更换的管道为HDPE管不具有承压性能，应用局限性大。此外，如图2所示，提出了埋地管道在非开挖的条件下，在驱动器的作用下，通过盾构机构前端的刀具快速旋转，外环刀具对旧管道壁周围地层进行旋切扩径，呈漏斗的内环刀具状向前切割旧管道壁的同时向内挤压使得管壁破碎；牵引器牵引盾构机构不断的破碎旧管道的同时，注浆机构不断注入循环泥浆，将旧管道壁产生的碎屑带出管道。该技术采用了类似定向钻的原理实现的埋地管道的非开挖更换，但该技术效率低、时效性差，产生的循环泥浆对环境污染大，应用受制约。因此，研发一种埋地管道非开挖状态下更换承压管道的装置和方法，在埋地管道因建筑物、水域制约而开挖更换施工困难条件下，实现旧管道的非开挖更换，将具有显著的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非开挖地下承压管道的更换装置及方法，能够对地下管道进行非开挖式旧管道更换。为实现上述目的，本专利技术的一种非开挖地下承压管道的更换装置及方法的具体技术方案为：一种非开挖地下承压管道的更换装置，用于对地下的旧管道更换，包括：钻杆收放装置，位于旧管道的一端；防滑脱钻杆，一端与钻杆收放装置相连，另一端通过钻杆收放装置推动防滑脱钻杆穿过旧管道的内部到达旧管道的另一端；旧管道切割刀，用于对旧管道进行切割，位于旧管道的另一端，并与穿过旧管道的防滑脱钻杆相连；柔性复合管，通过胀管头与旧管道切割刀相连，钻杆收放装置通过防滑脱钻杆带动旧管道切割刀对旧管道进行切割，通过胀管头对旧管道进行扩径，并连动柔性复合管进入地下新通道以实现管道的更换。一种非开挖地下承压管道的更换的方法，包括以下步骤：确定需更新的旧管道的分段点，在旧管道的分段点两端开挖操作坑；对旧管道进行清管，并对操作坑内的旧管道进行断管；从操作尾坑端将防滑脱钻杆通过旧管道内通道延伸至操作头坑端，拉力装置通过防滑脱钻杆带动旧管道切割刀对旧管道进行切割，并带动柔性复合管进入地下实现管道的更换；对柔性复合管进行分段强度试压，通过接头与两端管道连接后，对整条管道进行严密性试压，回填操作坑。本专利技术的一种非开挖地下承压管道的更换装置及方法的优点在于：1)在埋地承压旧管道因建筑物、水域制约而开挖更换施工困难条件下，实现旧管道在非开挖地下更换为承压管道；2)实现了更换后的管道具有承压性能，突破了传统更换HDPE管仅适应于输送压力小于0.1MPa的燃气及生活用水的限制，更换后的管道承压范围在6.4MPa-25MPa，管径为DN50-DN150mm，填补了管道非开挖更换领域的一项空白；3)可以应用于市政工程、油田领域的水泥管、陶瓷管、铸铁管、玻璃钢管、塑料合金复合管等脆性管道的非开挖更换。附图说明图1为现有的非开挖气动裂管修复地下管道的结构示意图；图2为现有的双环刀的非开挖管道更换系统的结构示意图；图3为本专利技术的非开挖地下承压管道的更换装置的结构示意图；图4为本专利技术的防滑脱钻杆的结构示意图；图5为本专利技术的旧管道切割刀的结构示意图；图6为图5的旧管道切割刀的侧视图；图7为本专利技术的胀管头与柔性复合管相连的结构示意图；图8为本专利技术的柔性复合管的结构示意图。具体实施方式为了更好的了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的一种非开挖地下承压管道的更换装置及方法做进一步详细的描述。如图3至图8所示，其示为本专利技术的一种非开挖地下承压管道的更换装置，包括钻杆收放装置3、防滑脱钻杆4、旧管道切割刀6、胀管头7和柔性复合管8，钻杆收放装置3位于旧管道5的一端；防滑脱钻杆4的一端与钻杆收放装置3相连，钻杆收放装置3推动防滑脱钻杆4通过旧管道5的内部到达在旧管道5的另一端；旧管道切割刀6用于对旧管道5进行切割，位于旧管道5的另一端，并与穿过旧管道5的防滑脱钻杆4相连；柔性复合管8位于旧管道5的另一端，通过胀管头7与旧管道切割刀6相连，钻杆收放装置3通过防滑脱钻杆4带动旧管道切割刀6对旧管道5进行切割，通过胀管头7对旧管道5进行扩径形成供柔性复合管进入地下新通道，并连动柔性复合管8进入地下新管道以实现管道的更换。进一步，钻杆收放装置3连接有拉力装置1(优选采用液压动力供给装置)，用于向钻杆收放装置3提供动力，以实现防滑脱钻杆4的延伸和回收，通过施工过程中的液压拉力载荷在防滑脱钻杆4、管道切割刀6和胀管头7之间的传递，实现旧管道5的破碎及新管道柔性复合管8的非开挖更换。进一步，如图4所示，防滑脱钻杆4的外壁面上设置有多个凸起的挡块43和锯齿卡槽42，挡块呈锥形，具有锥形和方形，锯齿卡槽42靠近挡块43的方形设置，挡块43与锯齿卡槽43共同在防滑脱钻杆4的轴线方向相对设置，在防滑脱钻杆4的中心线方向上间隔设置有多个。在防滑脱钻杆回收过程中，在拉力装置1的液压力作用下防滑脱钻杆4可通过挡块43、锯齿卡槽42与钻杆收放装置内用于夹持钻杆的夹持器(图中未示)锯齿牙咬和，并与锥形挡块的方形面挤压，以稳固在拉拔过程中夹持器与防滑脱钻杆的连接，避免旧管道在非开挖更换胀管法施工过程中夹持器滑脱、提高了施工时效。此外，防滑脱钻杆4的两端分别为阴螺纹41和阳螺纹44，通过阳螺纹44使防滑脱钻杆4相互连接，以及与旧管道切割刀6相连。进一步，旧管道切割刀6的外壁面上设置有三个刀片63，分别在旧管道切割刀6的水平方向上设置有两个刀片和纵向方向上设置有一个刀片，纵向方向上的刀片与水平方向上的两个刀片均呈90°间隔，水平方向上的两个刀片用于对旧管道5进行水平切割，纵向方向上设置的一个刀片用于对旧管道5的底部进行切割。其中，刀片63呈三角形，刀片上远离旧管道5的受力面与钻杆水平方向呈25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非开挖地下承压管道的更换装置，用于对地下的旧管道(5)更换，其特征在于，包括：钻杆收放装置(3)，位于旧管道(5)的一端；防滑脱钻杆(4)，一端与钻杆收放装置(3)相连，另一端通过钻杆收放装置(3)推动防滑脱钻杆(4)穿过旧管道(5)的内部到达旧管道(5)的另一端；旧管道切割刀(6)，用于对旧管道(5)进行切割，位于旧管道(5)的另一端，并与穿过旧管道(5)的防滑脱钻杆(4)相连；柔性复合管(8)，通过胀管头(7)与旧管道切割刀(6)相连，钻杆收放装置(3)通过防滑脱钻杆(4)带动旧管道切割刀(6)对旧管道(5)进行切割，胀管头(7)对旧管道(5)进行扩径，并连动柔性复合管(8)进入地下新通道以实现管道的更换。

【技术特征摘要】
1.一种非开挖地下承压管道的更换装置，用于对地下的旧管道(5)更换，其特征在于，包括：钻杆收放装置(3)，位于旧管道(5)的一端；防滑脱钻杆(4)，一端与钻杆收放装置(3)相连，另一端通过钻杆收放装置(3)推动防滑脱钻杆(4)穿过旧管道(5)的内部到达旧管道(5)的另一端；旧管道切割刀(6)，用于对旧管道(5)进行切割，位于旧管道(5)的另一端，并与穿过旧管道(5)的防滑脱钻杆(4)相连；柔性复合管(8)，通过胀管头(7)与旧管道切割刀(6)相连，钻杆收放装置(3)通过防滑脱钻杆(4)带动旧管道切割刀(6)对旧管道(5)进行切割，胀管头(7)对旧管道(5)进行扩径，并连动柔性复合管(8)进入地下新通道以实现管道的更换。2.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于，钻杆收放装置(3)连接有拉力装置(1)，用于向钻杆收放装置(3)提供动力，拉力装置(1)通过钻杆收放装置(3)回收防滑脱钻杆(3)。3.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于，防滑脱钻杆(4)的外壁面上设置有多个凸起的挡块(43)和锯齿卡槽(42)，用于与夹持器相配合，挡块呈锥形，锯齿卡槽(42)靠近挡块(43)设置，挡块(43)与锯齿卡槽(42)共同在防滑脱钻杆(4)的轴线方向相对设置，在防滑脱钻杆(4)的中心线方向上间隔设置有多个。4.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于，旧管道切割刀(6)的外壁面上设置有三个刀片(63)，分别在旧管道切割刀(6)的水平方向上设置有两个刀片和纵向方向上设置有一个刀片，纵向方向上的刀片与水平方向上的两个刀片均呈90°间隔，水平方向上的两个刀片用于对旧管道(5)进行水平切割，纵向方向上设置的一个刀片用于对旧管道(5)的底部进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱原原，张志宏，羊东明，葛鹏莉，高秋英，梁峰，马清杰，肖雯雯，韩阳，李芳，许艳艳，段浩文，胡盾海，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11