管道置换系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种排水管置换系统及方法，包括钻杆、环切钻头组件和顶进装置，穿过旧管的钻杆通过拉动环切钻头组件的方式，使环切钻头组件朝向旧管移动，转动的环切钻头组件在移动的同时对旧管进行破碎，跟随环切钻头组件移动的顶进装置通过推动新管朝向环切钻头组件移动以带动新管占据旧管移动前的位置，实现了旧管的破碎及新管的置换的同时进行，在此同时，移动中的环切钻头组件对新管产生拉力，保证了在置换过程中新管的稳定高效移动，另外，移动过程中的环切钻头组件将旧管的破碎碎片带出新管的置换位置，避免旧管碎片影响新管的置换，保证了新管的顺利置换，避免了现有技术中无法对坍塌受损的旧管进行高效修复的缺陷。无法对坍塌受损的旧管进行高效修复的缺陷。无法对坍塌受损的旧管进行高效修复的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
管道置换系统及方法


[0001]本专利技术涉及建筑
，尤其涉及一种管道置换系统及方法。

技术介绍

[0002]在近十几年，随着大量的塑料管在排水行业得以运用，如U
‑
PVC(聚氯乙烯)管、PE(聚乙烯)管和HDPE(高密度聚乙烯)管等塑料管虽然有耐酸碱抗腐蚀、安装运输方便和综合造价低的优势，但塑料管存在极易发生变形和破裂等结构性缺陷，一旦管道发生变形和坍塌，则需要花费很大的代价处理塌陷部分，尤其是中小型塑料排水管，而目前现有的短管置换法、裂管法都采用静压裂管技术硬挤强拉的方式，未能彻底切割破碎原管材并清理出管道，易造成钻头卡死，管道标高控制不准。
[0003]可见，现有技术中的通过施工弊端挤强拉的方式实现对旧管的替换的替换效果差，且现有技术中缺少能实现旧管的破碎和新管的替换同时进行的置换技术，存在无法对坍塌受损的旧管进行高效修复的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种管道置换系统及方法，以解决现有技术中存在无法对坍塌受损的旧管进行高效修复的缺陷的问题。
[0005]本专利技术的第一方面提供的一种管道置换系统，包括钻杆、环切钻头组件和顶进装置，所述钻杆的外径小于旧管，所述钻杆穿过旧管的一端，所述环切钻头组件的一端连接于所述钻杆的穿过旧管的一端，所述环切钻头组件的另一端与新管的一部可拆卸连接，所述环切钻头组件的用于连接新管的端部与新管之间可发生相对转动，所述顶进装置的端部与新管的另一部可拆卸连接，所述顶进装置的用于连接新管的端部与新管之间可发生相对转动，所述环切钻头组件的外径大于或等于旧管外径，所述钻杆通过拉动所述环切钻头组件朝旧管的另一端移动以使所述环切钻头组件对旧管进行破碎，所述顶进装置通过推动新管朝向所述环切钻头组件移动以带动新管占据旧管移动前的位置。
[0006]根据本专利技术的第一方面提供的一种实施方式，还包括水平定向钻机，所述钻杆连接于所述水平定向钻机，所述水平定向钻机通过驱动所述钻杆移动以带动所述环切钻头组件朝旧管的另一端移动。
[0007]需要说明的是，所述钻杆可以为与所述水平定向钻机的自带的钻杆相连接的钻杆，也可以为所述水平定向钻机自带的钻杆。
[0008]利用水平定向钻机单边造斜的方式，将钻杆从地表以上穿入地质层，进而经过第一观察井以穿入旧管内，通过水平定向钻机驱动的方式便于对钻杆的走向进行精准控制，占用施工场地小，水平定向钻机可灵活摆放于地面，造斜只借道不扩孔，对地层破坏可忽略不计，动力外置，避免了需扩孔或在地面以下开挖工作面以放置用于驱动钻杆的驱动设备所导致的破坏地质层、延长施工时间和增加施工作业成本的缺陷。
[0009]根据本专利技术的第一方面提供的一种实施方式，所述水平定向钻机通过驱动所述钻
杆转动以带动所述环切钻头组件旋转进而对旧管进行破碎。
[0010]通过所述钻杆的旋转运动以使所述环切钻头组件旋转，相较于在所述环切钻头组件上设置额外的旋转驱动件的方式，减轻了所述环切钻头组件的整体重量，降低了能耗。
[0011]根据本专利技术的第一方面提供的一种实施方式，所述环切钻头组件包括破碎钻头和切割刀头，所述钻杆连接于所述破碎钻头的一端，所述破碎钻头的另一端用于连接新管，所述切割刀片连接于所述钻杆并位于所述破碎钻头的远离所述顶进装置的一侧，所述切割刀头通过随所述钻杆旋转以对旧管进行初步切割，所述破碎钻头通过随所述钻杆旋转以对完成初步切割后的旧管进行粉碎。
[0012]通过所述切割刀头对旧管进行纵向切割，对旧管的完整性进行初步破坏，完成初步切割后再通过所述破碎钻头对旧管进行破碎，相较于直接通过所述破碎钻头进行破碎的方式，该方式的破碎效果更彻底，降低了所述破碎钻头在破碎过程中的受损几率。
[0013]根据本专利技术的第一方面提供的一种实施方式，所述破碎钻头的用于连接所述钻杆的一端设有倾斜面，所述倾斜面为围绕于所述钻杆的周向的环形结构，所述切割刀头设有多个，多个所述切割刀头以所述环形倾斜面的轴心为中心圆周阵列分布，所述切割刀头的一端连接于所述钻杆，另一端连接于所述倾斜面。
[0014]通过设置多个以所述环形倾斜面的轴心为中心圆周阵列分布的切割刀头，对旧管的切割作用更均匀且更高效。
[0015]根据本专利技术的第一方面提供的一种实施方式，所述环切钻头组件还包括刀头驱动件，所述破碎钻头的用于连接所述钻杆的一端设有倾斜面，所述切割刀头的一端通过铰接件铰接于所述钻杆，所述切割刀头的另一端延伸至所述倾斜面，所述倾斜面设有用于容置所述切割刀头的收纳槽；
[0016]所述刀头驱动件通过驱动所述切割刀头沿所述铰接件为轴并向远离所述破碎钻头的方向转动以使所述切割刀头伸出至所述收纳槽的外部进而完成对旧管的初步切割，所述刀头驱动件通过驱动所述切割刀头沿所述铰接件为轴并向靠近所述破碎钻头的方向转动以使完成对旧管的初步切割后的所述切割刀头收缩至所述收纳槽的内部。
[0017]在无需使用切割刀头时，通过将切割刀头收纳于所述收纳槽的内部的方式隐藏切割刀头以保护切割刀头。
[0018]根据本专利技术的第一方面提供的一种实施方式，还包括显示器和可视摄像头，所述可视摄像头通过中继器与所述显示器电性连接，所述可视摄像头设置于所述顶进装置，所述可视摄像头用于实时观测所述环切钻头组件破碎情况和/或新管的置换过程，所述顶进装置的用于连接可视摄像头的位置与所述环切钻头组件可发生相对转动。
[0019]具体地，所述可视摄像头通过无线通信连接的方式与中继器之间实现无线传输，所述中继器通过碳纤维杆固定于所述第一观察井或所述第二观察井。
[0020]通过所述中继器将所述可视摄像头获取的图像数据实时发送到所述显示器，解决现有置换技术不能可视化作业等问题。
[0021]根据本专利技术的第一方面提供的一种实施方式，还包括雷达天线和声纳探头，所述雷达天线通过对位于地下水丰富的地质层的管道的上方地质层部分进行检测以获知管道的上方是否有坍塌等情况，所述声纳探头通过对位于无水地质层的管道的上方地质层部分进行检测以获知管道的上方是否有坍塌等情况；
[0022]所述雷达天线和所述声纳探头均设置于所述顶进装置，所述顶进装置的用于连接所述雷达天线及所述声纳探头的位置与所述环切钻头组件可发生相对转动。
[0023]通过所述中继器将所述雷达天线和所述声纳探头获取的数据实时发送到所述显示器上，解决现有置换技术不能及时发现周围土体状况等问题。
[0024]根据本专利技术的第一方面提供的一种实施方式，还包括扶正器，所述扶正器套设于所述钻杆，所述扶正器的周侧与旧管的内表面抵接。
[0025]在可能的实施方式中，所述顶进装置通过连接杆连接于所述破碎钻头，所述连接杆可贯穿新管的中孔。
[0026]所述扶正器对所述钻杆沿旧管的轴线的移动起到限位导向作用。
[0027]本专利技术的第二方面提供了一种利用第一方面提供的管道置换系统的管道置换方法，包括：
[0028]将所述钻杆从连通旧管的一端的第一观察井穿入旧管，所述钻杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道置换系统，其特征在于，包括：钻杆，所述钻杆的外径小于旧管，所述钻杆穿过旧管的一端；环切钻头组件，所述环切钻头组件的一端连接于所述钻杆的穿过旧管的一端，所述环切钻头组件的另一端与新管的一部可拆卸连接，所述环切钻头组件的用于连接新管的端部与新管之间可发生相对转动；顶进装置，所述顶进装置的端部与新管的另一部可拆卸连接，所述顶进装置的用于连接新管的端部与新管之间可发生相对转动；所述环切钻头组件的外径大于或等于旧管外径；所述钻杆通过拉动所述环切钻头组件朝旧管的另一端移动以使所述环切钻头组件对旧管进行破碎，所述顶进装置通过推动新管朝向所述环切钻头组件移动以带动新管占据旧管移动前的位置。2.根据权利要求1所述的管道置换系统，其特征在于，还包括：水平定向钻机，所述钻杆连接于所述水平定向钻机，所述水平定向钻机通过驱动所述钻杆移动以带动所述环切钻头组件朝旧管的另一端移动。3.根据权利要求3所述的管道置换系统，其特征在于，所述水平定向钻机通过驱动所述钻杆转动以带动所述环切钻头组件旋转进而对旧管进行破碎。4.根据权利要求1所述的管道置换系统，其特征在于，所述环切钻头组件包括：破碎钻头，所述钻杆连接于所述破碎钻头的一端，所述破碎钻头的另一端用于连接新管；切割刀头，所述切割刀片连接于所述钻杆并位于所述破碎钻头的远离所述顶进装置的一侧；所述切割刀头通过随所述钻杆旋转以对旧管进行初步切割，所述破碎钻头通过随所述钻杆旋转以对完成初步切割后的旧管进行粉碎。5.根据权利要求4所述的管道置换系统，其特征在于，所述破碎钻头的用于连接所述钻杆的一端设有倾斜面，所述倾斜面为围绕于所述钻杆的周向的环形结构，所述切割刀头设有多个，多个所述切割刀头以所述环形倾斜面的轴心为中心圆周阵列分布，所述切割刀头的一端连接于所述钻杆，另一端连接于所述倾斜面。6.根据权利要求4所述的管道置换系统，其特征在于，所述环切钻头组件还包括刀头驱动件，所述破碎钻头的用于连接所述钻杆的一端设有倾斜面，所述切割刀头的一端通过铰接件铰接于所述钻杆，所述切割刀头的另一端延伸至所述倾斜面，所述倾斜面设有用于容置所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：程明，张建清，丁亮清，刘靖，徐涛，黄文欢，刘晓葳，汤霖，李屹，邓士锐，易晨托，陈凌波，
申请(专利权)人：长江地球物理探测武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：