[发明专利]一种具有双环刀的非开挖管道更换设备及其使用方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种具有双环刀的非开挖管道更换设备及其使用方法，属于非开挖技术领域。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，城市地下空间中管线日益增多，因而产生对旧管道进行更换的需要。这些需要更换的管道一般铺设在人口稠密、商业繁华的市区，往往在管道周边充塞着其他的一些管线，在管道的上面还骑压着建筑物或处于道路下方。开挖施工将造成交通堵塞、绿地和园林的毁坏，也可能对其它一些管道、电缆等地下公共设施造成毁坏。

随着非开挖技术的不断发展和完善，解决这一问题最好的方法就是由此而生的非开挖管道更换技术。由于该技术具有施工场地小、施工简单、造价较低等优点得到了广泛应用。旧管线的非开挖更换实际上是在旧管线的原位处进行更换，即以要更换的旧管为向导，在专用机具破碎旧管的同时将直径相同或稍大的新管拉入或顶人以取代旧管完成更换作业。主要的非开挖更换技术有爆管法、吃管法等。

其中，吃管法是在微型隧道铺管工法在管道更换领域的应用和改进。该工法采用切屑刀具将待换的旧管道碾碎。特殊设计的切屑刀具可以“吃”掉管道和土层以及土层内的任何障碍物。管道碎屑通过切削头后面连接的新管道排出到地表。新的管道连接在挖掘机的后部被带入。

图1是现有吃管法管道更换设备的示意图。如图1所示，现有吃管法所使用的盾构机构一般包括一个切屑头91和一个盾构体92。切屑头91上装有切屑齿，用来切屑旧管道4。切屑头安放在盾构体92的边缘，将土层切屑到安装新管道所需要的直径。切屑头内是圆锥形的掘进头93，工作时将其插入到要替换的旧管道4，给管道一个张力这样可以减少切屑齿的磨损。但是，由于碎屑被沿圆锥形的掘进头推向外边缘，不利于管道碎屑的排出，容易造成碎屑堵塞在盾构机构的前端，降低了施工的效率。

发明内容

鉴于上述,本发明的提供一种以吃管法进行非开挖地下管道更换的设备及施工方法，使用安装在盾构机构上的外环刀具旋切旧管道周围地层，使用固定在盾构机构上呈漏斗状的内环刀具切削和挤压旧管道，使其破碎，这样能更好地排出旧管道碎屑。

根据本发明的一个方面，提供一种具有双环刀的非开挖管道更换设备，包括：

牵引机构、盾构机构和注浆机构，其中，

所述牵引机构通过牵引绳连接到所述盾构机构的前端，拉动所述盾构机构向前运动，所述注浆机构通过循环注浆管从后端连接到所述盾构机构；

所述盾构机构包括位于前端的切削刀具和位于后端的驱动机构，且在其前端具有牵引绳连接部件，在其后端具有新管道连接部件；

在所述盾构机构向前运动时，前端的切削刀具破碎旧管道，产生的碎片由所述注浆机构通过循环注浆管带出；

在所述盾构机构向前运动时，同时铺设连接在所述盾构机构后端的新管道；

上述设备的特征在于，

所述盾构机构前端的切削刀具包括外环刀具和内环刀具，所述外环刀具位于盾构机构前端径向边缘，由所述驱动机构驱动旋转，用于切削旧管道周围地层，将孔道直径扩大以铺设新管道，所述内环刀具呈漏斗状，位于所述外环刀具的内侧并固定在所述盾构机构上，用于切割和挤碎旧管道的管壁。

所述设备的特征在于，所述外环刀外径略大于需铺设的新管外径，其内径大于需更换的旧管道外径。

所述设备的特征在于，所述呈漏斗状的内环刀具，其外径大于需更换的旧管道外径，内径小于需更换的旧管道内径。

根据本发明的另一方面，提供一种使用权力要求1所述设备进行非开挖管道更换的方法，包括如下步骤：

施工前准备：了解地层和地下水的情况，以及地下已有管线和其他埋设物的位置，并解决施工用电、用水；

基坑开挖：在需要更换的旧管道两端分别挖两个工作坑，同时准备泥浆池；

设备安装：如权力要求1所述的设备就位后，安装所述牵引机构、所述盾构机构和所述注浆机构，并通过牵引绳将所述牵引器与所述盾构机构连接起来，并将所述循环泥浆管置于新管道内，将其注浆口和吸浆口分别安装到驱动器末端的开口处；

换管施工：启动电源，所述牵引器通过牵引绳拉动所述盾构机构沿旧管道向前进行施工作业，破碎旧管道并铺设新管道，同时所述注浆机构在新扩径的孔内做泥浆循环，带走切割下来的旧管道碎屑；

施工结束：将所述设备移出工作坑，对新管道进行处理并填埋工作坑；

上述施工步骤的特征在于，在上述换管施工步骤中：

随所述盾构机构的前进，呈漏洞状的所述内环刀具切割并向内挤压旧管道壁，将旧管道壁破碎；