一种用于非开挖拖拉管拔除施工的管体切割装置的制作方法

1.本发明涉及非开挖施工技术领域，尤其是非开挖拖拉管拔除施工工法中的设备，具体涉及一种用于非开挖拖拉管拔除施工的管体切割装置。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，城市建设与更新如火如荼进行，京津冀、长三角、大湾区等大城市群先后涌现，在城市建设过程中，首当其冲的是市政管网的建设，非开挖拖拉管凭借其占地小、施工快、成本低、不封闭交通、航道等优点被广泛使用。涉及污水、给水、电力、燃气等，材质有mpp、pvc、ppr、pe等，数量少则一两根，多则十几根，各类管线交汇之处埋深逐渐增大，部分拖拉管埋深达十多米，长度几十米甚至上百米。
3.随着非开挖地下管线工程的日益增加和地下管线密度的增大，多次出现拖拉管作业过程中的管线冲突问题，导致线路跳闸等事故，造成较高的经济损失和负面社会影响。尤其是近些年大城市修建地铁、管廊等大型地下工程经常与既有拖拉管产生冲突，以往通常的做法是将管网进行改移，但拖拉管本身并不处理，遗留的管路成了即将建设工程的安全隐患，甚至可能发展成为安全事故。以地铁盾构工程为例，遗弃的拖拉管强度高、韧性大，存在卡死刀盘、堵塞螺旋输送机、影响盾构姿态、影响地表沉降等安全风险。因此，在施工前采用非开挖的方式将拖拉管拔除对地铁工程建设具有显著的经济效益和工程意义。
4.虽然目前现有技术对拖拉管的拔除做了相关研究，但基本停留在将管体整体拔出的阶段，未见能够在非开挖情况下精确切断管体的设备和措施，而非开挖情况下精确切断管体对长距离、年代久、大埋深的非开挖拖拉管的定向清除作业尤为重要。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提出一种用于非开挖拖拉管拔除施工的管体切割装置，以解决非开挖拖拉管拔除施工中如何有效将管体在指定位置切断的问题，从而为整个拔管作业的顺利进行提供强有力的保障。
6.本发明是这样实现的：
7.一种用于非开挖拖拉管拔除施工的管体切割装置，由钻机传动杆、割管刀仓、割管刀和破土端头组成，其中：
8.钻机传动杆的一端用于与钻杆连接，由钻杆带动高速旋转；
9.割管刀仓连接固定在钻机传动杆的另一端，割管刀仓内安装有割管刀；
10.破土端头与割管刀仓连接固定；
11.施工中，所述管体切割装置伸入拖拉管管体内并到达预定位置，钻机传动杆带动割管刀仓高速旋转，割管刀能够对拖拉管管体进行切割。
12.较佳的，所述钻机传动杆包括一缩径管段，缩径管段开设有内螺纹，并且其上径向开设有插销孔，施工时钻杆通过螺纹旋入缩径管段中，通过一插销穿过插销孔连接固定。
13.较佳的，所述钻机传动杆还包括一连接于缩径管段前端的扩径管段，扩径管段与
割管刀仓焊接固定。
14.较佳的，所述割管刀仓上开设有一刀孔，在钻机传动杆带动割管刀仓高速旋转时割管刀能够从刀孔中探出。
15.较佳的，所述割管刀仓为一具有盒底和圆形周壁的环形盒，盒底与圆形周壁形成半封闭结构，盒内安装割管刀。
16.较佳的，所述割管刀底端销接固定于盒底上，刀体通过一弹簧连接固定于盒底上，割管刀头端收纳于盒内刀孔处，并能够在高速旋转下从刀孔中探出。
17.较佳的，所述刀孔为周向开设于圆形周壁上的矩形孔。
18.较佳的，所述圆形周壁上带有螺纹，所述破土端头通过螺纹与割管刀仓连接固定。
19.较佳的，所述破土端头为锥形结构。
20.较佳的，所述钻机传动杆的扩径管段、割管刀仓和破土端头的外径相同，并均小于拖拉管管体的内径。
21.本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出的一种用于非开挖拖拉管拔除施工的管体切割装置，通过非开挖方式完成土层中拖拉管的割除；通过弹簧连接割管刀，人为控制刀具旋转方向后可实现割管作业和收刀、放刀的自由切换；土体侵入拖拉管管体等不良作业环境下仍可进行割管作业；拖拉管切割刀具结构形式简单，便于现场拼接及安装，能够广泛运用于拖拉管拔除工程中。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
23.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。
24.图1示例性示出一种管体切割装置的分解结构示意图；
25.图2示例性示出一种管体切割装置的纵向剖视结构示意图；
26.图3示例性示出一种管体切割装置的整体结构示意图；
27.图4示例性示出割管刀仓结构示意图(刀体收合状态)；
28.图5示例性示出割管刀仓结构示意图(刀体打开状态)。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
30.在本发明的描述中，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要
素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
31.需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是任意合适的设置方式，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中心”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
33.以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。
34.如图1所示，用于非开挖拖拉管拔除施工的管体切割装置，由钻机传动杆10、割管刀仓20、割管刀30和破土端头40组成。
35.钻机传动杆10的一端用于与钻机的钻杆连接，图中为左端，钻机可以是定向钻机，施工时启动钻机由钻杆带动钻机传动杆10高速旋转，通过高速旋转实现对拖拉管的切割，具体在后文中阐述。
36.割管刀仓20连接固定在钻机传动杆10的另一端，图中为右端，割管刀仓内安装割管刀30。
37.破土端头40与割管刀仓20连接固定，破土端头40便于整个刀具在拖拉管中向前推进，同时在土体侵入拖拉管后使刀具顺利深入至指定位置，并起到保护内部结构等作用。
38.施工中，管体切割装置伸入拖拉管管体内并到达预定位置，钻机传动杆10带动割管刀仓20高速旋转，在拖拉管管体内由割管刀30对拖拉管管体进行快速切割。
39.结合图2，本发明一种具体方式的钻机传动杆10，包括一缩径管段11，缩径管段11开设有内螺纹12，并且缩径管段11上径向开设有插销孔13，如图3所示，具体为在管壁上相对开设两个，施工时钻杆通过螺纹旋入缩径管段11中，然后通过一插销50穿过插销孔13以及钻杆上的通孔连接固定。缩径管段11便于与常规的定向钻机的钻杆进行连接组装，同时借助缩径，为穿插销50提供了空间，避免插销50的长度妨碍伸入到拖拉管管体内。
40.较佳的，钻机传动杆10还包括一连接于缩径管段11前端的扩径管段13，扩径管段13与割管刀仓20焊接固定。扩径管段13作为扩大头，便于破土端头40向拖拉管管体内推进。
41.继续参见图1、图3，本发明中，割管刀仓20上开设有一刀孔21，在钻机传动杆10高速旋转状态下，割管刀30受到自身离心力作用，能够从刀孔21中探出，即割管刀30的至少刀头部分能够被从刀孔21中甩出，刀头接触拖拉管管体内壁，实现对拖拉管管体的切割。
42.再参见图1并结合图4、图5，本发明中，割管刀仓20为一具有盒底22和圆形周壁23的环形盒，盒底22与圆形周壁23形成半封闭结构，盒内安装割管刀30。
43.较佳的，割管刀30为一条形刀；割管刀30底端销接固定于盒底22上，刀体通过一弹簧60连接固定于盒底22上，割管刀头端收纳于盒内刀孔21处，并能够在高速旋转下从刀孔
21中探出。
44.本发明中，刀孔21为周向开设于圆形周壁23上的矩形孔，割管刀头端设计为楔形结构或阶梯型结构，正常状态下割管刀头端倚靠在刀孔21的孔壁上，弹簧60处于自然状态或者微拉伸状态，此时刀体呈收合状态；当割管刀仓20在钻机传动杆10的带动下高速旋转时，例如正转，割管刀头端被甩出仓外，使刀刃与管体接触，并割裂管体，管体割断后，钻机传动杆10停止旋转，或者反向旋转，刀体受弹簧牵引自动收回。
45.如图1，圆形周壁23上带有螺纹，破土端头40通过螺纹与割管刀仓20连接固定。破土端头40通过螺纹安装，可拆卸结构便于对割管刀仓20内部弹簧等结构进行更换，以及清理割管刀仓20内可能进入的泥土。
46.本发明的钻机传动杆的扩径管段14、割管刀仓20和破土端头40的外径相同，使得三者外表面形成连续的光滑面，如图3所示，但各外径均小于拖拉管的内径，另外，破土端头40为锥形结构，便于向拖拉管管体内推进。
47.参照图1，本发明结构的拼接方式为：
48.(1)由切割刀具结构图，自左及右将割管刀仓和钻机传动杆焊接为一体；
49.(2)将割管刀固定在刀仓后，使用弹簧连接割管刀，实现自动收刀；
50.(3)刀位于收缩状态下，将破土端头通过螺纹连接刀仓，刀身组装完毕；
51.(4)钻杆旋入钻机传动杆，将插销沿插销孔插入，使钻杆与钻机传动杆形成紧密咬合。
52.进行管体切割作业时，通过钻杆将整个切割刀具伸入拖拉管内，若拖拉管内有土体侵入及水流等不利工况，启动钻机，借助破土端头的旋转继续推进。
53.通过非开挖拖拉管割除作业，为地铁、管廊等地下工程施工创造了条件，降低了拖拉管与地铁、管廊等地下工程冲突时带来的安全风险。
54.本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。