水平定向鑽進中的原孔倒推施工方法及原孔倒推器的製作方法

2023-05-31 02:53:31

專利名稱：水平定向鑽進中的原孔倒推施工方法及原孔倒推器的製作方法
技術領域：
本發明涉及地下施工領域，尤其涉及一種應用於水平定向鑽進的施工方 法，及應用於該施工方法的原孔倒推器。
背景技術：
現有技術中，水平定向鑽施工已經經常地應用在對河道、地下牆等的地下 穿越作業中。在完成施工準備後，現有的水平定向鑽非開挖施工技術主要包括 以下步驟首先鑽導向孔，鑽機從入土端沿著設計軌跡鑽進直到出土端；在鑽進過程 中，使導向孔曲線儘量平滑，以利後續的預擴孔施工和管線回拖施工。其後，利用擴孔器對導向孔進行分級擴孔，以使擴孔後的孔道直徑大於回 拖管線直徑。 一般地，需要對導向孔進行多次擴孔。在多次擴孔作業中，處於 孔道中的擴孔器的兩端均連接鑽杆作回擴牽引用。回擴時，位於入土端的鑽機 每牽引出一根鑽杆的長度，就將該鑽杆卸下並轉運至出土端，出土端同時連接 一根鑽杆，作為下級擴孔時的牽引，如此循環，這樣回擴器由出土端到入土端 被拉出地面時，作為牽引的鑽杆始終會留在孔道內。擴孔完畢後，將回擴器接好，並用卸扣與待回拖的置於滾輪架上的管道連 接進行管道回拖，最終實現回拖管線。但在水平定向鑽進中的上述施工過程中，經常會遇到一些由於客觀條件造 成的施工困難，具體如1、定向鑽出土端的場地條件較差，如場地狹窄、臨 河、沼澤地或綠化保護用地等，使回擴孔時在出土端的鑽杆連接操作的施工空 間受到限制；2、從導向孔入土端到導向孔出土端之間交通不，造成回擴孔 施工時，鑽杆從導向孔入土端轉運到導向孔出土端的循環運輸困難；3、非開 挖施工長度較長時，由於回擴孔循環而需要儲備大量的鑽杆，提高了施工的成 本。上述問題的存在，極大地困擾了水平定向鑽非開挖施工的實施，從而造成 工程延誤或施工時間過長以至擴孔對塌造成工程事故等嚴重後果，成為水平定 向鑽非開挖施工進一步推廣應用的技術障礙。發明內容有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種受定
向鑽出土端場地限制小，免除鑽杆循環運送的水平定向鑽進中的原孔倒推施工 方法。為實現上述目的，本發明提供了一種水平定向鑽進中的原孔倒推施工方法， 包括以下步驟步驟一，鑽導向孔工序，鑽機從入土端沿著設計軌跡鑽進直到出土端；步驟二，回擴孔工序，在出土端的鑽杆末端連接回擴器，利用回擴器從出 土端回擴孔道至入土端；步驟三，原孔倒推擴孔工序，在入土端的鑽杆末端連接倒推器，使倒推器 行進面朝向出土端，利用倒推器在原孔道中從入土端至出土端倒推擴孔；步驟四，回拖管線工序，在擴孔後的孔道直徑大於回拖管線直徑後，在回 擴器後端連接待回拖的管線，在孔道中實施管線回拖作業，實現管線的非開挖 地下穿越。較佳地，擴孔後的孔道直徑為回拖管線直徑的1.3-1.5倍。作為一種改進，在步驟三之後，重複步驟二和步驟三，經過多次回擴孔工 序和原孔倒推擴孔工序，實現孔道直徑大於回拖管線直徑。本發明的倒推施工方法，由於採用了特殊設計的原孔倒推器，在出土端無 須進行鑽杆連接，克服了原有施工方法受出土端場地局限性大的缺點，在出土 端條件較差(如場地狹窄、河邊、路邊、沼澤以及綠化保護用地等)時，提高 了水平定向鑽非開挖施工的應用性。由於僅在回擴器、原孔倒推器朝向鑽機的一端連接鑽杆，省卻了在入土端 和出土端之間來迴轉運鑽杆的作業，克服了運輸條件較差時鑽杆的循環困難。同時，由於僅一端需要鑽杆，在地下施工長度較長時，對鑽杆的需求量不 會翻倍增加，克服了轉運鑽杆時鑽杆數量不足的缺陷。本發明還提供了一種應用於上述施工方法的原孔倒推器，包括一中空的筒 體，所述筒體的第一端為圓錐臺面，所述圓錐臺面的小端設置一半球頂，所述 筒體的第二端設置有一連接部；所述筒體和所述圓錐檯面上分別開設有小圓 孔。本發明的原孔倒推器，由於採用了中空結構，減輕了倒推器的重量。倒推 器上的小圓孔用做泥漿系統，以減輕倒推時的阻力以及補充回擴孔泥漿以達到 護壁的效果。筒體第二端的連接部與鑽杆有良好的連接，傳遞扭矩。圓錐臺面 用做倒推器的行進面，以減輕倒推阻力。圓錐檯面上的半球頂為球帽形，以保 持一定阻力以免倒推器在施工中偏出原孔道。倒推器的主體為筒體，起到舵手 的作用，以保證其不偏出原孔道。 一由於上述結構，本發明的原孔倒推器具有結構簡單輕巧，導向性好，移動 阻力小等優點，滿足了原孔倒推施工方法的技術要求。
以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說 明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。


圖1是本發明施工方法一具體實施例中回擴孔施工工序示意圖； 圖2是圖1所示實施例中原孔倒推施工工序示意圖； 圖3是本發明的原孔倒推器的結構示意圖。
具體實施方式
本發明提供了一種水平定向鑽進中的原孔倒推施工方法，包括以下步驟-步驟一，鑽導向孔工序，鑽機從入土端沿著設計軌跡鑽進直到出土端；一 般地，使導向孔曲線儘量平滑，以利後續的預擴孔施工和管線回拖施工。步驟二，回擴孔工序，如圖1所示，在出土端3的鑽杆4末端連接回擴器 1，利用回擴器1從出土端7回擴孔道6至入土端3。回擴器l僅在行進面一端 與鑽杆4通過絲扣固定連接。如現有技術的施工方法，鑽杆4及回擴器1均為 中空，回擴器1上開設有多個泥漿孔2。泥漿5從鑽杆4中輸入到回擴器1中， 從泥漿孔2中噴射到孔道6的側壁上。步驟三，原孔倒推擴孔工序，如圖2所示，在入土端3的鑽杆4末端連接 倒推器ll，使倒推器11的行進面朝向出土端7，利用倒推器11在原孔道6中 從入土端3至出土端7倒推擴孔。倒推器11僅在背對行進面的連接端通過絲 扣和鑽杆4固定連接。同樣地，鑽杆4及倒推器11均為中空，倒推器ll上開 設有多個泥漿孔2。泥漿5從鑽杆4中輸入到倒推器11中，從泥漿孔2中噴射 到孔道6的側壁上。根據擴孔施工時機器儀器表顯示的扭矩、推拉力數值以及回拖管道的直徑， 決定擴孔的次數。 一般地，為了使鑽出的孔徑大於回拖管線的直徑，需要對孔 道進行多次、分級擴孔。多次回擴的施工步驟即是重複上述步驟二和步驟三， 直到在擴孔後的孔道直徑大於回拖管線直徑。尤其是，為後續作業的便利，擴 孔後的孔道直徑應達到回拖管線直徑的1.3—1.5倍。根據回拖管道的直徑， 一般地依次要進行①300mm、 cD400mm、①500mm、①600mm、①700m m等的回擴施工。步驟四，回拖管線工序，擴孔完畢後，將回擴器接好，並用卸扣與待回拖 的置於滾輪架上的管道連接，回擴器後端連接待回拖的管線，在孔道中實施管 線回拖作業，實現管線的非開挖地下穿越。根據施工作業的規則， 一般地，其後還包括撤場作業。穿越完成後，拆除 鑽機設備，清除施工留下的各種廢棄物，泥漿妥善處理，按照進場路線撤離。
本發明的倒推施工方法，由於採用了特殊設計的原孔倒推器，在出土端無 須進行鑽杆連接，克服了原有施工方法受出土端場地局限性大的缺點，在出土 端條件較差(如場地狹窄、河邊、路邊、沼澤以及綠化保護用地等)時，提高 了水平定向鑽非開挖施工的應用性。由於僅在回擴器、原孔倒推器朝向鑽機的一端連接鑽杆，省卻了在入土端 和出土端之間來迴轉運鑽杆的作業，克服了運輸條件較差時鑽杆的循環困難。同時，由於僅一端需要鑽杆，在地下施工長度較長時，對鑽杆的需求量不 會翻倍增加，克服了轉運鑽杆時鑽杆數量不足的缺陷。如圖3所示，本發明還提供了一種應用於上述施工方法的原孔倒推器，包括一中空的筒體5，筒體5的第一端為圓錐臺面2，圓錐臺面2的小端設置一 半球頂4，筒體5的第二端設置有一連接部1;筒體5和圓錐臺面2上分別開 設有小圓孔3。本發明的倒推器主體為筒體，起到舵手的作用，以保證其不偏出原孔道。 採用中空結構，以減輕倒推器的自重。在中空的倒推器內設置有多個小圓孔3， 用做泥漿孔，配合泥漿系統，減輕倒推時的阻力以及補充回擴孔泥漿來達到護 壁的效果。倒推器的連接部通過絲扣與鑽杆形成良好的連接。與連接部背向的一端為 倒推器的行進面，該行進面為錐臺面，減輕倒推阻力。在行進面的頂端設置為 半球頂，如球帽形，來保持一定阻力以免倒推器偏出原孔道。本發明的原孔倒推器，由於採用了上述結構，具有結構簡單輕巧，導向性 好，移動阻力小等優點，滿足了原孔倒推施工方法的技術要求。綜上所述，本說明書中所述的只是本發明的幾種較佳具體實施例，以上實 施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。凡本技術領域中技術人員依本發 明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的 技術方案，皆應在本發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1、一種水平定向鑽進中的原孔倒推施工方法，包括以下步驟步驟一，鑽導向孔工序，鑽機從入土端沿著設計軌跡鑽進直到出土端；步驟二，回擴孔工序，在出土端的鑽杆末端連接回擴器，利用回擴器從出土端回擴孔道至入土端；步驟三，原孔倒推擴孔工序，在入土端的鑽杆末端連接倒推器，使倒推器行進面朝向出土端，利用倒推器在原孔道中從入土端至出土端倒推擴孔；步驟四，回拖管線工序，在擴孔後的孔道直徑大於回拖管線直徑後，在回擴器後端連接待回拖的管線，在孔道中實施管線回拖作業，實現管線的非開挖地下穿越。
2、 如權利要求1所述的原孔倒推施工方法，其特徵在於擴孔後的孔道直 徑為回拖管線直徑的1. 3—1. 5倍。
3、 如權利要求1或2所述的原孔倒推施工方法，其特徵在於在步驟三之 後，重複步驟二和步驟三，經多次回擴孔工序和原孔倒推擴孔工序使孔道直徑 大於回拖管線的直徑。
4、 一種應用於權利要求1至3任一所述施工方法的原孔倒推器，包括一中 空的筒體，具有一第一端及一第二端；其特徵在於所述筒體的第一端為圓錐 臺面，所述圓錐臺面的小端封閉，所述筒體的第二端固定設置有一連接部；所 述圓錐檯面上開設有小圓孔。
5、 如權利要求4所述的原孔倒推器，其特徵在於所述圓錐臺面的小端封 閉形成一半球頂。
6、 如權利要求4或5所述的原孔倒推器，其特徵在於所述筒體上開設有 小圓孔。
全文摘要
本發明公開了一種水平定向鑽進中的原孔倒推施工方法，包括步驟一，鑽導向孔工序；步驟二，回擴孔工序，在出土端的鑽杆末端連接回擴器，利用回擴器從出土端回擴孔道至入土端；步驟三，原孔倒推擴孔工序，在入土端的鑽杆末端連接倒推器，使倒推器行進面朝向出土端，利用倒推器在原孔道中從入土端至出土端倒推擴孔；步驟四，回拖管線工序，在擴孔後的孔道直徑大於回拖管線直徑後，在回擴器後端連接待回拖的管線，在孔道中實施管線回拖作業，實現管線的非開挖地下穿越。本發明還可以重複步驟二和步驟三。本發明克服了非開挖施工受出土端場地條件局限性大的缺點，提高了其應用性。本發明還提供了一種應用於上述施工方法的原孔倒推器。
文檔編號E21B7/04GK101158270SQ200710170589
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月19日 優先權日2007年11月19日
發明者宋祥銀, 汪建國, 趙官慧 申請人:上海煤氣第二管線工程有限公司