CN101055047A - 水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法 - Google Patents

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吴益泉
刘艳辉
吕泽斌
李勤学
白澍
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Abstract

本发明涉及一种管道敷设非开挖施工技术。这种水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法,首先要构筑工作坑,其改进之处在于:它还设有以下工序:(1)铺设导轨;(2)夯管锤安装;(3)钢套管夯进;(4)管内出土;(5)安装中心定位管。该工艺成功将夯套管施工工艺与水平定向钻施工工艺结合在一起,解决水平定向钻施工中入、出土点两端地质不稳定造成的不能施工的问题,具有以下特点:(1)适应多种土层、回填层、流砂层和各种含砾石地层铺管。(2)地面不会产生隆起或沉降现象,对地层适应性强,铺管速度快,最快可达25m/h。(3)施工占地少。夯管法施工作业面在定向钻穿越钻机场地内,占地面积小,土方量小,操作简便。

Description

水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法
技术领域
本发明涉及一种管道敷设技术,尤其是涉及一种非开挖施工技术。
背景技术
自20世纪70年代美国发明使用了水平定向钻技术用于管道穿越工程以来,该技术在世界各地得到运用和发展。起初,定向钻技术只适用于粘土、粉沙、亚粘土等有造浆能力和易成孔的地质结构,后来发展到对于不易塌方的岩石地段。但是,对于砾石、砾砂、卵石等地质结构,一直认为是定向钻施工工艺技术的禁区。一旦遇到这样的地质结构,一般处理方法是改变设计位置或路线,避免穿越此类地质区域。但实际施工过程中,由于有些砾石或砾砂地段的特殊地理位置,无法进行更改,必须在砾石或砾砂地段进行穿越。
发明内容
本发明的目的就是提供一种隔离卵砾石的水平定向钻穿越工艺方法--水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法。它具有可在砾石、砾砂或卵石地段进行水平定向钻穿越的特点。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:这种水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法,首先要构筑工作坑,其改进之处在于:它还设有以下工序:(1)铺设导轨;(2)夯管锤安装;(3)钢套管夯进;(4)管内出土;(5)安装中心定位管。
上述技术方案的进一步改进在于:所述的工序(3)钢套管夯进工序中是采用一种能夯进空心钢管的设备——夯管锤,将待铺设的钢套管沿设计路线直接夯入地层。
上述技术方案的进一步改进在于:所述的工序(2)夯管锤安装工序中夯管锤以压缩空气或液压油为动力。
上述技术方案的进一步改进在于:所述的工序(4)管内出土可采用高压水射流或螺旋钻杆或人工挖土方法。
上述技术方案的进一步改进在于:所述的工序(5)安装中心定位管可采用法兰连接或焊接方式连接。
采用夯套管进行水平定向穿越成功将夯套管施工工艺与水平定向钻施工工艺结合在一起,解决了水平定向钻施工中入、出土点两端地质不稳定造成的不能施工的问题,具有以下特点:(1)适应多种土层、回填层、流砂层和各种含砾石地层铺管。用于给排水、电力、通信、油气等管道穿越公路、铁路、建筑物和小型河流的直线管道铺设,不干扰交通,施工效率高。(2)由于切削下来的土芯进入钢管内,因此即使铺管深度很浅时,地面也不会产生隆起或沉降现象。对地层适应性强,铺管速度快,最快可达25m/h。(3)施工占地少。夯管法施工作业面在定向钻穿越钻机场地内,占地面积小,土方量小,操作简便。
附图说明
图1为本发明水平定向钻夯套管施工工艺流程图;
图2为本发明工艺方法所采用的气动夯管施工原理图;
图3为安装中心定位管示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
水平定向钻夯套管施工法是解决水平定向钻穿越无法穿越卵、砾石层难题的一种的方法(工艺),是非开挖技术的一种。图1所示为本发明的施工工艺流程图。夯管锤是一种能夯进空心钢管的设备,其基本原理是以压缩空气或液压油为动力。首先构筑工作坑、铺设导轨,焊接切削环和注浆管,安装夯管锤,然后将待铺设的钢套管,沿设计路线直接夯入地层。随着钢套管的推进,被切割的土(石)进入钢套管内,等钢套管抵达目标位置后,将管中的土芯排除,安装中心定位管,再用水平定向钻钻进。进入钢套管内的土,可采用高压水射流、螺旋钻杆、人工掏土等方法进行清理。
以气动夯管锤进行夯套管施工为例(如图2所示),进入施工现场后,先铺设工作坑,再安装导轨6、托架5及气动夯管锤2。气动夯管锤2是一个低频、大冲击的气动冲击器,它由压缩空气1驱动,在夯进过程中,气动夯管锤2产生很大的冲击力,通过夯管帽3、出土器7作用于钢套管8后端,再通过钢套管8传递到前端的环形切削头4上,切削进入土(石)层9。随着钢套管8的推进,被切削的土芯进入钢套管8内,当钢套管8抵达目标后,土芯采用高压水射流或螺旋钻杆或人工挖土方法排出。
由于钢套管8管径较钻杆10直径大,钻机钻进过程中遇到较硬地层时会发生弯曲变形。为防止这种情况发生,在钢套管8中加入钻杆中心定位管11(如图3所示)。中心定位管11是比钻杆10略粗的钢套管。隔一段距离,在中心定位管11的外壁焊接一组直径略小于钢套管8直径的支架12。中心定位管11的连接采用法兰13连接(也可采用焊接方式连接)。最后,利用钻机,将中心定位管11逐一连接推入钢套管8中。
这样,钻杆就可以通过钻杆中心定位管11钻进了。

Claims (5)

1、一种水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法,首先要构筑工作坑,其特征在于:它还设有以下工序:(1)铺设导轨;(2)夯管锤安装;(3)钢套管夯进;(4)管内出土;(5)安装中心定位管。
2、如权利要求1所述的水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法,其特征在于:所述的工序(3)钢套管夯进工序中是采用一种能夯进空心钢管的设备——夯管锤,将待铺设的钢套管沿设计路线直接夯入地层。
3、如权利要求1所述的水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法,其特征在于:所述的工序(2)夯管锤安装工序中夯管锤以压缩空气或液压油为动力。
4、如权利要求1所述的水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法,其特征在于:所述的工序(4)管内出土可采用高压水射流或螺旋钻杆或人工挖土方法。
5、如权利要求1所述的水平定向钻穿越夯套管隔离卵砾石工艺方法,其特征在于:所述的工序(5)安装中心定位管可采用法兰连接或焊接方式连接。
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