CN105715867B - 一种拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法，钻机钻孔施工完成后将待铺设的球墨铸铁管道预先连接成管段，在管段的接头处包裹弹性橡胶套，随后将管段分层堆放在管道入土端的空地上；在钻机出土端开挖工作坑，在工作坑中铺设钢板作为工作坑支护，将推管机安装在工作坑中；将管段的后端与推管机连接、前端与钻机的钻杆连接；钻机通过钻杆回拖管段，同时推管机的顶推油缸向管段施加朝向回拖方向的顶推力，管段在回拖力和顶推力共同作用下铺设于钻孔中；本发明在管道两端分别对管道进行回拖和顶推，减小球墨铸铁管道接头所承受的单向拉力，从而克服柔性自锚接头所能承受的最大推拉力不足对铺管距离的制约，实现长距离非开挖铺设球墨铸铁管道。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于水平定向钻工法的拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法，属于非开挖工程技术领域。
背景技术
施工场地不足是水平定向钻在城市区域应用的重要制约因素，因为钢管和PE管需要预先将管道焊接好，然后一次性回拖，地表占地面积高达数百米。然而球墨铸铁管道可以有效解决这个问题，因为球墨铸铁管道采用滑入式承插连接，管道连接简单省时，可以在管道回拖的同时连接管道，对施工场地要求较小。但是采用现有水平定向钻工法铺设球墨铸铁管道，球墨铸铁管道柔性接头所能承受的最大拖拉力直接决定了球墨铸铁管道所允许的最大回拖距离。
球墨铸铁管道柔性接头利用插口、焊环、止脱环以及承口的相互配合，实现拉力从承口到插口的传递，其能承受的最大拖拉力非常有限，允许回拖距离较短。在一些河道、马路穿越工程中，由于穿越距离较长，采用现有水平定向钻工法铺设球墨铸铁管道，所需回拖力较大，球墨铸铁管道柔性接头所能承受的最大拖拉力远远不能满足工程要求，无法实现球墨铸铁管道的长距离非开挖铺设，严重制约了球墨铸铁管道这种性能优异的新型管材在给排水工程中的应用。因此，需要研究新的施工工艺来克服球墨铸铁管道在城市区域施工的局限性，解决施工距离问题，实现长距离非开挖铺设球墨铸铁管道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足并提供一种拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法，同时对球墨铸铁管道进行牵拉和顶推，以实现长距离非开挖球墨铸铁管道的铺设。
实现本发明目的所采用的技术方案为，一种拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法，包括如下步骤：
(1)钻机钻孔施工完成后，根据施工场地的大小将待铺设的球墨铸铁管道预先连接成管段，在管段的接头处包裹弹性橡胶套，随后将管段分层堆放在管道入土端的空地上；
(2)根据推管机的大小在钻机出土端开挖工作坑，在工作坑中铺设钢板作为工作坑支护，将推管机安装并固定在工作坑中；
(3)将管段安装到推管机上，调整管段的位置使其前端到达钻孔的孔口，将管段的前端与钻机的钻杆连接；
(4)钻机通过钻杆回拖管段，同时推管机的顶推油缸向管段施加朝向回拖方向的顶推力，管段在回拖力和顶推力的共同作用下在钻孔中推进直至完全铺设于钻孔中，施工完成。
步骤(1)中球墨铸铁管道连接形成管段的具体内容为，在球墨铸铁管道的插口外表面上设置承力凸台，在球墨铸铁管道的承口内表面上沿轴向设置止脱腔、焊环接触弧面和密封腔，清洗承口和插口，在承口的止脱腔和密封腔中分别安装止脱环和密封胶圈，在插口上涂抹润滑油，将插口插入承口中至插口的焊环越过止脱环，相邻两根顶推球墨铸铁管道通过承口和插口连接，承口与插口构成管段的接头。
步骤(4)中施加顶推力的具体内容为，通过推管机的夹持装置将管段夹紧固定，通过推管机的顶推油缸将管段和夹持装置朝向回拖方向顶推，顶推至顶推油缸最大行程，随后夹持装置松开、顶推油缸活塞退回，重复上述步骤直至管段完全铺设于钻孔中。
由上述技术方案可知，本发明提供的球墨铸铁管道铺设方法，在现有水平定向钻工法球墨铸铁管道铺设技术的基础上，在钻机入土端通过钻机向管道施加拉力，通过球墨铸铁管道柔性自锚接头插口、焊环、止脱环以及承口的相互配合，实现拉力从钻机入土端到钻机出土端的传递，与此同时，在钻机出土端通过推管机向球墨铸铁管道施加推力，钻机出土端同时也是管道入土端，通过承口与插口相配合实现顶推力从钻机出土端到钻机入土端的传递，降低管道回拖过程中钻机提供的回拖力，减小球墨铸铁管道接头所承受的单向拉力，从而克服柔性自锚接头所能承受的最大拖拉力不足对铺管距离的制约，实现长距离非开挖铺设球墨铸铁管道。
为保证球墨铸铁管道的柔性自锚接头在同时承受回拖力和顶推力时仍具有优良的连接稳定性，本发明在球墨铸铁管道的插口外表面上设置承力凸台，在球墨铸铁管道的承口内表面上沿轴向设置止脱腔、焊环接触弧面和密封腔，在管道承受回拖力时，承口在牵拉力的作用下与插口发生相对移动，止脱环锁紧止脱腔，与此同时密封胶圈锁紧密封腔，在密封胶圈、密封腔、止脱环和止脱腔的共同作用下，相邻两根球墨铸铁管道稳定连接，并将牵拉力向后接的球墨铸铁管道顺序传递，在管道承受顶推力时，焊环与焊环接触弧面、承力凸台与承口端面以及插口端面与密封腔同时接触，共同将顶推力由插口传递至承口上，实现顶推力的传递，保证球墨铸铁管道连接强度。
与现有水平定向钻工法铺设钢管和PE管相比，本发明提供的拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法具有以下优势：
1、本发明提供的球墨铸铁管道铺设方法，在管道两端分别对管道进行回拖和顶推，减小球墨铸铁管道接头所承受的单向拉力，从而克服柔性自锚接头所能承受的最大拖拉力不足对铺管距离的制约，实现长距离非开挖铺设球墨铸铁管道。
2、管道连接时在承口与插口连接处的外表面上包裹弹性橡胶套，可避免在回拖过程中岩屑细颗粒进入顶推球墨铸铁管道的管道接头即承口与插口连接处，从而保证管道自由偏转以及接头的密封效果。
3、在管道铺设之前将球墨铸铁管道预先连接成管段，在铺设时仅需将管段进行连接，节省管道铺设施工时间，避免了现有铺设方法中将待铺设管道焊接成为与钻孔长度相同的管段导致施工场地过大的弊端，本方法对施工场地要求较低，克服了城市区域施工场地不足的困难。
4、进行顶推时通过推管机的夹持装置将管段夹紧固定，确保管段在前进过程中按照设定的方向顶进，避免出现管段过长造成管道倾斜影响施工，保证施工效果。
附图说明
图1为本发明提供的拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法的施工示意图。
图2为球墨铸铁管段的堆放示意图。
其中，1-顶推球墨铸铁管，2-承口，3-止脱腔，4-密封腔，5-止脱环，6-密封胶圈，7-插口，8-焊环，9-弹性橡胶套，10-推管机，11-工作坑，12-钻孔，13-定向钻机，14-钻杆，15-推进油缸，16-夹持装置，17-焊环接触弧面，18-承力凸台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。
如图2所示，本实施例采用的球墨铸铁管道的插口外表面上设置有承力凸台18，承口内表面上沿轴向设置有止脱腔3、焊环接触弧面17和密封腔4。参见图1，本实施例提供的拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法，包括如下步骤：
(1)定向钻机13钻孔施工完成后，清洗待铺设的球墨铸铁管道的承口2、插口7以及承口2的焊环接触弧面17，在承口的止脱腔3和密封腔4中分别安装止脱环5和密封胶圈6，在插口7上涂抹润滑油，将插口插入承口中至插口的焊环8越过止脱环，相邻两根顶推球墨铸铁管道通过承口和插口连接，根据施工场地的大小将球墨铸铁管道1连接成管段，承口与插口构成管段的接头，在管段的接头处包裹弹性橡胶套9，随后将管段分层堆放在管道入土端的空地上，如图2所示；
(2)根据推管机10的大小在定向钻机13出土端开挖工作坑11，在工作坑中铺设钢板作为工作坑支护，将推管机10安装并固定在工作坑中；
(3)将管段的后端与推管机10连接，调整管段的位置使其前端到达钻孔12的孔口，将管段的前端与定向钻机13的钻杆连接；
(4)定向钻机13通过钻杆14回拖管段，同时推管机的顶推油缸15向管段施加朝向回拖方向的顶推力，即通过推管机的夹持装置16将管段夹紧固定，顶推至顶推油缸最大行程，通过承力凸台18与承口的相互配合传递顶推力，随后夹持装置松开，顶推油缸活塞带动夹持装置共同退回，随后夹持装置16再次将管段夹紧，开始下一个行程的推进，重复以上动作使得推管机将管段朝向回拖方向(图1中箭头所示方向)不断推进，球墨铸铁管道1在回拖力和顶推力的共同作用下在钻孔12中逐步推进直至完全铺设于钻孔中，施工完成。
Claims (2)
1.一种拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)钻机钻孔施工完成后，根据施工场地的大小将待铺设的球墨铸铁管道预先连接成管段，具体内容为，在球墨铸铁管道的插口外表面上设置承力凸台，在球墨铸铁管道的承口内表面上沿轴向设置止脱腔、焊环接触弧面和密封腔，清洗承口和插口，在承口的止脱腔和密封腔中分别安装止脱环和密封胶圈，在插口上涂抹润滑油，将插口插入承口中至插口的焊环越过止脱环，相邻两根顶推球墨铸铁管道通过承口和插口连接，承口与插口构成管段的接头，在管段的接头处包裹弹性橡胶套，随后将管段分层堆放在管道入土端的空地上；
(2)根据推管机的大小在钻机出土端开挖工作坑，在工作坑中铺设钢板作为工作坑支护，将推管机安装并固定在工作坑中；
(3)将管段安装到推管机上，调整管段的位置使其前端到达钻孔的孔口，将管段的前端与钻机的钻杆连接；
(4)钻机通过钻杆回拖管段，同时推管机的顶推油缸向管段施加朝向回拖方向的顶推力，管段在回拖力和顶推力的共同作用下在钻孔中推进直至完全铺设于钻孔中，施工完成。
2.根据权利要求1所述的拖顶结合球墨铸铁管道铺设方法，其特征在于：步骤(4)中施加顶推力的具体内容为，通过推管机的夹持装置将管段夹紧固定，通过推管机的顶推油缸将管段和夹持装置朝向回拖方向顶推，顶推至顶推油缸最大行程，随后夹持装置松开、顶推油缸活塞退回，重复上述步骤直至管段完全铺设于钻孔中。
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