CN108548009B - 排水管道铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排水管道铺设方法，涉及管道工程领域，所述排水管道铺设方法包括步骤一开设多个工作井；步骤二在地面放线；步骤三钻导向孔；步骤四扩孔和步骤五回拖管。本申请的排水管道铺设方法，缓解了使用现有的排水管道铺设方法施工时标高控制精度低，施工效率低，对土层的选择高，施工后的排污管道在使用一段时间后容易出现沉降的技术问题。

Description

排水管道铺设方法

技术领域

本发明涉及管道工程领域，尤其是涉及一种排水管道铺设方法。

背景技术

常作为城市建设基建中下水的一种排水管道是水泥管，又称水泥压力管、钢筋混凝土管，主要用于排污水、防汛排水。水泥管是以钢筋水泥为材料的一种预置管道。作为排水管道的水泥管的直径为300mm－800mm之间，这一直径在理论上很难出现排污拥堵的问题。但是近些年来很多城市的排水、排污的拥堵问题严重，这使得排水管道铺设质量越来越受到本领域人员的重视。

排污管是一种重力流排污管道，即靠自身的坡度和污水自重排污。这类管道在施工中有严格的标高限制。排污管使用管底标高，即管底与地面的距离。虽然采用现有工艺完成的排污管线，其标高是符合精度控制标准的，但是仍无法避免排污拥堵的问题。通过分析损坏的管道发现，排污管道出现沉降导致管道的有效流通面积有所减少，最终导致管道拥堵。

综上，如何提供一种排水管道铺设方法，采用这一方法建设的排污管道系统在使用中始终能保持标高在精度范围内，使用一段时间后不容易出现沉降现象，是本领域技术人员亟待解决的问题。基于此，本发明提供了一种排水管道铺设方法以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种排水管道铺设方法，以缓解使用现有的排水管道铺设方法施工时标高控制精度低，施工效率低，对土层的选择高，施工后的排污管道在使用一段时间后容易出现沉降的技术问题。

本发明提供的排水管道铺设方法，包括以下步骤：

步骤一：开设多个工作井；

步骤二：在地面放线；

步骤三：使用导向钻头开设导向孔；所述导向钻头内的探棒以所述放线为基准；

步骤四：在其中一个所述工作井内拆除所述导向钻头，并装上扩孔器，根据设计标高控制所述扩孔器的角度和深度；所述扩孔器的外径比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm；所述扩孔器将所述导向孔的直径扩至设计孔径，所述设计孔径根据待埋设水泥管确定；

步骤五：在工作井内将一节待埋设水泥管与所述扩孔器通过分动器以及拖管头连接，将所述一节待埋设水泥管回拖；然后将相邻的水泥管连接。

进一步的，还包括步骤六：将水泥管与工作井的内壁固定。

进一步的，使用水泥砂浆将水泥管与工作井的内壁固定。

进一步的，在步骤五中，所述扩孔器的直径比待埋设水泥管的直径小30mm。

进一步的，所述待埋设水泥管的一端和所述分动器连接，另一端设置有封堵件。

进一步的，在步骤五中，将所述一节待埋设水泥管回拖时，与所述钻杆连接的钻机的拉力为计算拉力的1.5倍；所述计算拉力的算法为水泥管的粘着力、拖水泥管时土层对管壁的阻力与水泥管所受的侧摩阻力三者之和。

进一步的，接口处的水泥砂浆强度不小于5MPa。

进一步的，在最端部的所述工作井的一侧开设检查井。

进一步的，所述工作井和所述检查井之间的距离不大于60m。

进一步的，步骤二中，在地面放线上每三米设置一个标高控制点。

进一步的，所述扩孔器包括固定连接的前部、中部和尾部，所述前部呈锥形，所述前部的外表面设置有切削结构，所述尾部的背离所述中部的一端设置有探棒仓；所述中部呈柱体，所述中部内设置有空腔，所述中部的长度至少为1米。

进一步的，所述扩孔器还包括注水阀，通过所述注水阀向所述空腔内注入液体。本发明提供的排水管道铺设方法包括步骤一开设多个工作井；步骤二在地面放线；步骤三钻导向孔；步骤四扩孔和步骤五回拖管。值得注意的，相比于现有技术，首先，在第三步中导向钻头有探棒，第四步中扩孔器有探棒，探棒都以第二步中的地面放线为参考。因此第四步中扩出来的孔的标高能够保证。其次，在步骤四中扩孔器的外径比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm，这使得在步骤五中一节待埋设水泥管与步骤四中扩孔器所扩的孔紧配合连接。紧配合连接水泥管在铺设完毕后，随着土壤应力的释放，水泥管与周围土层的接合将更密实，即使在管内流体的重力冲击下也不容易出现变形和沉降的问题。此外，由于每节水泥管均紧配合，两节水泥管之间的连接处也不容易断裂。

此外，在步骤五中，回拖水泥管的动力是地面上的钻机提供的，这一驱动装置的马力较大。值得注意的，现有技术中，回拖水泥管的驱动装置在水泥管内，由于受到水泥管尺寸的限制，其驱动装置通常马力较小。而大马力的回拖水泥管的驱动装置可以适用于多种类型的土壤，并且回拖管效率高。因此本发明提供的排水管道铺设方法，对土层的适用性强、施工效率高。

因此，采用本发明提供的排水管道铺设方法埋设的水泥管，标高控制精度高，并且即使长时间使用也不容易出现沉降问题，其标高在长期使用中也不容易改变，故水泥管的有效流通面积基本不变。因此，本发明提供的排水管道铺设方法，还具有免维护时间长，使用寿命长的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的排水管道铺设方法的步骤一的示意图；

图2为排水管道铺设方法的步骤二的示意图；

图3为排水管道铺设方法的步骤三的示意图；

图4为排水管道铺设方法的步骤四的示意图；

图5为排水管道铺设方法的步骤五的装置连接图。

标记：1－工作井；2－放线；3－导向钻头；4－钻杆；5－地面接收机；6－钻机；7－扩孔器；8－一节待埋设水泥管；9－分动器；10－封堵件；11－拖管头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的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或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

拥堵的排污管道的有效流通面积减少，通过分析发现造成上述现象的原因是：排污管道的整体性不好。由于从甲地到乙地的排污管是由多节水泥管通过承插链接的。因此造成整体性不好的原因是某一节水泥管出现沉降，或者某几节水泥管均出现沉降，但相邻的水泥管的沉降程度不一样，总之排污使用的水泥管沉降将导致水泥管拥堵。

现有的施工方法有泥水平衡顶管工艺、土压平衡顶管工艺、人工顶管工艺以及螺旋顶管工艺，与本申请最接近的施工方法是采用螺旋顶管工艺，这是一种非开挖施工方法(不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术)，其施工过程是先做出工作井；然后在两个工作井之间打孔，并将一节水泥管插在两个井之间的孔内；最后在工作井中把两节水泥管连接好。但是此时两个工作井的水泥管的轴线位置很难控制到完全一致，而且实际情况中的两者偏差很大。如果要连接的水泥管的轴线位置不一致将导致两者无法连接。因此采用上述施工方法时，在埋水泥管土层中打的孔的直径一定要大于水泥管的尺寸，即在孔和水泥管的外壁留有一定的余量，通过这一余量将两根水泥管对接。

上述手段能够将两根水泥管在轴线有偏差的情况下连接，但是随着使用时间的增长，随之而来的问题是排污管在使用中出现沉降。这是由于排污管是一种重力流排污管道，即靠自身坡度和污水自重来排污。由于排污管道内的污水有自重和冲击力，排污管在使用一段时间后很容易变形、沉降。将排查发现，这是由于土壤中孔的尺寸大于水泥管的外径，水泥管在土壤内有沉降的空间，加之排污管是一种重力流排污管道，因此其沉降问题更容易发生，而沉降的水泥管的有效流通面积有所减少，随着管道内污物的堆积，导致排污管道非常容易出现堵塞现象。

由上所述，排污管道在施工验收阶段设计标高是符合标准的，但在长时间使用中沉降仍然容易发生。本发明的目的在于提供一种排水管道铺设方法，以缓解现有技术中存在的排污管道在使用一段时间后沉降的技术问题。对此本发明提供的所述排水管道铺设方法采用水平定向钻工艺。使用水平定向钻机进行管线穿越施工，一般分为二个阶段：第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔，并将产品管线沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中以完成管线穿越工作。上述产品管线通常为PE管道、光缆套管和钢管。而在排水管道的定向钻施工中会遇到标高控制不准确的问题。这是由于扩孔孔径至少比管道外径大100mm，管道在孔内存在上下浮动的空间，仍会随管道内水量多少出现沉浮。即使洞口处管道标高能准确控制，但由于排污管道是多节插接的水泥管，当水泥管插接完成后，整体管道中的部分位置仍难以保证标高控制准确。

本实施的排水管道铺设方法，包括以下步骤：

步骤一：如图1，开设多个工作井1。根据相关施工标准做出工作井1。

步骤二：在地面放线2。如图2，放线施工用于定位，此处放线的目的是为步骤三中的定向钻定位，能够保证导向阶段就能保证一定的标高(排污管使用管底标高，即管底与地面的距离)。

步骤三：使用导向钻头3开设导向孔。

如图3，导向孔的作用是作为扩孔的引导曲线。开设导向孔的工艺是将导向钻头3连接在钻杆4上，钻杆由设置在地面上的钻机6推动。导向钻头3的后端与钻杆4连接，导向钻头3的前端连接有导向板，导向板根据土壤性质选择。导向钻头内装有探棒，地面上设置有地面接收机5与探棒信号连接。导向钻头3以步骤二中放线2的地面为参考，工作人员通过地面接收机控制导向头的方向、角度和深度。其中导向头的深度是管道标高所对应的参数，通过探棒和地面接收机5来保证导向孔的深度符合管道的设计标高。

步骤四：在其中一个所述工作井内从所述钻杆上拆除所述导向钻头，并装上扩孔器，根据设计标高控制所述扩孔器的角度和深度；所述扩孔器的外径比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm。

如图4，在步骤三中导向钻头连接在钻杆4上，钻杆4由设置在地面上的钻机6推动。步骤四将导向钻头从钻杆4上拆除，在同一位置处连上扩孔器7，也就是说在这一步中钻杆的一端与钻机连接，另一端连接扩孔7。步骤四为扩孔，即将导向孔扩大到能够埋设水泥管的程度，本申请中扩孔器的选型方法为扩孔器的规格比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm。

值得注意的，相比于现有技术，由于扩孔器尺寸决定土层中待埋水泥管的孔的尺寸，因此扩孔器的规格比待埋设水泥管的直径小，也就是说土层中孔的直径小于待埋设水泥管的直径。

扩孔器的规格与待埋设水泥管的外径的差值是通过流体伯努利方程计算而得，其间考虑到了地面上的钻机功率、水泥管的抗拉强度等，计算出扩孔器的规格比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm，这一尺寸托管时阻力较小，并且紧配合的质量也能够保证。

步骤五：在工作井内将一节待埋设水泥管8与步骤四中已经连好的扩孔器7通过分动器9以及拖管头11连接，将所述一节待埋设水泥管回拖；然后将相邻的水泥管连接。

步骤五是将水泥管回拖到导向孔中以完成水泥管的埋设。如图5，回拖管道时将步骤四的扩孔器7的前端通过分动器9以及拖管头11连接。由于水泥管在回拖管道的过程中水泥管不能和扩孔器一起转，故此时使用分动器9以及拖管头11。步骤五中通过钻机驱动将一节待埋设水泥管回拖进步骤四所扩的孔内。由于扩孔器的外径比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm，也就是说步骤四中所扩孔的设计孔径小于水泥管的外径，故埋设好的水泥管与步骤四中所扩的孔紧配合连接。

综上，本发明提供的排水管道铺设方法包括步骤一开设多个工作井；步骤二在地面放线；步骤三钻导向孔；步骤四扩孔和步骤五回拖管。值得注意的，相比于现有技术，首先，在第三步中导向钻头有探棒，第四步中扩孔器有探棒，探棒都以第二步中的地面放线2为参考。因此第四步中扩出来的孔的标高能够保证。其次，在步骤四中扩孔器的外径比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm，这使得在步骤五中一节待埋设水泥管与步骤四中扩孔器所扩的孔紧配合连接。紧配合连接水泥管在铺设完毕后，随着土壤应力的释放，水泥管与周围土层的接合将更密实，即使在管内流体的重力冲击下也不容易出现变形和沉降的问题。此外，由于每节水泥管均紧配合，两节水泥管之间的连接处也不容易断裂。

此外，在步骤五中，回拖水泥管的动力是地面上的钻机提供的，这一驱动装置的马力较大。值得注意的，现有技术中，回拖水泥管的驱动装置在水泥管内，由于受到水泥管尺寸的限制，其驱动装置通常马力较小。而大马力的回拖水泥管的驱动装置可以适用于多种类型的土壤，并且回拖管效率高。因此本发明提供的排水管道铺设方法，对土层的适用性强、施工效率高。

进一步的，本发明提供的排水管道铺设方法包括步骤一开设多个工作井；步骤二在地面放线；步骤三钻导向孔；步骤四扩孔和步骤五回拖管。还包括步骤六：将水泥管与工作井的内壁固定。

通常工作井的内与土壤孔的交接的孔，为了能够插入水泥管，其孔口尺寸都相对大一些。因此将水泥管与工作井的内壁固定。

优选的，使用水泥砂浆将水泥管与工作井的内壁固定。由于水泥管为预制钢筋混凝土管道，因此水泥管与工作井的内壁使用水泥砂浆固定。

进一步的，在步骤五中，所述扩孔器的直径比待埋设水泥管的直径小30mm。

进一步的，所述待埋设水泥管的一端和所述分动器连接，另一端设置有封堵件10。封堵件10用于防止土层内杂质进入水泥管。

进一步的，在步骤五中，将所述一节待埋设水泥管回拖时，与所述钻杆连接的钻机的拉力为计算拉力的1.5倍；所述计算拉力的算法为水泥管的粘着力、拖水泥管时土层对管壁的阻力与水泥管所受的侧摩阻力三者之和。

进一步的，接口处的水泥砂浆强度不小于5MPa。

进一步的，在最端部的所述工作井的一侧开设检查井。

进一步的，所述工作井和所述检查井之间的距离不大于60m。

进一步的，步骤二中，在地面放线上每三米设置一个标高控制点。兼顾控制精度和施工效率。

进一步的，本发明提供的排水管道铺设方法在步骤四扩孔和步骤五回拖管中使用的扩孔器的一种结构是：所述扩孔器包括固定连接的前部、中部和尾部，所述前部呈锥形，所述前部的外表面设置有切削结构，所述尾部的背离所述中部的一端设置有探棒仓；所述中部呈柱体，所述中部内设置有空腔，所述中部的长度至少为1米。

所述扩孔器前部先接触土层将导向孔扩大，前部的外表面设置有切削结构，切削结构用于更好的扩孔。尾部还设置有探棒仓，探棒仓用于放置探棒。探棒是一种可以发送电子信号的仪器，这种信号可以被对应的地面接收机捕获，地面接收机根据信号提供向导，从而实现准确定位的目的。扩孔施工时，地面上有放线，放线用于提供基准。

值得注意的是，在其他定向钻施工中先钻导向孔再扩孔，此时钻导向孔的目的就是确定孔的轴线位置，而扩孔就是把孔的尺寸扩到需要的尺寸，因此现有的扩孔器在扩孔阶段不再修正孔的位置。但是，由于在扩孔时土壤的含水量大，现有的扩孔器在土壤接近于泥浆态运行时会出现浮动，导致最终扩出的孔不是直线。本申请的所述扩孔器由于能够安装探棒，扩孔器能够不断的自我修正，从而能够按照预定的轨迹运行，这为扩孔器能够打出直线孔提供基础。

所述扩孔器中部呈柱体，且中部内设置有空腔，并且中部的长度至少为1米。扩孔器的前部用于扩孔，前部的外缘直径与要扩孔的尺寸匹配。中部对其所扩的孔的质量有重要的影响，中部内设置有空腔。

由于中部内设置有空腔，因此扩孔器在土壤中具有一定的浮力。值得注意的是，与其他方式相比，当遇到含水量高的土层时，现有的扩孔器势必会出现在土壤中下沉的问题。但是本申请提供的扩孔器在土壤中具有一定的浮力，这一浮力的作用能够避免上述的下沉的扩孔器下沉的问题。并且，本申请提供的扩孔器的中部的长度大，这样长度使扩孔器在扩孔时不会晃动。

综上，由于所述扩孔器能够不断的修正轨迹，并能够提供浮力避免其在扩孔中出现下沉。因此本申请提供的扩孔器具有纠正偏差、扶正的作用，这一纠偏扶正的作用使得其在扩孔的时候运行平稳，从而能够扩出直线孔。由于运行平稳，在扩孔阶段仍能按照设计标高不断修正，因此，所述扩孔器所扩出的孔与设计标高的偏差极小。

因此，本申请的排水管道铺设方法，在扩孔阶段使用的所述扩孔器具有纠正偏差、扶正的作用。而在步骤三钻导向孔的时导向钻头内也装有探棒。因此，当使用含探棒的所述扩孔器扩孔时，还能够修正导向阶段所出现的偏差，因此对标高的控制精度更高。

在步骤五回拖水泥管时，仍使用上述的扩孔器，回拖水泥管的装置中还包括分动器和钻杆，所述钻杆和所述扩孔器的尾部连接，所述分动器的一端与所述扩孔器的探棒仓连接，所述分动器的另一端连接水泥管。在回拖水泥管时，对水泥管同样具有纠正偏差、扶正的作用，这一扶正的作用使得其在回拖水泥罐的时候能够保证水泥管的设计标高。由上所述，排水管道铺设方法在步骤四中扩孔器的外径比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm，这使得在步骤五中一节待埋设水泥管与步骤四中扩孔器所扩的孔紧配合连接。

因此，采用本发明提供的排水管道铺设方法埋设的水泥管，标高控制精度高，并且即使长时间使用也不容易出现沉降问题，其标高在长期使用中也不容易改变，故水泥管的有效流通面积基本不变，并且还具有免维护时间长，使用寿命长的优点。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种排水管道铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：开设多个工作井；

步骤二：在地面放线；

步骤三：使用导向钻头开设导向孔；所述导向钻头内的探棒以所述放线为基准；

步骤四：在其中一个所述工作井内拆除所述导向钻头，并装上扩孔器，根据设计标高控制所述扩孔器的角度和深度；

所述扩孔器的外径比待埋设水泥管的外径小28mm－32mm；

所述扩孔器将所述导向孔的直径扩至设计孔径，所述设计孔径根据待埋设水泥管确定；

步骤五：在工作井内将一节待埋设水泥管与所述扩孔器通过分动器以及拖管头连接，将所述一节待埋设水泥管回拖；然后将相邻的水泥管连接；

所述扩孔器包括固定连接的前部、中部和尾部，所述前部呈锥形，所述前部的外表面设置有切削结构，所述尾部的背离所述中部的一端设置有探棒仓；所述中部呈柱体，所述中部内设置有空腔，所述中部的长度至少为1米。

2.根据权利要求1所述的排水管道铺设方法，其特征在于，还包括步骤六：将水泥管与工作井的内壁固定。

3.根据权利要求2所述的排水管道铺设方法，其特征在于，使用水泥砂浆将水泥管与工作井的内壁固定。

4.根据权利要求1所述的排水管道铺设方法，其特征在于，在步骤五中，所述扩孔器的直径比待埋设水泥管的直径小30mm。

5.根据权利要求1所述的排水管道铺设方法，其特征在于，所述待埋设水泥管的一端和所述分动器连接，另一端设置有封堵件。

6.根据权利要求1所述的排水管道铺设方法，其特征在于，在步骤五中，将所述一节待埋设水泥管回拖时，与钻杆连接的钻机的拉力为计算拉力的1.5倍；

所述计算拉力的算法为水泥管的粘着力、拖水泥管时土层对管壁的阻力与水泥管所受的侧摩阻力三者之和。

7.根据权利要求3所述的排水管道铺设方法，其特征在于，接口处的水泥砂浆强度不小于5MPa。

8.根据权利要求1所述的排水管道铺设方法，其特征在于，步骤二中，在地面放线上每三米设置一个标高控制点。

9.根据权利要求1所述的排水管道铺设方法，其特征在于，所述扩孔器还包括注水阀，通过所述注水阀向所述空腔内注入液体。

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