CN111306360A - 一种非开挖管道拉顶铺设施工方法 - Google Patents

一种非开挖管道拉顶铺设施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种非开挖管道拉顶铺设施工方法，步骤有：1、开挖工作井和接收井，布置拉顶钻机于接收井侧的地面上、顶进设备于工作井内；2、使用拉顶钻机的导向钻头，由拉顶钻机附近的地面上向接收井的下部斜向钻出引入孔，再由接收井下部向工作井下部沿水平方向钻导向孔；3、扩孔、清孔及拉顶管道；工作井内吊入管道，使用拉顶钻机的扩孔钻头和顶进设备，利用拉顶钻机的主拉力与顶进设备的辅顶力边扩孔边拉顶管道；4、循环拉顶管道施工将多根管道依次拉顶入导向孔内，直至导向孔内铺满依次端连接的管道；5、清理场地完成施工。本发明具有施工工序少、精准控制拉顶标高、作业面操作可控度高和施工质量有保障的特点，特别适用于微型管道施工。

Description

一种非开挖管道拉顶铺设施工方法
技术领域
本发明涉及地下管道施工技术领域，具体是涉及一种采用拉顶钻井和非开挖拖拉管施工方法。
背景技术
申请号为201810654184.1的中国专利公开了一种非开挖拖拉管施工方法，其步骤包括有：1、挖掘工作井与接收井；2、根据预设钻进路径和定位仪指示，利用钻机驱动导向钻头由工作井向接收井钻出导向孔；3、利用钻机驱动扩孔器沿导向孔往返运动进行扩孔；4、扩孔完成后，向接收井内依次放入管道并与接收井内的扩孔器相连，然后通过拉管机回拉管道，直至第一根管道的端部被回拉至工作井中。现有这种施工方法存在以下不足之处：1、扩孔及回拉管道是采用钻机及拉管机2台设备分别进行的，存在施工步骤复杂、设备多的缺点；2、钻机放置于工作井内，对工作井的空间要求大，造成工作井开挖工作量大，且对土层干扰大，存在施工复杂的缺点。因此，有必要改进。
发明内容
本发明的目的是提出一种非开挖管道拉顶铺设施工方法，其具有施工工序少、精准控制拉顶标高、作业面操作可控度高和施工质量有保障的特点，特别适用于小尺寸的微型管道施工，能有效提高施工效率，降低施工成本及缩短施工周期。
本发明的目的可通过以下技术方案实现：
一种非开挖管道拉顶铺设施工方法，其包括有以下施工步骤：
步骤1，开挖工作井和接收井，布置拉顶钻机和顶进设备；
根据施工要求，开挖工作井和接收井；拉顶钻机布置于接收井侧的地面上，顶进设备布置于工作井内；
配合拉顶钻机使用的配件包括有导向钻杆、可安装于导向钻杆末端的导向钻头和可安装于导向钻杆末端的扩孔钻头，导向钻杆内布置有泥浆管，扩孔钻头上具有连通泥浆管的喷浆孔；所述顶进设备包括有液压传动系统和水平设置的液压顶杆，所述液压顶杆受液压传动系统驱动可向接收井方向水平顶进；
步骤2，使用拉顶钻机钻导向孔；
根据设定的钻孔路径和电子测向仪的实时监测，利用拉顶钻机的导向钻头，由拉顶钻机附近的地面上向接收井的下部斜向钻出引入孔，之后，继续利用拉顶钻机的导向钻头由接收井的下部向工作井的下部沿水平方向钻出导向孔；
步骤3，同步进行扩孔、清孔及拉顶管道；
导向孔完成后，在工作井内将拉顶钻机的导向钻头更换为扩孔钻头；
在扩孔钻头前端安装一块封管板，封管板开有排泥孔；
随后向工作井内吊入1根管道，使管道置于顶进设备的液压顶杆端前，管道的前端与扩孔钻头前端的封管板固定连接；
然后，启动拉顶钻机和顶进设备，利用拉顶钻机的主拉力与顶进设备的辅顶力边扩孔边拉顶管道；扩孔拉顶过程中，泥土由封管板的排泥孔进入管道内，再采用清孔器排入工作井内实现清孔，并由拉顶钻机通过泥浆管向扩孔内壁上喷射护壁泥浆，管道大部分进入导向孔时停止拉顶钻机和顶进设备，将液压顶杆端松离管道；
步骤4，循环拉顶管道施工；
之后，再向工作井内吊入新的管道，将该管道置于顶进设备的液压顶杆端前，管道的前端与已拉顶入导向孔内的前一根管道端连接；
然后，启动拉顶钻机和顶进设备，利用拉顶钻机的主拉力与顶进设备的辅顶力边扩孔边拉顶管道；扩孔拉顶过程中，泥土由封管板的排泥孔进入管道内，再采用清孔器排入工作井内实现清孔，并由拉顶钻机通过泥浆管向扩孔内壁上喷射护壁泥浆，管道大部分进入导向孔时停止拉顶钻机和顶进设备，将液压顶杆端松离管道；
重复拉顶管道施工将多根管道依次拉顶入导向孔内，直至导向孔内铺满依次端连接的管道，第一根管道的前端位于接收井内，最后一根管道的末端位于工作井内；
步骤5，拆除管道前端连接的封管板，撤离拉顶钻机及其配件和顶进设备及排泥泵，清理施工场地，完成管道拉顶施工。
优化方案，本发明的步骤2中引入孔和导向孔的施工方式为：驱动安装于导向钻杆末端的导向钻头在水平方向按预定角度并沿预定截面，导向钻进一段直斜孔和一段弧形过渡孔形成引入孔，之后继续在水平方向上导向钻进形成导向孔；导向钻进方向控制由位于导向钻头后端的导向钻杆内的控制器完成，导向钻进方向的校准由放置在导向钻头后端的导向钻杆内的电子测向仪进行测量。
进一步优化方案，本发明的拉顶钻机为水平定向钻机。
再进一步优化方案，本发明的管道采用双密封自锁承插接口复合实壁管。
又进一步优化方案，本发明的步骤3中护壁泥浆为触变泥浆。
又再进一步优化方案，本发明的管道通过设置于工作井附近地面上的龙门实施吊运。
本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步：
1、本发明中将拉顶钻机设置于地面上，工作井内仅设置有顶进设备，铺管过程中主要通过拉顶钻机的拉力拉动管道，再辅以顶进设备的顶进力推动管道，因此工作井内的顶进设备可采用小型规格，进而需要的工作井容积小，工作井的挖掘工作量低、施工周期短，工作井挖掘施工对路面及土层的破坏小，能尽量避免施工期间对周围管线、结构物、过往车辆及行人造成不利影响。另外，由于拉顶钻机设置于地面上，大大降低了施工中埋机头开天窗的风险，对土层扰动小，排泥浆量少，具有施工安全、可靠和方便的特点。还有本发明中扩孔、清孔及拉顶管道同步进行，特别适用于微型管道施工，有效提高施工效率，降低施工成本及缩短施工周期。
2、本发明采用柔性材质的双密封自锁承插接口复合实壁管作为拉顶管道，自密封接头，自锁死，无须用电，防渗防震，高密度聚乙烯材料消除了材料内部应力，整个工艺无径向变形外力，大大提高回扩拉顶施工的标高精准控制。
3、本发明在步骤3的拉顶管道施工过程中，导向钻杆实施拉力确保了导向钻杆在导向孔为始终保持拉直状态，确保导向孔内导向钻杆拉直贯穿，有效确保管道铺设的水平度，实现了管道铺设的高精度控制标高施工，有效地克服了传统顶管在软土层施工中，管道容易发生偏差，纠偏较为困难，影响工期的难题。同时，此施工方法在软土地基可采用排浆量为75％的排浆施工，使管道外壁与土体密实接触，有效避免了传统水泥顶管出现的施工完成后不均匀沉降问题。
附图说明
图1为本发明的非开挖管道拉顶铺设施工方法中步骤1的施工状态图。
图2为本发明的非开挖管道拉顶铺设施工方法中步骤2的施工状态图。
图3为本发明的非开挖管道拉顶铺设施工方法中步骤3的施工状态图。
图4至图6为本发明的非开挖管道拉顶铺设施工方法中步骤4的施工状态图。
图7为本发明的非开挖管道拉顶铺设施工方法中步骤5的施工状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例
参考图1至图7，一种非开挖管道拉顶铺设施工方法，其包括有以下施工步骤：
步骤1，参考图1，开挖工作井1和接收井2，布置拉顶钻机3和顶进设备4；
根据施工要求，开挖工作井1和接收井2；拉顶钻机3布置于接收井2侧的地面上，顶进设备4布置于工作井1内；
所述拉顶钻机3为水平定向钻机，配合拉顶钻机3使用的配件包括有导向钻杆31、可安装于导向钻杆31末端的导向钻头32和可安装于导向钻杆31末端的扩孔钻头33，导向钻杆31内布置有泥浆管，扩孔钻头33上具有连通泥浆管的喷浆孔；所述顶进设备4包括有液压传动系统和水平设置的液压顶杆41，所述液压顶杆41受液压传动系统驱动可向接收井2方向水平顶进。
步骤2，参考步骤2，使用拉顶钻机3钻导向孔；
根据设定的钻孔路径和电子测向仪的实时监测，利用拉顶钻机3的导向钻头32，由拉顶钻机3附近的地面上向接收井2的下部斜向钻出引入孔，之后，继续利用拉顶钻机3的导向钻头32由接收井2的下部向工作井1的下部沿水平方向钻出导向孔；
引入孔和导向孔的施工方式为：驱动安装于导向钻杆31末端的导向钻头32在水平方向按预定角度并沿预定截面，导向钻进一段直斜孔和一段弧形过渡孔形成引入孔，之后继续在水平方向上导向钻进形成导向孔；导向钻进方向控制由位于导向钻头32后端的导向钻杆31内的控制器完成，导向钻进方向的校准由放置在导向钻头32后端的导向钻杆31内的电子测向仪进行测量。
步骤3，参考步骤3，同步进行扩孔、清孔及拉顶管道7；
导向孔完成后，在工作井1内将拉顶钻机3的导向钻头32更换为扩孔钻头33；
在扩孔钻头33前端安装一块封管板36，封管板36开有排泥孔；
随后，通过设置于工作井1附近地面上的龙门8向工作井1内吊入1根管道7，使管道7置于顶进设备4的液压顶杆41端前，所述管道7采用双密封自锁承插接口复合实壁管；管道7的前端与扩孔钻头33前端的封管板36固定连接；
然后，启动拉顶钻机3和顶进设备4，利用拉顶钻机3的主拉力与顶进设备4的辅顶力边扩孔边拉顶管道7；扩孔拉顶过程中，泥土由封管板36的排泥孔进入管道7内，再采用清孔器(图中未示)排入工作井1内实现清孔，并由拉顶钻机3通过泥浆管向扩孔内壁上喷射护壁泥浆，所述护壁泥浆为触变泥浆，管道7大部分进入导向孔时停止拉顶钻机3和顶进设备4，将液压顶杆41端松离管道7。
步骤4，参考步骤4至6，循环拉顶管道施工；
之后，再向工作井1内吊入新的管道7，将该管道7置于顶进设备4的液压顶杆41端前，管道7的前端与已拉顶入导向孔内的前一根管道7端连接；
然后，启动拉顶钻机3和顶进设备4，利用拉顶钻机3的主拉力与顶进设备4的辅顶力边扩孔边拉顶管道7；扩孔拉顶过程中，泥土由封管板36的排泥孔进入管道7内，再采用清孔器排入工作井1内实现清孔，并由拉顶钻机3通过泥浆管向扩孔内壁上喷射护壁泥浆，管道7大部分进入导向孔时停止拉顶钻机3和顶进设备4，将液压顶杆41端松离管道7；
重复拉顶管道施工将多根管道7依次拉顶入导向孔内，直至导向孔内铺满依次端连接的管道7，第一根管道7的前端位于接收井2内，最后一根管道7的末端位于工作井1内；
步骤5，参考图7，拆除管道7前端连接的封管板36，撤离拉顶钻机3及其配件和顶进设备4及排泥泵，清理施工场地，完成管道拉顶施工。
本发明中通过拉顶钻机3和顶进设备4配合，进行扩孔、清孔及拉顶管道的同步施工，施工过程中喷射泥浆进行护壁。其中，回扩导向孔由导向钻杆31和扩孔钻头33配合进行，拉顶管道由导向钻杆31、扩孔钻头33和顶进设备4配合完成，具有施工工序少、精准控制拉顶标高、作业面操作可控度高和施工质量有保障的特点。

Claims (6)

1.一种非开挖管道拉顶铺设施工方法，其特征在于：包括有以下施工步骤：
步骤1，开挖工作井(1)和接收井(2)，布置拉顶钻机(3)和顶进设备(4)；
根据施工要求，开挖工作井(1)和接收井(2)；拉顶钻机(3)布置于接收井(2)侧的地面上，顶进设备(4)布置于工作井(1)内；
配合拉顶钻机(3)使用的配件包括有导向钻杆(31)、可安装于导向钻杆(31)末端的导向钻头(32)和可安装于导向钻杆(31)末端的扩孔钻头(33)，导向钻杆(31)内布置有泥浆管，扩孔钻头(33)上具有连通泥浆管的喷浆孔；所述顶进设备(4)包括有液压传动系统和水平设置的液压顶杆(41)，所述液压顶杆(41)受液压传动系统驱动可向接收井(2)方向水平顶进；
步骤2，使用拉顶钻机(3)钻导向孔；
根据设定的钻孔路径和电子测向仪的实时监测，利用拉顶钻机(3)的导向钻头(32)，由拉顶钻机(3)附近的地面上向接收井(2)的下部斜向钻出引入孔，之后，继续利用拉顶钻机(3)的导向钻头(32)由接收井(2)的下部向工作井(1)的下部沿水平方向钻出导向孔；
步骤3，同步进行扩孔、清孔及拉顶管道(7)；
导向孔完成后，在工作井(1)内将拉顶钻机(3)的导向钻头(32)更换为扩孔钻头(33)；
在扩孔钻头(33)前端安装一块封管板(36)，封管板(36)开有排泥孔；
随后向工作井(1)内吊入1根管道(7)，使管道(7)置于顶进设备(4)的液压顶杆(41)端前，管道(7)的前端与扩孔钻头(33)前端的封管板(36)固定连接；
然后，启动拉顶钻机(3)和顶进设备(4)，利用拉顶钻机(3)的主拉力与顶进设备(4)的辅顶力边扩孔边拉顶管道(7)；扩孔拉顶过程中，泥土由封管板(36)的排泥孔进入管道(7)内，再采用清孔器排入工作井(1)内实现清孔，并由拉顶钻机(3)通过泥浆管向扩孔内壁上喷射护壁泥浆，管道(7)大部分进入导向孔时停止拉顶钻机(3)和顶进设备(4)，将液压顶杆(41)端松离管道(7)；
步骤4，循环拉顶管道施工；
之后，再向工作井(1)内吊入新的管道(7)，将该管道(7)置于顶进设备(4)的液压顶杆(41)端前，管道(7)的前端与已拉顶入导向孔内的前一根管道(7)端连接；
然后，启动拉顶钻机(3)和顶进设备(4)，利用拉顶钻机(3)的主拉力与顶进设备(4)的辅顶力边扩孔边拉顶管道(7)；扩孔拉顶过程中，泥土由封管板(36)的排泥孔进入管道(7)内，再采用清孔器排入工作井(1)内实现清孔，并由拉顶钻机(3)通过泥浆管向扩孔内壁上喷射护壁泥浆，管道(7)大部分进入导向孔时停止拉顶钻机(3)和顶进设备(4)，将液压顶杆(41)端松离管道(7)；
重复拉顶管道施工将多根管道(7)依次拉顶入导向孔内，直至导向孔内铺满依次端连接的管道(7)，第一根管道(7)的前端位于接收井(2)内，最后一根管道(7)的末端位于工作井(1)内；
步骤5，拆除管道(7)前端连接的封管板(36)，撤离拉顶钻机(3)及其配件和顶进设备(4)及排泥泵，清理施工场地，完成管道拉顶施工。
2.根据权利要求1所述的非开挖管道拉顶铺设施工方法，其特征在于：所述步骤2中引入孔和导向孔的施工方式为：驱动安装于导向钻杆(31)末端的导向钻头(32)在水平方向按预定角度并沿预定截面，导向钻进一段直斜孔和一段弧形过渡孔形成引入孔，之后继续在水平方向上导向钻进形成导向孔；导向钻进方向控制由位于导向钻头(32)后端的导向钻杆(31)内的控制器完成，导向钻进方向的校准由放置在导向钻头(32)后端的导向钻杆(31)内的电子测向仪进行测量。
3.根据权利要求1所述的非开挖管道拉顶铺设施工方法，其特征在于：所述拉顶钻机(3)为水平定向钻机。
4.根据权利要求1所述的非开挖管道拉顶铺设施工方法，其特征在于：所述管道(7)采用双密封自锁承插接口复合实壁管。
5.根据权利要求1所述的非开挖管道拉顶铺设施工方法，其特征在于：所述步骤3中护壁泥浆为触变泥浆。
6.根据权利要求1所述的非开挖管道拉顶铺设施工方法，其特征在于：所述管道(7)通过设置于工作井(1)附近地面上的龙门(8)实施吊运。
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