CN111594052B - 一种非开挖扩孔机、扩孔钻头及其扩孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非开挖扩孔机、扩孔钻头及其扩孔方法。该扩孔机包括卷筒系统、正反循环系统和液压动力驱动系统，其具有正、反循环两运行形式。该扩孔钻头设置切削刀齿和连接上述非开挖扩孔机的抽吸管的吸渣口，一次扩孔即可完成扩孔要求，降低了逐级扩孔对孔壁周围土壤的扰动，减少了孔壁塌陷的风险，避免了因传统非开挖扩孔、清孔工序无法彻底清除孔内流动性差的泥土，造成回拖管道失败的风险。本发明提供的扩孔方法的步骤为开导向孔、一次扩孔和回拖拉管，提高了作业效率，降低了施工消耗，降低了用水量，分离后的泥土可装车运走，控制污染，降低了因反复运出渣土对环境造成的污染，减少了清污工作量。

Description

一种非开挖扩孔机、扩孔钻头及其扩孔方法

技术领域

本发明涉及非开挖管道铺设的施工工艺，特别涉及一种非开挖扩孔机、扩孔钻头及其扩孔方法。

背景技术

目前，传统水平定向钻非开挖管道铺设施工原理和工序是，首先水平定向钻机根据管道设计轨迹挖设导向孔，然后逐级扩孔，再进行清孔工序，最后回拖拉管。该传统水平定向钻非开挖管道铺设施工工艺缺点如下：

1)逐级扩孔工序效率低。一般回拖直径1200mm的管道，一般要扩孔到1400-1500mm，一般需要200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500逐级扩孔，14次扩孔，根据钻机大小，可以适当越级扩孔，但是至少需要8次扩孔，才能扩孔到可拉管的孔径。完成一次扩孔的时间随着扩孔钻头直径的加大越来越慢，例如，42吨钻机，通常的土层，扩孔钻头直径300mm，扩孔长度100米，需要2-3小时，扩孔钻头直径增加到1200mm，大概需要6-8小时。

2)清孔工序效率低。一般一次穿越100米长距离，回拖直径1200mm管道，至少需要用直径1400-1500mm的回扩钻头，清孔1-2次，把扩孔工序中没有搅成泥浆的泥土搅成泥浆，已经搅成的流动性不好的泥浆，再搅成流动性好的，以便回拖管道时，孔内的泥浆能够随着铺设管道拉入孔内，能够挤排出孔外，每清一次孔大约需要2--4小时。

3)施工风险高。尽管经过逐级扩孔、两次清孔，由于地层的不同，铺设长度间的地层变化，有限长度的扩孔钻头泥浆往钻机端堆积的直到挤排出孔外的过程中，不少泥浆又通过钻头和孔壁的间隙流回钻头另一端，留在孔内。逐级扩孔，长时间对孔周边地层扰动，存在局部塌陷隐患，没有可视的孔内泥浆观测仪器，仅靠操作者的传统经验，仍然不能确定孔内是否扩成理想的流动性泥浆。留在孔内的泥浆，当回拖管道时，管道前段堆积的泥浆不断增多，泥浆也会回流到管壁和孔壁间的缝隙，这些逐渐增加了回拖管道的阻力，当阻力大于钻机回拖力时，管道就被卡在孔内，一旦这种情形出现，准备滑轮组、更换大的钻机，最短都需要5--10小时准备时间，在这段时间内，泥浆的沉淀，又加大了数倍的回拖阻力，大多数情况下的再拖动管道的可能性很小。所以，孔内泥浆是非开挖回拖管道失败最大的风险源，通常PE管道拉断、拉扁，钢管挤在孔内无法拉动，这些拉管失败的原因90％来源于逐级扩孔和清孔工序中无法确切的判断孔内剩余泥浆的多少，回拖管道时泥浆的堆积程度。

4)水的消耗量大。目前非开挖扩孔、清孔工序原理就是水软化土、切削的土搅拌成泥浆，所有扩孔时间内都要通过泥浆泵注水，通常在扩孔到直径600mm时，需要运走孔内排出的泥浆。根据施工经验，一般一次穿越100米长距离，回拖直径1200mm管道，需要水量大约在400立方。

5)难控制泥浆污染。目前非开挖扩孔工艺当中，32吨以下钻机很难做到地面泥土分离，一般，扩孔直径到600-700mm时就要清运一次泥浆，该泥浆没法做到泥水分离，水重复利用，而是泥浆整车运走。继续扩孔，孔内没有形成流动性泥浆的泥土，在清孔、回拖管线时还要再次重复泥水搅拌，挤出孔外，产生更大量的泥浆需要清运。而回拖管道成功经验要求，24小时不能停顿回拖管道，回拖管道用时越短越好，这就造成回拖管道泥浆清运工作很难彻底，难以控制泥浆的污染。

6)整个扩孔、清孔、回拖管线工序中，清运泥浆工作量大。一般一次穿越100米长，回拖直径1200mm管道，通常扩孔中需要有20辆5立方吸污车的流动性泥浆运出，一辆8吨卡车的流动性差的泥土装车运出，清孔回拖管道完成后，还有8-10辆5立方吸污车的流动性泥浆运出，四辆8吨卡车的流动性差的泥土装车运出。

7)无法进行卵石层、建筑垃圾回填地层施工。目前传统的非开挖扩孔施工，在含有10％的粒径在20mm以下卵石地层，不能实现正常扩孔，扩孔速度比土层慢3--5倍，直径600mm以上难以实现扩孔。回拉管线的成功率也低于30％。所以，非开挖施工队伍对卵石层施工都没有成功的把握，主要原因是，扩孔中只有土搅拌成泥浆挤出，而卵石沉积在孔底部，很难随泥浆挤出孔外，造成卡住钻头，卡住回拖管道，使该地层成为非开挖施工中几乎不能解决的难题。尽管，有化学泥浆应用，但，不能消除孔内卵石清理不净，给回拖管线带来的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种非开挖扩孔机、扩孔钻头及其扩孔方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种非开挖扩孔机，该扩孔机包括：

卷筒系统，其包括卷筒，缠绕至所述卷筒上的抽吸管，和驱动所述卷筒转动的卷筒马达；

正反循环系统，其包括与所述抽吸管一端连接的抽吸管连接轴，与所述抽吸管连接轴套接的旋转水套，与所述旋转水套连接的正反循环泥浆泵，与所述正反循环泥浆泵连接的排渣管，与所述排渣管连通的泥水分离箱，和驱动所述正反循环泥浆泵运转的正反循环马达；和

液压动力驱动系统，其包括柴油机、所述柴油机驱动连接的液压油泵，和所述液压油泵驱动连接的液压控制系统。

进一步的，所述的一种非开挖扩孔机，所述卷筒系统还包括与所述卷筒马达连接的卷筒减速机，与所述卷筒减速机通过花键轴连接的输入端轴，连接于所述输入端轴与所述卷筒之间的驱动盘，和将所述卷筒安装于机架上的卷筒回转支承。

进一步的，所述的一种非开挖扩孔机，所述泥水分离箱内设置渣土输送机，所述渣土输送机与卸料斗连接，所述泥水分离箱上还设置放水管。

进一步的，所述的一种非开挖扩孔机，该扩孔机还包括：

控制系统，其包括与所述液压控制系统连接的电气系统，与所述电气系统连接并设置于操作台上的液压阀与仪表和柴油机启动按钮与控制仪表。

一种扩孔钻头，该扩孔钻头包括分动器，所述分动器的两端分别连接配重板和钻头拉，所述钻头拉杆插装至钻头管体，护圈套设于所述钻头管体外，并与所述分动器固接；三翼板固接于所述护圈和所述钻头管体之间，所述三翼板设置切削刀齿，所述配重板下部设置与抽吸管连接的吸渣口。

进一步的，所述的一种扩孔钻头，所述钻头拉杆一端连接定向钻机的钻杆，另一端通过第一连接销连接所述分动器一端；所述分动器一端随所述钻头拉杆带动所述护圈、所述三翼板和所述钻头管体转动；所述分动器另一端通过第二连接销与所述配重板上部连接。

进一步的，所述的一种扩孔钻头，所述钻头管体的前部设置四翼导向板。

一种使用上述扩孔机的非开挖扩孔方法，该扩孔方法的步骤为：

步骤一：非开挖定向钻机将钻杆从入钻坑打出出钻坑，完成开导向孔工序；

步骤二：将扩孔钻头安装于钻杆，向正反循环泥浆泵的注水口中注满水；启动正反循环泥浆泵在正循环档位运转，正反循环泥浆泵从泥水分离箱吸水，经抽吸管注入出钻坑；启动入钻点的非开挖定向钻机，扩孔钻头旋转回拉，开始正循环开孔工序；当扩孔钻头进尺到一米左右时，正循环开孔工序完成；

步骤三：正反循环泥浆泵转换到反循环档位，同时，放水入出钻坑；扩孔钻头切削下的泥块，通过抽吸管，经反循环泥浆泵进入泥水分离箱，进行泥水分离；分离后的水再流进出钻坑，继续夹带切削下的泥块通过抽吸管经反循环泥浆泵进入泥水分离箱，以此循环，形成反循环扩孔工序，直到扩孔钻头从入钻点出孔；卸下扩孔钻头，将抽吸管从孔中拉出，钻杆返回出钻坑；

步骤四：将拖管钻头的一端与钻杆连接，拖管钻头的另一端连接回拖管道，直接将回拖管道从出钻坑拉出到入钻坑，管道铺设完毕。

进一步的，所述的非开挖扩孔方法，步骤三中，所述泥水分离箱分离后的泥土被装到运输车辆上。

进一步的，所述的非开挖扩孔方法，步骤三中，所述抽吸管被拉回2米后，开动正反循环泥浆泵反循环档位，关闭泥土分离箱上放水管。

本发明的优点与效果是：

1.本发明提供的非开挖扩孔机包括卷筒系统、正反循环系统和液压动力驱动系统，其具有正、反循环两运行形式。在扩孔的同时，将孔内泥浆抽吸至正反循环系统的泥水分离箱中进行泥水分离，分离后的水可回流至孔内继续参与扩孔作业，形成水循环，分离后的泥土可装车运走。

2.本发明提供的扩孔钻头设置切削刀齿和连接上述非开挖扩孔机的抽吸管的吸渣口，且能够确保抽吸管保持在孔的底部。扩孔钻头切削下的土块落入孔内水中，无需经过反复搅拌经吸渣口至非开挖扩孔机的正反循环系统，排出到泥水分离箱。孔内没有残留泥块，一次扩孔即可完成扩孔要求，降低了逐级扩孔对孔壁周围土壤的扰动，减少了孔壁塌陷的风险，避免了因传统非开挖扩孔、清孔工序无法彻底清除孔内流动性差的泥土，造成回拖管道失败的风险。

3.本发明提供的扩孔钻头设置限摆板，钻杆在导向孔内没有可摆动空间，限制了该扩孔钻头在孔内的摆动，即便该扩孔钻头工作面土层强度有很大不同，由于整个导向轨迹中钻杆空间的限制，使该扩孔钻头无法向土层强度弱的部位偏切，从而形成扩孔轨迹和导向轨迹完全相符，以精准铺设管道。钻杆在导向孔中的定心作用，钻杆无摆动、钻头无偏切，从而降低了扩孔扭矩、相应提高了钻杆、钻具、钻机的使用寿命。

4.本发明提供的扩孔方法的步骤为开导向孔、一次扩孔和回拖拉管。其采用上述非开挖扩孔机和扩孔钻头，提高了作业效率，降低了施工消耗。无需搅拌孔内泥浆而直接吸至正反循环系统的泥水分离箱中进行泥水分离，分离后的水可回流至孔内继续参与扩孔作业，形成水循环，降低了用水量，分离后的泥土可装车运走，控制污染，降低了因反复运出渣土对环境造成的污染，减少了清污工作量。

5.本发明提供的扩孔方法可实现卵石地层、岩石地层、回填复杂地层的非开挖扩孔工艺。该扩孔方法使孔内实现正反循环可随地层要求随时转换，既能够在正循环档位，通过抽吸管往孔内输送配比泥浆，支撑孔壁；又能够在反循环档位，抽吸出孔内卵石等，确保扩孔效率和降低拖管时卡住管道的风险。该扩孔方法杜绝了重复碾压，提高了钻头工作面作业效率和扩孔效率。

附图说明

图1示出本发明提供的非开挖扩孔机的结构示意图；

图2示出图1中局部A的放大图；

图3示出图1中局部B的放大图；

图4示出图1的俯视图；

图5示出图1的左视图；

图6示出本发明提供的扩孔钻头的结构示意图；

图7示出图6的左视图；

图8(a、b、c)示出本发明提供的扩孔方法的流程示意图。

附图标记说明：1-卷筒马达、2-卷筒减速机、3-输入花键轴、4-卷筒回转支承、5-驱动盘、6-卷筒、7-抽吸管、8-抽吸管压盘器、9-硬管检查窗、10-连接硬管、11-抽吸管连接轴、12-旋转水套、13-连接管、14-正反循环泵、15-排渣管、16-正反循环马达、17-泥水分离箱、18-滤网、19-卸料斗、20-机架、21-柴油机、22-液压系统、23-履带、24-电气系统、25-操作台、26-输入端轴、27-渣土输送机、28-柴油箱、29-液压油箱、30-第一闸阀、30.1-第二闸阀、31-第一蝶阀、31.1-第二蝶阀、31.2-第三蝶阀、32-放水管、33-潜水泵、34-吊臂、35-液压油泵、36-扩孔钻头、37-液压阀与仪表、38-柴油机启动按钮与控制仪表、39-注水口。36.1-第二连接销、36.2-吸渣口、36.3-配重板、36.4-限摆板、36.5-护圈、36.6-三翼板、36.7-切削刀齿、36.8-四翼导向板、36.9-钻头管体、36.10-钻杆挂孔、36.11-钻头拉杆、36.12-第一连接销、36.13-分动器。40-非开挖定向钻机、41-钻杆、42-入钻坑、43-出钻坑、44-导向仪、45-导向钻头、46-管道设计轨迹、47-水箱、48-拖管钻头、49-管道、50-扩孔钻机。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

在本发明的描述中，需要理解的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1至5示出本发明提供的非开挖扩孔机的结构示意图。该扩孔机包括卷筒系统、正反循环系统、液压动力驱动系统和控制系统。

卷筒系统包括卷筒6、抽吸管7和卷筒马达1。抽吸管7缠绕至卷筒6上，卷筒6通过卷筒回转支承4安装在机架20上。卷筒马达1驱动卷筒6绕其中轴线转动，以收放抽吸管7。具体的是，如图2所示，卷筒马达1连接卷筒减速机2，通过输入花键轴3连接输入端轴26，输入端轴26连接驱动盘5，驱动盘5连接至卷筒6的一端，输入端轴26即位于卷筒的中轴线。抽吸管7具有两端开口，其中一端与正反循环系统连接，另一端与扩孔钻头36连接。

正反循环系统包括抽吸管连接轴11、旋转水套12、正反循环泥浆泵14、排渣管15、泥水分离箱17和正反循环马达16。抽吸管7的一端通过连接硬管10连接抽吸管连接轴11的一端，抽吸管连接轴11的另一端套接至旋转水套12的一端，旋转水套12的另一端通过连接管13连接正反循环泥浆泵14的吸渣口，正反循环泥浆泵14的排渣口连接排渣管15的一端，排渣口15的另一端连通至泥水分离箱17内。正循环：正反循环泥浆泵14从泥水分离箱17吸水，注入抽吸管7，把抽吸管7中的空气排出，水进入到钻头，注入到出钻坑。反循环：正反循环泥浆泵14通过钻头和抽吸管7从孔中吸出泥浆，送至泥水分离箱17进行泥水分离，分离后的水流入孔内参与扩孔作业。

泥水分离箱17安装于机架20上，其内设置滤网18，以将进入到泥水分离箱17内的泥浆进行泥水分离，水经过滤网18渗流到泥水分离箱17的下层，泥土位于泥水分离箱17的上层。泥水分离箱17内设置渣土输送机27，渣土输送机27连接卸料斗19。具体的是，泥水分离箱17内分离后的泥土通过渣土输送机27的低端开口进入，液压马达驱动螺杆转动，随着螺杆的转动，螺杆中的泥土运送到渣土输送机27的高端开口，高端开口连接卸料斗19将泥土接运到运输车辆。泥土中夹带的流动性泥水，通过螺杆和桶壁的间隙回流到渣土输送机27的下端开口继续沉淀和分离。泥水分离箱17上还设置放水管32，潜水泵33连接放水管32，以放出泥水分离箱17内分离后的水。

正反循环马达16驱动正反循环泥浆泵14运转。具体的是，旋转水套12与连接管13之间设置第一闸阀30，正反循环泥浆泵14的吸渣口与连接管13之间设置第二闸阀30.1，正反循环泥浆泵14设置注水口39，注水口39处设置第一蝶阀31，正反循环泥浆泵14的排渣口与排渣管15之间设置第二蝶阀31.1，防水管32处设置第三蝶阀31.2，以实现正反循环马达16驱动正反循环泥浆泵14运转吸或送泥浆或水。

液压动力驱动系统包括柴油机21、液压油泵35和液压控制系统22。柴油机21驱动液压油泵35运转，液压油泵35驱动连接液压控制系统22。液压油泵35通过控制阀驱动连接正反循环马达16，以控制正反循环马达16。液压动力驱动系统实现了该非开挖扩孔机行走、卷筒运转收放抽吸管，正反循环泥浆泵抽送泥浆、渣土输送机排渣、液压吊臂吊放钻具和管道等辅助工作。

控制系统包括电气系统24、液压阀与仪表37和柴油机启动按钮与控制仪表38。液压阀与仪表37和柴油机启动按钮与控制仪表38设置于操作台25上。液压阀与仪表37和柴油机启动按钮与控制仪表38连接电气系统24，电气系统24连接液压控制系统22，以通过操作台25控制液压动力驱动系统，进而完成非开挖扩孔作业等。

图6、7示出本发明提供的扩孔钻头的结构示意图。该扩孔钻头包括分动器36.13，分动器36.13的两端分别连接配重板36.3和钻头拉杆36.11。分动器36.13的两端可互不干扰的做独立转动。钻头拉杆36.11插装至钻头管体36.9内，护圈36.5套设于钻头管体36.9外，限摆板36.4设置于分动器36.13上，以限制分动器36.13摆动。分动器36.13的一端、护圈36.5、钻头拉杆36.11和钻头管体36.9固定在一起。三翼板36.6固接于护圈36.5和钻头管体36.9之间，三翼板36.6设置切削刀齿36.7。具体的是，三翼板36.6的三块板均匀分布于钻头管体36.9的周围，若干切削刀齿36.7均匀分布于三翼板36.6上，切削刀齿36.7的刀齿方向适于孔内扩孔切削孔壁。配重板36.3下部设置与抽吸管7连接的吸渣口36.2。具体的是，钻头拉杆36.11的一端连接定向钻机的钻杆，另一端通过第一连接销36.12连接分动器36.13的一端，即分动器36.13的一端随钻头拉杆36.11带动护圈36.5、所三翼板36.6和钻头管体36.9转动。分动器36.13的另一端连接配重板36.3的上部，配重板36.3下部的吸渣口36.2连接抽吸管7，即由于重力原理，抽吸管7只能沿该扩孔钻头轴线5度内小幅摆动，始终保持吸渣口36.2在已扩出孔的底部，确保始终能够抽吸该扩孔钻头切削下的渣土泥浆。钻头管体36.9的前部还设置四翼导向板36.8，四翼导向板36.8的四块板均匀分布于钻头管体36.9的周围，以增加该扩孔钻头的导向作用。护圈36.5上设置钻杆挂孔，用于挂接钻杆，使得该扩孔钻头扩出孔后，一套钻杆留在孔中，用于回拖管道。根据地层和孔径通常不用选择该工序，省去连接钻杆时间，以提高扩孔速度。

图8示出本发明提供的扩孔方法的流程示意图。该扩孔方法的步骤为：

步骤一：开导向孔。

如图8a所示，非开挖定向钻机40将钻杆41沿管道设计轨迹46从入钻坑42打出出钻坑43，完成开导向孔工序。

步骤二：正循环开孔。

如图8b所示，将扩孔钻头36安装于钻杆41，放于出钻坑43(根据工程中回拖管道直径，选用不同直径的扩孔钻头)。打开正反循环泥浆泵14的注水口39，用潜水泵33通过放水管32将泥水分离箱17中的水注入反循环泥浆泵14的注水口39中，直到注水口39满水为止，关闭注水口39。操作台25启动柴油机21，调定转速1000--1200rpm，操控操作台25上的液压阀，使正反循环泥浆泵14在正循环档位运转，此时，正反循环泥浆泵14从泥水分离箱17吸水，注入抽吸管7，把抽吸管7中的空气排出，水经该扩孔钻头注入到出钻坑43。出钻坑水位至该扩孔钻头约一半时，启动入钻点的非开挖定向钻机40，使该扩孔钻头36旋转，并回拉，开始正循环开孔工序。当地层为沙层、回填、卵石等复杂地层时，该正循环开孔也用于泥浆正循环扩孔，此时泥水分离箱17中的清水，用可支撑孔壁的配比泥浆代替，正反循环泥浆泵在正循环档位，将配比泥浆注入孔内，以支撑孔壁。

步骤三：反循环扩孔与泥土运输。

当正循环开孔进尺到一米左右时，正循环开孔工序完成。打开泥水分离箱17上的放水管32，将水放入出钻坑43。同时，操控操作台25上的液压阀，将反循环泥浆泵14转换到反循环档位。该扩孔钻头切削下的泥块，通过抽吸管7，经反循环泥浆泵14进入泥水分离箱17。水渗流到泥水分离箱17的下层，经过滤网18过滤，又通过放水管32流进出钻坑，又流到该扩孔钻头的切削面，继续夹带切削下的泥块通过抽吸管7经反循环泥浆泵14进入泥水分离箱17，形成反循环扩孔。泥水分离箱17内沉淀的泥土被渣土输送机27经卸料斗19装到到运输车辆上。

随着该扩孔钻头进尺，操控操作台，使卷筒马达1通过卷筒减速机2带动卷筒6转动，不断放出卷筒6内的抽吸管7，通过控制阀控制使抽吸管7放出的速度与该扩孔钻头的进尺速度相匹配。随着抽吸管7跟进孔内，该扩孔钻头切削的泥块不断从抽吸管7泥水分离箱17内。直到该扩孔钻头从入钻点出孔，抽吸管7跟进结束。在这个过程中，根据地层变化，可以操控正反循环泥浆泵控制阀，使正循环和反循环间切换，也就是从钻头工作面抽泥浆和往钻头工作面送泥浆的切换，确保泥浆护壁和快速排渣交替进行。

在入钻点卸下该扩孔钻头，卸开抽吸管法兰使抽吸管留在孔内，启动该扩孔机，操作卷筒控制阀，回拉抽吸管并盘到卷筒上。拉出2米抽吸管后，即可开动正反循环泥浆泵14反循环运转，关闭泥土分离箱17上放水管32，此时，只从孔内抽出泥浆，不再从泥土分离箱17往出钻坑加水。根据地层情况，可准确控制孔内泥浆保留量，使回拖管道时即有泥浆润滑和支撑孔壁，又不增加拖管阻力，也能做到回拖管道时排出泥浆量最小。随着抽吸管从孔中拉出，在入钻点非开挖定向钻机上接上钻杆和直径200mm钻头，将钻头从入钻坑推到出钻坑，推出钻头速度要低于抽吸管拉出孔的速度，抽吸管拉出孔外，直径200mm钻头也推出出钻坑43外。

步骤一和步骤二合为一次扩孔工艺。

步骤四：

如图8c所示，在钻杆41上卸下直径200mm钻头，把与回拖管道49相匹配的拖管钻头48与钻杆连接，拖管钻头48另一端上连接好回拖管道49，直接将回拖管道从出钻坑43拉出到入钻坑42，管道铺设完毕。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，并非用来限定本发明的实施范围。但凡在本发明的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为落入了本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非开挖扩孔机，其特征在于，该扩孔机包括：

卷筒系统，其包括卷筒(6)，缠绕至所述卷筒(6)上的抽吸管(7)，和驱动所述卷筒(6)转动的卷筒马达(1)；

正反循环系统，其包括与所述抽吸管(7)一端连接的抽吸管连接轴(11)，与所述抽吸管连接轴(11)套接的旋转水套(12)，与所述旋转水套(12)连接的正反循环泥浆泵(14)，与所述正反循环泥浆泵(14)连接的排渣管(15)，与所述排渣管(15)连通的泥水分离箱(17)，和驱动所述正反循环泥浆泵(14)运转的正反循环马达(16)；和

液压动力驱动系统，其包括柴油机(21)、所述柴油机(21)驱动连接的液压油泵(35)，和所述液压油泵(35)驱动连接的液压控制系统(22)；液压油泵(35)驱动连接正反循环马达(16)；

所述抽吸管(7)另一端连接扩孔钻头；所述正反循环泥浆泵(14)从所述泥水分离箱(17)吸水，注入所述抽吸管(7)，把所述抽吸管(7)中的空气排出，水进入到所述扩孔钻头，注入到出钻坑，完成正循环；所述正反循环泥浆泵(14)通过所述扩孔钻头和所述抽吸管(7)从孔中吸出泥浆，送至所述泥水分离箱(17)进行泥水分离，分离后的水流入孔内参与扩孔作业，完成反循环。

2.根据权利要求1所述的一种非开挖扩孔机，其特征在于，所述卷筒系统还包括与所述卷筒马达(1)连接的卷筒减速机(2)，与所述卷筒减速机(2)通过花键轴(3)连接的输入端轴(26)，连接于所述输入端轴(26)与所述卷筒之间的驱动盘(5)，和将所述卷筒安装于机架(20)上的卷筒回转支承(4)。

3.根据权利要求1所述的一种非开挖扩孔机，其特征在于，所述泥水分离箱(17)内设置渣土输送机(27)，所述渣土输送机(27)与卸料斗(19)连接，所述泥水分离箱(17)上还设置放水管(32)。

4.根据权利要求1所述的一种非开挖扩孔机，其特征在于，该扩孔机还包括：

控制系统，其包括与所述液压控制系统(22)连接的电气系统(24)，与所述电气系统(24)连接并设置于操作台(25)上的液压阀与仪表(37)和柴油机启动按钮与控制仪表(38)。

5.根据权利要求1至4任一一项所述的一种非开挖扩孔机，其特征在于，所述扩孔钻头包括分动器(36.13)，所述分动器(36.13)的两端分别连接配重板(36.3)和钻头拉杆(36.11)，所述钻头拉杆(36.11)插装至钻头管体(36.9)，护圈(36.5)套设于所述钻头管体(36.9)外，并与所述分动器(36.13)固接；三翼板(36.6)固接于所述护圈(36.5)和所述钻头管体(36.9)之间，所述三翼板(36.6)设置切削刀齿(36.7)，所述配重板(36.3)下部设置与抽吸管(7)连接的吸渣口(36.2)。

6.根据权利要求5所述的一种非开挖扩孔机，其特征在于，所述钻头拉杆(36.11)一端连接定向钻机的钻杆，另一端通过第一连接销(36.12)连接所述分动器(36.13)一端；所述分动器(36.13)一端随所述钻头拉杆(36.11)带动所述护圈(36.5)、所述三翼板(36.6)和所述钻头管体(36.9)转动；所述分动器(36.13)另一端通过第二连接销(36.1)与所述配重板(36.3)上部连接。

7.根据权利要求5所述的一种非开挖扩孔机，其特征在于，所述钻头管体(36.9)的前部设置四翼导向板(36.8)。

8.一种使用如权利要求1-7任一一项所述扩孔机的非开挖扩孔方法，其特征在于，该扩孔方法的步骤为：

步骤一：非开挖定向钻机(40)将钻杆从入钻坑(42)打出出钻坑(43)，完成开导向孔工序；

步骤二：将扩孔钻头(36)安装于钻杆(41)，向正反循环泥浆泵(14)的注水口(39)中注满水；启动正反循环泥浆泵(14)在正循环档位运转，正反循环泥浆泵(14)从泥水分离箱(17)吸水，经抽吸管(7)注入出钻坑(43)；启动入钻点的非开挖定向钻机(40)，扩孔钻头(36)旋转回拉，开始正循环开孔工序；当扩孔钻头(36)进尺到一米左右时，正循环开孔工序完成；

步骤三：正反循环泥浆泵(14)转换到反循环档位，同时，放水入出钻坑(43)；扩孔钻头(36)切削下的泥块，通过抽吸管(7)，经反循环泥浆泵(14)进入泥水分离箱(17)，进行泥水分离；分离后的水再流进出钻坑(43)，继续夹带切削下的泥块通过抽吸管(7)经反循环泥浆泵(14)进入泥水分离箱(17)，以此循环，形成反循环扩孔工序，直到扩孔钻头(36)从入钻点出孔；卸下扩孔钻头(36)，将抽吸管(7)从孔中拉出，钻杆(41)返回出钻坑(42)；

步骤四：将拖管钻头(48)的一端与钻杆(41)连接，拖管钻头(48)的另一端连接回拖管道(49)，直接将回拖管道(49)从出钻坑(43)拉出到入钻坑(42)，管道铺设完毕。

9.根据权利要求8所述的非开挖扩孔方法，其特征在于，步骤三中，所述泥水分离箱(17)分离后的泥土被装到运输车辆上。

10.根据权利要求8所述的非开挖扩孔方法，其特征在于，步骤三中，所述抽吸管(7)被拉回2米后，开动正反循环泥浆泵(14)反循环档位，关闭泥土分离箱(17)上放水管(32)。

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