CN112664135B - 市政排水管道的施工装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种市政排水管道的施工装置及其施工方法，该施工装置包括钻机架和钻机主体，钻机主体设置于钻机架上，钻机主体上设置有用于对钻杆进行推拉的推拉组件，钻机主体的前端设置有安装架，安装架内设置有固定套筒，安装架内转动连接有旋转套筒，固定套筒和旋转套筒均可供钻杆穿过，且旋转套筒位于安装架靠近推拉组件的一侧；安装架上设置有用于驱使旋转套筒转动的驱动组件，固定套筒和旋转套筒上均设置有用于夹持钻杆的夹持组件。本申请通过夹持组件将需要连接或者拆分的相邻两节钻杆夹持住，被固定套筒夹持住的钻杆将固定不动，若旋转套筒正向旋转，则将其上的钻杆连接在固定套筒上的钻杆；反之将两个相邻的钻杆拆分开来，提高施工效率。

Description

市政排水管道的施工装置及其施工方法

技术领域

本申请涉及市政施工技术领域，尤其是涉及一种市政排水管道的施工装置及其施工方法。

背景技术

目前随着社会发展，城市建设的进程不断推进，城市人口越来越多，导致城市的用水量越来越大。其中，市政排水管网是城市排水的重要手段之一，为了减少对空间的占用，市政排水管通常埋设在地下。

现有的市政排水管道施工时可采用开挖和非开挖的施工方法，其中，非开挖的施工方法通常采用水平定向钻机，水平定向钻机在施工过程中，由液压泵驱动马达转动，通过减速机和齿轮齿条驱动钻杆和钻具。相邻两节钻杆通过螺纹固定在一起，钻机使用时，通过人工对钻杆进行连接和拆分，从而经水平定向钻机的钻机系统完成钻进作业和回拖作业。

针对上述中的相关技术，发明人认为采用人工连接和拆分钻杆的方式不仅增加了工人的劳动强度，而且施工效率较低，影响施工进度。

发明内容

为了提高施工效率，本申请提供了一种市政排水管道的施工装置及其施工方法。

第一方面，本申请提供一种市政排水管道的施工装置，采用如下的技术方案：

一种市政排水管道的施工装置，包括钻机架和钻机主体，所述钻机主体设置于钻机架上，所述钻机主体上设置有用于对钻杆进行推拉的推拉组件，所述钻机主体的前端设置有安装架，所述安装架内设置有固定套筒，所述安装架内转动连接有旋转套筒，所述固定套筒和旋转套筒均可供钻杆穿过，且所述旋转套筒位于安装架靠近推拉组件的一侧；所述安装架上设置有用于驱使旋转套筒转动的驱动组件，所述固定套筒和旋转套筒上均设置有用于夹持钻杆的夹持组件。

通过采用上述技术方案，推拉组件对钻杆进行钻进和回拖作业中，每完成一节钻杆的钻进和回拖，需要连接新的钻杆或者将拉出的钻杆拆分下来。通过夹持组件将需要连接或者拆分的相邻两节钻杆夹持住，被固定套筒夹持住的钻杆将固定不动，被旋转套筒夹持住的钻杆将在驱动组件的作用下一起旋转，若旋转套筒正向旋转，则将旋转套筒上的钻杆连接在固定套筒上的钻杆；若旋转套筒反向旋转，则将旋转套筒上的钻杆从固定套筒上的钻杆拆分开来；从而提高施工效率，加快施工进度。

可选的，所述夹持组件包括抵压块、限位腔和气囊，所述固定套筒和旋转套筒上均开设有滑移孔，所述滑移孔贯穿于固定套筒或者旋转套筒的内外壁；所述限位腔固定于安装架内，所述气囊限制于限位腔内，所述安装架上设置有用于对气囊充放气的充气泵；所述抵压块滑移连接于滑移孔内，当所述气囊呈充气状态时，所述气囊抵压着抵压块的一端，以使抵压块的另一端抵压着钻杆。

通过采用上述技术方案，充气泵对气囊进行充气，使得气囊鼓胀起来，从而经气囊推动着抵压块在滑移孔内移动，使得抵压块的端部抵压住固定套筒或者旋转套筒内的钻杆，实现对固定套筒和旋转套筒内的钻杆夹持的目的；限位腔可以对气囊位置进行限制，减少气囊在没有限制的情况下对旋转套筒的旋转造成的影响。

可选的，所述抵压块上套接有弹簧，所述弹簧的两端分别固定于抵压块和滑移孔的孔壁上，当所述弹簧自然状态下时，所述抵压块远离气囊的一端位于滑移孔内。

通过采用上述技术方案，当夹持组件未夹持钻杆时，弹簧可以对抵压块进行复位，使得抵压块远离气囊的一端位于滑移孔内，从而减少抵压块对钻杆的钻进和回拖造成的影响。

可选的，所述抵压块朝向气囊的一端滚动连接有滚轮，另一端设置有柔性的耐磨块。

通过采用上述技术方案，当相邻的钻杆连接或拆分时，旋转套筒上的抵压块将随着旋转套筒一起旋转，由于气囊限制在限位腔内，不会随着旋转套筒一起旋转，经滚轮在气囊的表面上滚动，可以减小抵压块对气囊的磨损；耐磨块可以减小对钻杆表面造成的磨损。

可选的，所述固定套筒和旋转套筒的滑移孔均有多个，多个所述滑移孔均匀分布于固定套筒或者旋转套筒的外壁上。

通过采用上述技术方案，多个抵压块同时对钻杆进行夹持，将使得固定套筒和旋转套筒内的钻杆夹持得更稳固。

可选的，所述夹持组件包括倾斜块和推动组件，所述固定套筒和旋转套筒的外壁均开设有凹环槽，所述凹环槽的槽底开设有若干个均匀分布的通孔，所述倾斜块转动连接于通孔的孔壁上；所述推动组件用于推动至少一个倾斜块的自由端以抵压钻杆。

通过采用上述技术方案，推动组件推动着至少一个倾斜块的自由端在通孔内转动，使得倾斜块的自由端抵压住固定套筒或者旋转套筒内的钻杆，实现对固定套筒和旋转套筒内的钻杆夹持的目的；倾斜块可以位于凹环槽内，减小倾斜块的存在对旋转套筒的旋转造成的影响。

可选的，所述推动组件包括多个气缸，多个所述气缸均固定于安装架上，所述气缸的活塞杆上设置有用于推动倾斜块的自由端以抵压钻杆的固定块。

通过采用上述技术方案，多个固定块分别对不同的倾斜块进行推动，从而使多个倾斜块同时对钻杆进行夹持，将使得固定套筒和旋转套筒内的钻杆夹持得更稳固。

可选的，所述倾斜块的转轴上套接有扭簧，所述扭簧的两端分别固定于倾斜块和通孔的孔壁上，当所述扭簧自然状态下时，所述倾斜块远离气缸的一侧位于通孔内。

通过采用上述技术方案，当夹持组件未夹持钻杆时，扭簧可以对倾斜块进行复位，使得倾斜块的自由端位于凹环槽内，从而减少倾斜块对钻杆的钻进和回拖造成的影响。

第二方面，本申请提供一种市政排水管道的施工方法，采用如下的技术方案：

一种市政排水管道的施工方法，包括以下步骤：

开挖工作井和接收井，根据施工要求，在地面上开挖工作井和接收井；

钻导向孔，根据设定的钻孔路径和电子测向仪的实时监测，利用上述的一种市政排水管道的施工装置，通过导向钻头由地面上向接收井的下部斜向钻出引入孔，之后，继续利用施工装置由接收井的下部向工作井的下部沿水平方向钻出导向孔；

同步进行扩孔和拉拽管道，在工作井内将导向钻头更换为扩孔钻头，将管道的前端与扩孔钻头固定连接，利用施工装置将管道从工作井向接收井拉拽，采用循环拉拽完成管道拉拽施工。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过夹持组件将需要连接或者拆分的相邻两节钻杆夹持住，被固定套筒夹持住的钻杆将固定不动，被旋转套筒夹持住的钻杆将在驱动组件的作用下一起旋转，若旋转套筒正向旋转，则将旋转套筒上的钻杆连接在固定套筒上的钻杆；若旋转套筒反向旋转，则将旋转套筒上的钻杆从固定套筒上的钻杆拆分开来；从而提高施工效率，加快施工进度；

2.通过气囊推动着抵压块在滑移孔内移动，使得抵压块的端部抵压住固定套筒或者旋转套筒内的钻杆，实现对固定套筒和旋转套筒内的钻杆夹持的目的；限位腔可以对气囊位置进行限制，减少气囊在没有限制的情况下对旋转套筒的旋转造成的影响。

附图说明

图1是本申请其中一个实施例的结构示意图；

图2是本申请其中一个实施例中安装架、固定套筒和旋转套筒的局部剖视图；

图3是本申请其中一个实施例中限位腔、固定套筒和气囊的结构剖视图；

图4是本申请另一个实施例中安装架、固定套筒和旋转套筒的局部剖视图。

附图标记说明：1、钻机架；2、钻机主体；3、推拉组件；4、安装架；5、固定套筒；6、旋转套筒；71、驱动电机；72、主动齿轮；73、从动齿轮；74、链条；81、抵压块；82、限位腔；83、气囊；84、滑移孔；85、充气泵；86、倾斜块；87、通孔；88、气缸；89、固定块；9、弹簧；10、滚轮；11、耐磨块；12、凹环槽；13、扭簧；14、液压油缸；15、行走部；16、支座。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种市政排水管道的施工装置。

实施例1

参照图1，一种市政排水管道的施工装置，包括钻机架1和钻机主体2，钻机架1的下表面安装有行走部15，行车部采用履带式车辆，通过履带式车辆可以对钻机架1进行移动，便于钻机架1移动至待施工的地方。钻机主体2的中间转动连接在钻机架1上，且钻机主体2与钻机架1之间安装有液压油缸14，液压油缸14的缸体转动连接在钻机架1上，液压油缸14的活塞杆转动连接在钻机主体2的一端；根据钻孔的倾斜角度，通过液压油缸14可以更好的调节钻机主体2的倾斜角度。

钻机主体2远离液压油缸14的一端转动连接有支座16，通过支座16可以将钻机主体2的一端支撑在地面上，使得钻机主体2更平稳的在地面上钻孔。钻机主体2上安装有用于对钻杆进行推拉的推拉组件3，推拉组件3采用现有水平定向钻机的推拉组件3，在此不再赘述。

参照图2和图3，钻机主体2的前端螺栓连接有安装架4，安装架4内安装有固定套筒5，安装架4内转动连接有旋转套筒6；固定套筒5和旋转套筒6均可供钻杆穿过，且旋转套筒6位于安装架4靠近推拉组件3的一侧。具体的，安装架4内具有两个安装腔，固定套筒5和旋转套筒6分别位于两个安装腔内。

安装架4上安装有用于驱使旋转套筒6转动的驱动组件，驱动组件包括驱动电机71、主动齿轮72、从动齿轮73和链条74，驱动电机71螺栓连接在安装架4的外侧，驱动电机71的输出轴上通过键连接有主动齿轮72，主动齿轮72位于安装腔内；旋转套筒6外通过键连接有从动齿轮73，主动齿轮72和从动齿轮73分别与链条74相啮合。即驱动电机71的启动，将带动着主动齿轮72旋转，通过链条74使得从动齿轮73旋转，从而实现旋转套筒6的转动。

本申请的实施例中，固定套筒5是固定连接在安装腔内。其它实施例中，固定套筒5转动连接在安装架4上，也通过驱动组件驱使旋转套筒6转动。在使用时，旋转套筒6与固定套筒5的旋转方向相反。

固定套筒5和旋转套筒6上均安装有用于夹持钻杆的夹持组件，夹持组件包括抵压块81、限位腔82和气囊83，固定套筒5和旋转套筒6上均开设有滑移孔84，滑移孔84贯穿于固定套筒5或者旋转套筒6的内外壁；限位腔82螺栓连接在安装腔的内壁，限位腔82的横截面呈U形。限位腔82可以对气囊83位置进行限制，减少气囊83在没有限制的情况下对旋转套筒6的旋转造成的影响。

气囊83限制在限位腔82内，安装腔的内壁螺栓连接有用于对气囊83充放气的充气泵85；抵压块81滑移连接于滑移孔84内，当气囊83呈充气状态时，气囊83抵压着抵压块81的一端，以使抵压块81的另一端抵压着钻杆。充气泵85对气囊83进行充气，使得气囊83鼓胀起来，从而经气囊83推动着抵压块81在滑移孔84内移动，使得抵压块81的端部抵压住固定套筒5或者旋转套筒6内的钻杆，实现对固定套筒5和旋转套筒6内的钻杆夹持的目的。

固定套筒5和旋转套筒6的滑移孔84均有多个，多个滑移孔84均匀分布于固定套筒5或者旋转套筒6的外壁上；多个抵压块81同时对钻杆进行夹持，将使得固定套筒5和旋转套筒6内的钻杆夹持得更稳固。抵压块81上套接有弹簧9，弹簧9的两端分别固定在抵压块81和滑移孔84的孔壁上，当弹簧9自然状态下时，抵压块81远离气囊83的一端位于滑移孔84内。当夹持组件未夹持钻杆时，弹簧9可以对抵压块81进行复位，使得抵压块81远离气囊83的一端位于滑移孔84内，从而减少抵压块81对钻杆的钻进和回拖造成的影响。

抵压块81朝向气囊83的一端滚动连接有滚轮10，另一端粘接有柔性的耐磨块11；当相邻的钻杆连接或拆分时，旋转套筒6上的抵压块81将随着旋转套筒6一起旋转，由于气囊83限制在限位腔82内，不会随着旋转套筒6一起旋转，经滚轮10在气囊83的表面上滚动，可以减小抵压块81对气囊83的磨损；耐磨块11可以减小对钻杆表面造成的磨损。

实施例1的实施原理为：推拉组件3对钻杆进行钻进和回拖作业中，每完成一节钻杆的钻进和回拖，需要连接新的钻杆或者将拉出的钻杆拆分下来。通过充气泵85对气囊83进行充气，可以推动着抵压块81将将需要连接或者拆分的相邻两节钻杆夹持住，被固定套筒5夹持住的钻杆将固定不动，被旋转套筒6夹持住的钻杆将在驱动气缸88的作用下一起旋转，若旋转套筒6正向旋转，则将旋转套筒6上的钻杆连接在固定套筒5上的钻杆；若旋转套筒6反向旋转，则将旋转套筒6上的钻杆从固定套筒5上的钻杆拆分开来；从而提高施工效率，加快施工进度。

实施例2

参照图4，本实施例与实施例1的不同之处在于，夹持组件包括倾斜块86和推动组件，固定套筒5和旋转套筒6的外壁均开设有凹环槽12，凹环槽12的槽底开设有若干个均匀分布的通孔87，倾斜块86转动连接于通孔87的孔壁上。倾斜块86可以位于凹环槽12内，减小倾斜块86的存在对旋转套筒6的旋转造成的影响。

推动组件用于推动至少一个倾斜块86的自由端以抵压钻杆， 推动组件包括多个气缸88，多个气缸88均螺栓连接在安装架4上。本申请实施例中，每个安装腔内均有两个气缸88，气缸88通过螺钉连接在安装腔的内壁上，且两个气缸88分别位于固定套筒5和旋转套筒6的两侧。气缸88的活塞杆上安装有用于推动倾斜块86的自由端以抵压钻杆的固定块89，具体的，固定块89采用滑轮，通过滑轮在倾斜块86上滚动，可以减小滑轮对倾斜块86的磨损。

倾斜块86的转轴上套接有扭簧13，扭簧13的两端分别焊接在倾斜块86和通孔87的孔壁上，当扭簧13自然状态下时，倾斜块86远离气缸88的一侧位于通孔87内。当夹持组件未夹持钻杆时，扭簧13可以对倾斜块86进行复位，使得倾斜块86的自由端位于凹环槽12内，从而减少倾斜块86对钻杆的钻进和回拖造成的影响。

本申请实施例中，倾斜块86的自由端位于凹环槽12内时，倾斜块86的自由端为朝外凸起，且凸起的横截面呈三角形状，即扭簧13自然状态下时，倾斜块86朝向气缸88的两个表面均为倾斜面。另外，安装腔内的两个气缸88伸出时，若一个气缸88的滑轮位于倾斜块86的顶端，则另一个气缸88的滑轮位于另一个倾斜块86的底端。这样可保证至少一个倾斜块86对钻杆进行夹持，将使得固定套筒5和旋转套筒6内的钻杆夹持得更稳固。

实施例2的实施原理为：当需要夹持钻杆时，安装腔内的两个气缸88均伸出，通过气缸88活塞杆上的滑轮对至少一个倾斜块86进行推动，使得对应倾斜块86的自由端抵压住固定套筒5或者旋转套筒6内的钻杆，实现对固定套筒5和旋转套筒6内的钻杆夹持的目的。

本申请实施例还公开一种市政排水管道的施工方法，该施工方法包括以下步骤：开挖工作井和接收井，根据施工要求，在地面上开挖工作井和接收井。

钻导向孔，根据设定的钻孔路径和电子测向仪的实时监测，利用上述的一种市政排水管道的施工装置，通过导向钻头由地面上向接收井的下部斜向钻出引入孔，之后，继续利用施工装置由接收井的下部向工作井的下部沿水平方向钻出导向孔。

同步进行扩孔和拉拽管道，在工作井内将导向钻头更换为扩孔钻头，将管道的前端与扩孔钻头固定连接，利用施工装置将管道从工作井向接收井拉拽，采用循环拉拽完成管道拉拽施工。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种市政排水管道的施工装置，包括钻机架(1)和钻机主体(2)，所述钻机主体(2)设置于钻机架(1)上，所述钻机主体(2)上设置有用于对钻杆进行推拉的推拉组件(3)，其特征在于：所述钻机主体(2)的前端设置有安装架(4)，所述安装架(4)内设置有固定套筒(5)，所述安装架(4)内转动连接有旋转套筒(6)，所述固定套筒(5)和旋转套筒(6)均可供钻杆穿过，且所述旋转套筒(6)位于安装架(4)靠近推拉组件(3)的一侧；所述安装架(4)上设置有用于驱使旋转套筒(6)转动的驱动组件，所述固定套筒(5)和旋转套筒(6)上均设置有用于夹持钻杆的夹持组件；所述夹持组件包括抵压块(81)、限位腔(82)和气囊(83)，所述固定套筒(5)和旋转套筒(6)上均开设有滑移孔(84)，所述滑移孔(84)贯穿于固定套筒(5)或者旋转套筒(6)的内外壁；所述限位腔(82)固定于安装架(4)内，所述气囊(83)限制于限位腔(82)内，所述安装架(4)上设置有用于对气囊(83)充放气的充气泵(85)；所述抵压块(81)滑移连接于滑移孔(84)内，当所述气囊(83)呈充气状态时，所述气囊(83)抵压着抵压块(81)的一端，以使抵压块(81)的另一端抵压着钻杆。

2.根据权利要求1所述的市政排水管道的施工装置，其特征在于：所述抵压块(81)上套接有弹簧(9)，所述弹簧(9)的两端分别固定于抵压块(81)和滑移孔(84)的孔壁上，当所述弹簧(9)自然状态下时，所述抵压块(81)远离气囊(83)的一端位于滑移孔(84)内。

3.根据权利要求2所述的市政排水管道的施工装置，其特征在于：所述抵压块(81)朝向气囊(83)的一端滚动连接有滚轮(10)，另一端设置有柔性的耐磨块(11)。

4.根据权利要求2所述的市政排水管道的施工装置，其特征在于：所述固定套筒(5)和旋转套筒(6)的滑移孔(84)均有多个，多个所述滑移孔(84)均匀分布于固定套筒(5)或者旋转套筒(6)的外壁上。

5.一种市政排水管道的施工装置，包括钻机架(1)和钻机主体(2)，所述钻机主体(2)设置于钻机架(1)上，所述钻机主体(2)上设置有用于对钻杆进行推拉的推拉组件(3)，其特征在于：所述钻机主体(2)的前端设置有安装架(4)，所述安装架(4)内设置有固定套筒(5)，所述安装架(4)内转动连接有旋转套筒(6)，所述固定套筒(5)和旋转套筒(6)均可供钻杆穿过，且所述旋转套筒(6)位于安装架(4)靠近推拉组件(3)的一侧；所述安装架(4)上设置有用于驱使旋转套筒(6)转动的驱动组件，所述固定套筒(5)和旋转套筒(6)上均设置有用于夹持钻杆的夹持组件；所述夹持组件包括倾斜块(86)和推动组件，所述固定套筒(5)和旋转套筒(6)的外壁均开设有凹环槽(12)，所述凹环槽(12)的槽底开设有若干个均匀分布的通孔(87)，所述倾斜块(86)转动连接于通孔(87)的孔壁上；所述推动组件用于推动至少一个倾斜块(86)的自由端以抵压钻杆。

6.根据权利要求5所述的市政排水管道的施工装置，其特征在于：所述推动组件包括多个气缸(88)，多个所述气缸(88)均固定于安装架(4)上，所述气缸(88)的活塞杆上设置有用于推动倾斜块(86)的自由端以抵压钻杆的固定块(89)。

7.根据权利要求5所述的市政排水管道的施工装置，其特征在于：所述倾斜块(86)的转轴上套接有扭簧(13)，所述扭簧(13)的两端分别固定于倾斜块(86)和通孔(87)的孔壁上，当所述扭簧(13)自然状态下时，所述倾斜块(86)远离气缸(88)的一侧位于通孔(87)内。

8.一种市政排水管道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

开挖工作井和接收井，根据施工要求，在地面上开挖工作井和接收井；

钻导向孔，根据设定的钻孔路径和电子测向仪的实时监测，利用权利要求1-7任意一项所述的一种市政排水管道的施工装置，通过导向钻头由地面上向接收井的下部斜向钻出引入孔，之后，继续利用施工装置由接收井的下部向工作井的下部沿水平方向钻出导向孔；

同步进行扩孔和拉拽管道，在工作井内将导向钻头更换为扩孔钻头，将管道的前端与扩孔钻头固定连接，利用施工装置将管道从工作井向接收井拉拽，采用循环拉拽完成管道拉拽施工。

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