CN116697138B - 一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下管道施工技术领域，公开了一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法。本发明通过将较长的地下排水管道施工分解成若干个较短的施工节段，使得使用常规的定向钻机就能够对各个施工节段进行施工，减少施工难度，并且在每个节段两端分别设置一台定向钻机，采用起始点的定向钻机承担钻孔任务和管道铺设的管道拉出任务，终止点的定向钻机承担管道铺设的管道顶入任务，使得能够在铺管过程中，采用起始点的定向钻机对管路拉出的同时采用终止点的定向钻机对管路顶入，通过双向的作用力，有效保证管道在每个节段之间的穿行效率，提高整个施工路段的施工效率，节约施工时间。

Description

一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法

技术领域

本发明涉及地下管道施工技术领域，具体为一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法。

背景技术

排水管道主要承担雨水、污水、农田排灌等水利工程排水的任务，随着我国城市建设的发展，排水管道的口径也越来越大，并且随着城市市容的不断改善和交通、建筑保护意识的不断提高，同时，随着旧城改造的加快和地下管线建设的规模不断壮大，各类管径的管道埋设工程不断增多，现有的开挖埋管方式对已建成的城市地域会造成极大破坏，于是现有的地下排水管道的施工多采用非开挖技术，非开挖是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下，敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，不会阻碍交通，不会破坏绿地、植被，不会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响，因此具有较高的社会经济效果。

现有的非开挖埋管技术，主要有顶管和拖拉铺设管道两种方法，这两种方法主要适用于埋设较深，开挖对邻近管线、地面道路以及构筑物影响较大的管道施工。其中采用顶管的方式施工，需要行进路径基本呈水平状态，局限性较大，而采用拖拉铺设管道的方式，对行进路径的引导性较差，并且由于拖拉铺设的路径不同，使得曲率较大的路径，拖拉铺设管道的拖拽力不足的同时，由于拖拉铺设与管道之间软性连接，导致容易产生导向偏移，管道容易在拖拽过程中卡死，上述两种方式的局限性均较大，并且管路铺设的效率均较低。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术的不足，解决上述技术问题，本发明提供了一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法；

本发明提供如下技术方案：

一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，包括以下步骤：

S1、施工节点的选择：按照施工图纸和定向钻机的最大施工距离，将施工路段均匀分段成各个施工节段，并确定各个施工节段两端的施工节点，将施工节段两端的施工节点分别作为该施工节段的起始点和终止点；

S2、各施工节点之间路径的确定：在相邻的两个施工节点之间进行土地勘测，确定每个施工节段的具体管线施工路径；

S3、施工器械的进场和定位：按照任意施工节段的具体管线施工路径，在该施工节段的起始点和终止点分别安装一台定向钻机，并按照具体管线施工路径，分别定位两台定向钻机的朝向，其中，起始点的定向钻机承担钻孔任务和管道铺设的管道拉出任务，终止点的定向钻机承担管道铺设的管道顶入任务；

S4、一次钻孔：起始点的定向钻机的引导钻杆的活动端连接引导钻头，引导钻头在引导钻杆的驱动下按照该施工节段的具体管线施工路径进行钻孔，直至起始点的定向钻机钻出终止点；

S5、多次扩孔：在一次钻孔钻出的路径基础上，将起始点的定向钻机的引导钻杆的活动端由引导钻头更换为扩孔钻头，扩孔钻头在引导钻杆的驱动下，沿一次钻孔钻出的路径对该施工节段的具体管线施工路径进行扩孔，然后依次更换直径依次增大的扩孔钻头，直径依次增大的扩孔钻头顺次经过一次钻孔钻出的路径对该施工节段的具体管线施工路径进行多次扩孔，直至该施工节段的具体管线施工路径的孔径符合管道铺设的要求；

S6、顶拉结合的管道铺设：在最后一次扩孔操作结束后，将待铺设的管道一端连接在起始点的定向钻机的引导钻杆的活动端，并且将待铺设的管道安装在终止点的定向钻机的顶出机构内部，然后通过起始点的定向钻机对待铺设的管道拉出，通过终止点的定向钻机对待铺设的管道顶入，将待铺设的管道铺设在该施工节段的具体管线施工路径内；

S7、当该施工节段的具体管线施工路径长度大于最大一次性焊接完成的全部管道（最大一次性焊接完成的全部管道，后文写作：已经焊接的管道）长度，需要在最大一次性焊接完成的全部管道基础上额外焊接未焊接的管道时，将未焊接的管道输运至顶出机构，并且将未焊接的管道与已经焊接的管道的尾端之间抵紧，将未焊接的管道与已经焊接的管道进行焊接，由顶出机构继续顶出顺次完成在该施工节段的具体管线施工路径内的管道铺设；

S8、循环步骤S3-S7的操作，直至将各个施工节段的全部管道铺设完成。

优选地，所述引导钻杆包括引导段和若干个延长段，若干个所述延长段之间能够依次连接在所述引导段的尾端；所述顶出机构能够推动已经依次连接的引导段和若干个延长段进行移动；当该施工节段的具体管线施工路径长度大于最大一次性连接的全部延长段（最大一次性连接的全部延长段，后文写作：已经连接固定的延长段）数量，需要在最大一次性连接的全部延长段数量基础上增加延长段的数量时，需要增加延长段的数量时，将未连接的延长段与已经连接固定的延长段的尾端之间抵紧，将未连接的延长段与已经连接固定的延长段固定，由顶出机构继续顶出顺次完成全部延长段的顶出操作。

优选地，所述引导段内部设置有引导从动杆，所述延长段内部设置有延长从动杆，在所述引导段和若干个所述延长段之间依次连接固定时，所述引导从动杆和若干个所述延长从动杆也依次连接固定；所述引导从动杆能够在所述引导段内部自由转动，所述延长从动杆能够在所述延长段内部自由转动；所述引导从动杆远离所述延长从动杆的一端能够与所述引导钻头或者所述扩孔钻头连接固定。

优选地，所述定向钻机还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构包括连接件和驱动电机，所述驱动电机与所述连接件之间通过变速箱传动，所述连接件能够与已经连接固定的延长段尾端内部的所述延长从动杆之间固定；所述驱动电机输出的动力能够通过所述变速箱输出给所述连接件，并经过若干个所述延长从动杆和所述引导从动杆的传动，驱动与所述引导从动杆连接固定的所述引导钻头或者所述扩孔钻头旋转。

优选地，所述引导钻头包括引导板、旋转工作段和连接段，所述引导板固定在所述旋转工作段远离所述连接段一端的一侧，所述连接段能够与所引导从动杆之间连接固定；通过所述驱动电机向所述引导钻头输出的动力控制，能够控制所述引导钻头的旋转速度和停止时的位置，在所述引导钻头整体旋转时，所述引导钻头沿原路径直线运动；在所述引导钻头停止旋转时，所述引导钻头沿所述引导板的引导方向运动。

优选地，所述引导段内部设置还设置有引导连接管，所述延长段内部还设置有延长连接管，在所述引导段和若干个所述延长段之间依次连接固定时，所述引导连接管和若干个所述延长连接管之间依次连通；所述定向钻机还包括供液机构，所述供液机构能够通过连通的所述引导连接管和若干个所述延长连接管，向与所述引导从动杆连接固定的所述引导钻头或者所述扩孔钻头供给泥浆。

优选地，所述顶出机构包括直线驱动件、连接块和顶出件，所述直线驱动件用于驱动所述连接块在所述直线驱动件的限制下直线运动，所述连接块与所述顶出件之间通过转动限位件转动连接，在所述转动限位件的限制下，所述顶出件仅能从与所述连接块之间的垂直状态向所述引导钻杆的方向旋转。

优选地，所述顶出件与所述引导钻杆或者待铺设的管道之间的接触面中央开设有贯穿的连接孔，所述接触面的边缘距离所述连接孔的圆心的最小距离均大于所述引导钻杆以及待铺设的管道的半径。

优选地，所述定向钻机还包括锚定机构，所述定向钻机安装在起始点或终止点的指定位置，并按照具体管线施工路径，分别定位所述定向钻机的朝向后，所述锚定机构用于将所述定向钻机与地面之间临时固定。

与现有技术相比，本发明提供了一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，具备以下有益效果：

1、该种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，将原本水利工程施工过程中，较长的地下排水管道施工分解成若干个较短的施工节段，使得使用常规的定向钻机就能够对各个施工节段进行施工，无需特大型的钻机进行施工，以有效的节省成本的同时，减少施工难度，并且将原较长的施工路段分解成多个施工节段，能够在每个施工节段内部，充分地对障碍物进行避让，能够有效地减少整个施工路段的探测和施工路径的确定难度，并且在每个节段两端分别设置一台定向钻机，采用起始点的定向钻机承担钻孔任务和管道铺设的管道拉出任务，终止点的定向钻机承担管道铺设的管道顶入任务，使得能够在铺管过程中，采用起始点的定向钻机对管路拉出的同时采用终止点的定向钻机对管路顶入，通过双向的作用力，有效保证管道在每个节段之间的穿行效率，提高整个施工路段的施工效率，节约施工时间；

2、该种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，能够通过起始点的定向钻机的顶出机构，在一次钻孔过程中能够驱动引导钻杆顶入移动；通过终止点的定向钻机的顶出机构能够在管道铺设时驱动待铺设的管道顶入移动，通过起始点的定向钻机的顶出机构与一次钻孔过程运动相反，在管道铺设时驱动待铺设的管道拉出移动，以通过顶出机构的设置能够执行不同的引导钻杆或者管道的驱动，能够减少定向钻机的复杂结构的设置，并能够有效地节约定向钻机的成本；

3、该种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，从而通过引导从动杆的旋转，驱动与引导从动杆连接固定的引导钻头或者扩孔钻头旋转，通过顶出件驱动对引导从动杆乃至引导钻头或者扩孔钻头顶出，作一次钻孔或者多次扩孔操作；特别的，通过驱动电机向引导钻头输出的动力控制，既能够控制引导钻头的引导板在停止旋转时的停留方向，又能够控制引导钻头的运动方向，在引导钻头整体旋转时，引导钻头沿原路径直线运动；在引导钻头停止旋转时，由于引导板具有弧度，使得引导板继续受旋转工作段的驱动力时，能够进行一定程度的转向，进而使得引导钻头沿引导板的引导方向运动。

附图说明

图1为本发明的顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工示意图；

图2为本发明的引导钻头和多个扩孔钻头的立体结构示意图；

图3为本发明的定向钻机的工作状态示意图；

图4为本发明的引导钻杆的装配结构示意图；

图5为本发明的图4的A部分放大示意图；

图6为本发明的引导钻杆、顶出机构和旋转驱动机构的装配示意图；

图7为本发明的引导钻杆和顶出机构的装配示意图；

图8为本发明的顶出机构和旋转驱动机构的立体结构示意图；

图9为本发明的旋转驱动机构的立体结构示意图。

图中：1、引导钻头；11、引导板；12、旋转工作段；13、连接段；2、扩孔钻头；3、引导钻杆；31、引导段；311、引导从动杆；312、引导连接管；32、延长段；321、延长从动杆；322、延长连接管；4、顶出机构；41、直线驱动件；42、连接块；43、顶出件；431、连接孔；44、转动限位件；6、锚定机构；7、旋转驱动机构；71、连接件；72、驱动电机；73、变速箱。

具体实施方式

下面将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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法。

请参阅图1-图9，一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，包括以下步骤：

S1、施工节点的选择：按照施工图纸和定向钻机的最大施工距离，将施工路段均匀分段成各个施工节段，并确定各个施工节段两端的施工节点，将施工节段两端的施工节点分别作为该施工节段的起始点和终止点；

S2、各施工节点之间路径的确定：在相邻的两个施工节点之间进行土地勘测，确定每个施工节段的具体管线施工路径（在实际施工时，需要对现场地质情况、水文情况、地下水位等进行明确，并要在保障工程项目施工质量与施工安全性基础上确定具体管线施工路径，施工方案为具体的安全性规范和施工规范产生的管线施工路径为现有技术中的常见施工路径设定手段，在此不再赘述）；

S3、施工器械的进场和定位：按照任意施工节段的具体管线施工路径，在该施工节段的起始点和终止点分别安装一台定向钻机，并按照具体管线施工路径，分别定位两台定向钻机的朝向，其中，起始点的定向钻机承担钻孔任务和管道铺设的管道拉出任务，终止点的定向钻机承担管道铺设的管道顶入任务；

S4、一次钻孔：起始点的定向钻机的引导钻杆3的活动端连接引导钻头1，引导钻头1在引导钻杆3的驱动下按照该施工节段的具体管线施工路径进行钻孔，直至起始点的定向钻机钻出终止点；

S5、多次扩孔：在一次钻孔钻出的路径基础上，将起始点的定向钻机的引导钻杆3的活动端由引导钻头1更换为扩孔钻头2，扩孔钻头2在引导钻杆3的驱动下，沿一次钻孔钻出的路径对该施工节段的具体管线施工路径进行扩孔，然后依次更换直径依次增大的扩孔钻头2，直径依次增大的扩孔钻头2顺次经过一次钻孔钻出的路径对该施工节段的具体管线施工路径进行多次扩孔，直至该施工节段的具体管线施工路径的孔径符合管道铺设的要求；

S6、顶拉结合的管道铺设：在最后一次扩孔操作结束后，将待铺设的管道一端连接在起始点的定向钻机的引导钻杆3的活动端，并且将待铺设的管道安装在终止点的定向钻机的顶出机构4内部，然后通过起始点的定向钻机对待铺设的管道拉出，通过终止点的定向钻机对待铺设的管道顶入，将待铺设的管道铺设在该施工节段的具体管线施工路径内；

S7、当该施工节段的具体管线施工路径长度大于最大一次性焊接完成的全部管道长度，需要在最大一次性焊接完成的全部管道基础上额外焊接未焊接的管道时，将未焊接的管道输运至顶出机构4，并且将未焊接的管道与已经焊接的管道的尾端之间抵紧，将未焊接的管道与已经焊接的管道进行焊接，由顶出机构4继续顶出顺次完成在该施工节段的具体管线施工路径内的管道铺设；

S8、循环步骤S3-S7的操作，直至将各个施工节段的全部管道铺设完成。

通过上述施工方法，将原本水利工程施工过程中，较长的地下排水管道施工分解成若干个较短的施工节段，使得使用常规的定向钻机既能够对各个施工节段进行施工，无需特大型的钻机进行施工，以有效的节省成本的同时，减少施工难度，并且将原较长的施工路段分解成多个施工节段，能够在每个施工节段内部，充分地对障碍物（已经铺设的地下管路、岩石区等）进行避让，能够有效地减少整个施工路段的探测和施工路径的确定难度，并且在每个节段两端分别设置一台定向钻机，采用起始点的定向钻机承担钻孔任务和管道铺设的管道拉出任务，终止点的定向钻机承担管道铺设的管道顶入任务，使得能够在铺管过程中，采用起始点的定向钻机对管路拉出的同时采用终止点的定向钻机对管路顶入，通过双向的作用力，有效保证管道在每个节段之间的穿行效率，提高整个施工路段的施工效率，节约施工时间。

进一步地，请参阅图3-图5，引导钻杆3包括引导段31和若干个延长段32，若干个延长段32之间能够依次连接在引导段31的尾端；顶出机构4能够推动已经依次连接的引导段31和若干个延长段32进行移动；当该施工节段的具体管线施工路径长度大于最大一次性连接的全部延长段32数量，需要在最大一次性连接的全部延长段32数量基础上增加延长段32的数量时，将未连接的延长段32与已经连接固定的延长段32的尾端之间抵紧，将未连接的延长段32与已经连接固定的延长段32固定，由顶出机构4继续顶出顺次完成全部延长段32的顶出操作。

从而能够通过起始点的定向钻机的顶出机构4，在一次钻孔过程中能够驱动引导钻杆3顶入移动；通过终止点的定向钻机的顶出机构4能够在管道铺设时驱动待铺设的管道顶入移动，通过起始点的定向钻机的顶出机构4与一次钻孔过程运动相反，在管道铺设时驱动待铺设的管道拉出移动，以通过顶出机构4的设置能够执行不同的引导钻杆3或者管道的驱动，能够减少定向钻机的复杂结构的设置，并能够有效地节约定向钻机的成本。

进一步地，请参阅图2-图3、图6、图8-图9，引导段31内部设置有引导从动杆311，延长段32内部设置有延长从动杆321，在引导段31和若干个延长段32之间依次连接固定时，引导从动杆311和若干个延长从动杆321也依次连接固定；引导从动杆311能够在引导段31内部自由转动，延长从动杆321能够在延长段32内部自由转动；引导从动杆311远离延长从动杆321的一端能够与引导钻头1或者扩孔钻头2连接固定，

定向钻机还包括旋转驱动机构7，旋转驱动机构7包括连接件71和驱动电机72，驱动电机72与连接件71之间通过变速箱73传动，连接件71能够与已经连接固定的延长段32尾端内部的延长从动杆321之间固定；驱动电机72输出的动力能够通过变速箱73输出给连接件71，并经过若干个延长从动杆321和引导从动杆311的传动，驱动与引导从动杆311连接固定的引导钻头1或者扩孔钻头2旋转。

引导钻头1包括引导板11、旋转工作段12和连接段13，引导板11固定在旋转工作段12远离连接段13一端的一侧，连接段13能够与所引导从动杆311之间连接固定；通过驱动电机72向引导钻头1输出的动力控制，能够控制引导钻头1的旋转速度和停止时的位置，在引导钻头1整体旋转时，引导钻头1沿原路径直线运动；在引导钻头1停止旋转时，引导钻头1沿引导板11的引导方向运动。

从而在一次钻孔或者多次扩孔过程中旋转驱动机构7的连接件71与最后一个延长段32的延长从动杆321之间固定连接（本实施例中采用螺纹固定连接，在实际使用中还能够使用销接、卡接等方式固定连接），驱动电机72输出的动力能够通过变速箱73输出给连接件71，连接件71通过若干个延长从动杆321与引导从动杆311之间固定传动，并且由于引导从动杆311能够在引导段31内部自由转动，延长从动杆321能够在延长段32内部自由转动，在若干个延长从动杆321与引导从动杆311转动的同时，外层的引导段31和若干个延长段32不随着转动，从而通过引导从动杆311驱动，驱动与引导从动杆311连接固定的引导钻头1或者扩孔钻头2旋转，作一次钻孔或者多次扩孔操作；特别的，通过驱动电机72向引导钻头1输出的动力控制，既能够控制引导钻头的引导板11在停止旋转时的停留方向，又能够控制引导钻头1的运动方向，在引导钻头1整体旋转时，引导钻头1沿原路径直线运动；在引导钻头1停止旋转时，由于引导板11具有弧度，使得引导板11继续受旋转工作段12的驱动力时，能够进行一定程度的转向，进而使得引导钻头1沿引导板11的引导方向运动。

进一步地，请参阅图3-图5，引导段31内部设置还设置有引导连接管312，延长段32内部还设置有延长连接管322，在引导段31和若干个延长段32之间依次连接固定时，引导连接管312和若干个延长连接管322之间依次连通；定向钻机还包括供液机构，供液机构能够通过连通的引导连接管312和若干个延长连接管322，向与引导从动杆311连接固定的引导钻头1或者扩孔钻头2供给泥浆，从而能够通过泥浆对引导钻头1或者扩孔钻头2进行冷却降温，并且润滑的同时，能够通过泥浆带走一次钻孔或者多次扩孔过程中产生的泥土，并且在实际使用中，能够在泥浆中增加添加剂，增强一次钻孔或者多次扩孔过程中的孔洞的支撑力。

进一步地，请参阅图6-图8，顶出机构4包括直线驱动件41、连接块42和顶出件43，直线驱动件41用于驱动连接块42在直线驱动件41的限制下直线运动，连接块42与顶出件43之间通过转动限位件44转动连接，在转动限位件44的限制下，顶出件43仅能从与连接块42之间的垂直状态向引导钻杆3的方向旋转。

顶出件43与引导钻杆3或者待铺设的管道之间的接触面中央开设有贯穿的连接孔431，接触面的边缘距离连接孔431的圆心的最小距离均大于引导钻杆3以及待铺设的管道的半径。

从而使得旋转驱动机构7的连接件71以及供液机构能够穿过连接孔431与尾端的延长段32的延长从动杆321或者延长连接管322之间连接，并且通过接触面的边缘距离连接孔431的圆心的最小距离均大于引导钻杆3以及待铺设的管道的半径，使得顶出件43能够适应引导钻杆3以及待铺设的管道的半径，能够在直线驱动件41驱动连接块42进而驱动顶出件43带动引导钻杆3以及待铺设的管道移动，能够使用同一顶出机构执行不同的引导钻杆3或者管道的驱动；并且通过转动限位件44的限制，顶出件43仅能从与连接块42之间的垂直状态向引导钻杆3的方向旋转，能够有效保证顶出件43对引导钻杆3以及待铺设的管道的施力方向与行进方向相同，进而能偶有效保证引导钻杆3以及待铺设的管道的顶出操作。

进一步地，请参阅图3，定向钻机还包括锚定机构6，定向钻机安装在起始点或终止点的指定位置，并按照具体管线施工路径，分别定位定向钻机的朝向后，锚定机构6用于将定向钻机与地面之间临时固定，从而保证定向钻机在工作时的稳定性。

具体施工步骤：

S1、施工节点的选择：按照施工图纸和定向钻机的最大施工距离，将施工路段均匀分段成各个施工节段，并确定各个施工节段两端的施工节点，将施工节段两端的施工节点分别作为该施工节段的起始点和终止点；

S2、各施工节点之间路径的确定：在相邻的两个施工节点之间进行土地勘测，确定每个施工节段的具体管线施工路径；

S3、施工器械的进场和定位：按照任意施工节段的具体管线施工路径，在该施工节段的起始点和终止点分别安装一台定向钻机，并按照具体管线施工路径，分别定位两台定向钻机的朝向，其中，起始点的定向钻机承担钻孔任务和管道铺设的管道拉出任务，终止点的定向钻机承担管道铺设的管道顶入任务；其中，定向钻机安装在起始点或终止点的指定位置，并按照具体管线施工路径，分别定位定向钻机的朝向后，锚定机构6用于将定向钻机与地面之间临时固定，从而保证定向钻机在工作时的稳定性；

S4、一次钻孔：起始点的定向钻机的引导钻杆3的活动端连接引导钻头1，引导钻头1在引导钻杆3的驱动下按照该施工节段的具体管线施工路径进行钻孔，直至起始点的定向钻机钻出终止点；并且通过转动限位件44的限制，顶出件43仅能从与连接块42之间的垂直状态向引导钻杆3的方向旋转，能够有效保证顶出件43对引导钻杆3以及待铺设的管道的施力方向与行进方向相同，顶出件43在直线驱动件41驱动连接块42进而驱动顶出件43带动尾端的引导钻杆3以及待铺设的管道移动，并且同时，旋转驱动机构7的连接件71与最后一个延长段32的延长从动杆321之间固定连接，驱动电机72输出的动力能够通过变速箱73输出给连接件71，连接件71通过若干个延长从动杆321与引导从动杆311之间固定传动，并且由于引导从动杆311能够在引导段31内部自由转动，延长从动杆321能够在延长段32内部自由转动，在若干个延长从动杆321与引导从动杆311转动的同时，外层的引导段31和若干个延长段32不作转动；从而通过引导从动杆311的旋转，驱动与引导从动杆311连接固定的引导钻头1或者扩孔钻头2旋转，通过顶出件43驱动对引导从动杆311乃至引导钻头1或者扩孔钻头2顶出，作一次钻孔或者多次扩孔操作；特别的，通过驱动电机72向引导钻头1输出的动力控制，既能够控制引导钻头1的引导板11在停止旋转时的停留方向，又能够控制引导钻头1的运动方向，在引导钻头1整体旋转时，引导钻头1沿原路径直线运动；在引导钻头1停止旋转时，由于引导板11具有弧度，使得引导板11继续受旋转工作段12的驱动力时，能够进行一定程度的转向，进而使得引导钻头1沿引导板11的引导方向运动；

S5、多次扩孔：在一次钻孔钻出的路径基础上，将起始点的定向钻机的引导钻杆3的活动端由引导钻头1更换为扩孔钻头2，扩孔钻头2在引导钻杆3的驱动下，沿一次钻孔钻出的路径对该施工节段的具体管线施工路径进行扩孔，然后依次更换直径依次增大的扩孔钻头2，直径依次增大的扩孔钻头2顺次经过一次钻孔钻出的路径对该施工节段的具体管线施工路径进行多次扩孔，直至该施工节段的具体管线施工路径的孔径符合管道铺设的要求；

S6、顶拉结合的管道铺设：在最后一次扩孔操作结束后，将待铺设的管道一端连接在起始点的定向钻机的引导钻杆3的活动端，并且将待铺设的管道安装在终止点的定向钻机的顶出机构4内部，然后通过起始点的定向钻机对待铺设的管道拉出，通过终止点的定向钻机对待铺设的管道顶入，将待铺设的管道铺设在该施工节段的具体管线施工路径内；

S7、当该施工节段的具体管线施工路径长度大于最大一次性焊接完成的全部管道长度，需要在最大一次性焊接完成的全部管道基础上额外焊接未焊接的管道时，将未焊接的管道输运至顶出机构4，并且将未焊接的管道与已经焊接的管道的尾端之间抵紧，将未焊接的管道与已经焊接的管道进行焊接，由顶出机构4继续顶出顺次完成在该施工节段的具体管线施工路径内的管道铺设；

S8、循环步骤S3-S7的操作，直至将各个施工节段的全部管道铺设完成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、施工节点的选择：按照施工图纸和定向钻机的最大施工距离，将施工路段均匀分段成各个施工节段，并确定各个施工节段两端的施工节点，将施工节段两端的施工节点分别作为该施工节段的起始点和终止点；

S2、各施工节点之间路径的确定：在相邻的两个施工节点之间进行土地勘测，确定每个施工节段的具体管线施工路径；

S3、施工器械的进场和定位：按照任意施工节段的具体管线施工路径，在该施工节段的起始点和终止点分别安装一台定向钻机，并按照具体管线施工路径，分别定位两台定向钻机的朝向，其中，起始点的定向钻机承担钻孔任务和管道铺设的管道拉出任务，终止点的定向钻机承担管道铺设的管道顶入任务；

S4、一次钻孔：起始点的定向钻机的引导钻杆（3）的活动端连接引导钻头（1），引导钻头（1）在引导钻杆（3）的驱动下按照该施工节段的具体管线施工路径进行钻孔，直至起始点的定向钻机钻出终止点；

S5、多次扩孔：在一次钻孔钻出的路径基础上，将起始点的定向钻机的引导钻杆（3）的活动端由引导钻头（1）更换为扩孔钻头（2），扩孔钻头（2）在引导钻杆（3）的驱动下，沿一次钻孔钻出的路径对该施工节段的具体管线施工路径进行扩孔，然后依次更换直径依次增大的扩孔钻头（2），直径依次增大的扩孔钻头（2）顺次经过一次钻孔钻出的路径对该施工节段的具体管线施工路径进行多次扩孔，直至该施工节段的具体管线施工路径的孔径符合管道铺设的要求；

S6、顶拉结合的管道铺设：在最后一次扩孔操作结束后，将待铺设的管道一端连接在起始点的定向钻机的引导钻杆（3）的活动端，并且将待铺设的管道安装在终止点的定向钻机的顶出机构（4）内部，然后通过起始点的定向钻机对待铺设的管道拉出，通过终止点的定向钻机对待铺设的管道顶入，将待铺设的管道铺设在该施工节段的具体管线施工路径内；

S7、当该施工节段的具体管线施工路径长度大于最大一次性焊接完成的全部管道长度，需要在最大一次性焊接完成的全部管道基础上额外焊接未焊接的管道时，将未焊接的管道输运至顶出机构（4），并且将未焊接的管道与已经焊接的管道的尾端之间抵紧，将未焊接的管道与已经焊接的管道进行焊接，由顶出机构（4）继续顶出顺次完成在该施工节段的具体管线施工路径内的管道铺设；

S8、循环步骤S3-S7的操作，直至将各个施工节段的全部管道铺设完成；

所述引导钻杆（3）包括引导段（31）和若干个延长段（32），若干个所述延长段（32）之间能够依次连接在所述引导段（31）的尾端；所述顶出机构（4）能够推动已经依次连接的引导段（31）和若干个延长段（32）进行移动；

当该施工节段的具体管线施工路径长度大于最大一次性连接的全部延长段（32）数量，需要在最大一次性连接的全部延长段（32）数量基础上增加延长段（32）的数量时，将未连接的延长段（32）与已经连接固定的延长段（32）的尾端之间抵紧，将未连接的延长段（32）与已经连接固定的延长段（32）固定，由顶出机构（4）继续顶出顺次完成全部延长段（32）的顶出操作；

所述引导段（31）内部设置有引导从动杆（311），所述延长段（32）内部设置有延长从动杆（321），在所述引导段（31）和若干个所述延长段（32）之间依次连接固定时，所述引导从动杆（311）和若干个所述延长从动杆（321）也依次连接固定；

所述引导从动杆（311）能够在所述引导段（31）内部自由转动，所述延长从动杆（321）能够在所述延长段（32）内部自由转动；

所述引导从动杆（311）远离所述延长从动杆（321）的一端能够与所述引导钻头（1）或者所述扩孔钻头（2）连接固定；

所述定向钻机还包括旋转驱动机构（7），所述旋转驱动机构（7）包括连接件（71）和驱动电机（72），所述驱动电机（72）与所述连接件（71）之间通过变速箱（73）传动，所述连接件（71）能够与已经连接固定的延长段（32）尾端内部的所述延长从动杆（321）之间固定；

所述驱动电机（72）输出的动力能够通过所述变速箱（73）输出给所述连接件（71），并经过若干个所述延长从动杆（321）和所述引导从动杆（311）的传动，驱动与所述引导从动杆（311）连接固定的所述引导钻头（1）或者所述扩孔钻头（2）旋转；

所述引导钻头（1）包括引导板（11）、旋转工作段（12）和连接段（13），所述引导板（11）固定在所述旋转工作段（12）远离所述连接段（13）一端的一侧，所述连接段（13）能够与所引导从动杆（311）之间连接固定；

通过所述驱动电机（72）向所述引导钻头（1）输出的动力控制，能够控制所述引导钻头（1）的旋转速度和停止时的位置，在所述引导钻头（1）整体旋转时，所述引导钻头（1）沿原路径直线运动；在所述引导钻头（1）停止旋转时，所述引导钻头（1）沿所述引导板（11）的引导方向运动；

所述引导段（31）内部设置还设置有引导连接管（312），所述延长段（32）内部还设置有延长连接管（322），在所述引导段（31）和若干个所述延长段（32）之间依次连接固定时，所述引导连接管（312）和若干个所述延长连接管（322）之间依次连通；

所述定向钻机还包括供液机构，所述供液机构能够通过连通的所述引导连接管（312）和若干个所述延长连接管（322），向与所述引导从动杆（311）连接固定的所述引导钻头（1）或者所述扩孔钻头（2）供给泥浆；

所述顶出机构（4）包括直线驱动件（41）、连接块（42）和顶出件（43），所述直线驱动件（41）用于驱动所述连接块（42）在所述直线驱动件（41）的限制下直线运动，所述连接块（42）与所述顶出件（43）之间通过转动限位件（44）转动连接，在所述转动限位件（44）的限制下，所述顶出件（43）仅能从与所述连接块（42）之间的垂直状态向所述引导钻杆（3）的方向旋转。

2.根据权利要求1所述的一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，其特征在于：所述顶出件（43）与所述引导钻杆（3）或者待铺设的管道之间的接触面中央开设有贯穿的连接孔（431），所述接触面的边缘距离所述连接孔（431）的圆心的最小距离均大于所述引导钻杆（3）以及待铺设的管道的半径。

3.根据权利要求1所述的一种顶拉结合非开挖水利工程排水管道施工方法，其特征在于：所述定向钻机还包括锚定机构（6），所述定向钻机安装在起始点或终止点的指定位置，并按照具体管线施工路径，分别定位所述定向钻机的朝向后，所述锚定机构（6）用于将所述定向钻机与地面之间临时固定。