淺談水平定向鉆非開挖鋪管施工技術(shù)

張皓添

摘 要：文章簡單地介紹了非開挖式鉆機(jī)各個(gè)重要零部件的基本功能，分析了各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐、特點(diǎn)、適用范圍、機(jī)械設(shè)備、工作原理、水平施工技術(shù)和方法，討論了施工技術(shù)，總結(jié)出了設(shè)計(jì)的思路，以適合鉆機(jī)和先導(dǎo)式孔鉆等一系列配套裝置的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：水平定向鉆;非開挖鋪管;施工技術(shù)

引言：

隨著中國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長和推動(dòng)城市化建設(shè)進(jìn)程的深入和加速，中國對(duì)地下水電管線產(chǎn)品的需要逐年擴(kuò)大。近年來，城市工程鉆機(jī)市場的進(jìn)步促使水平定向鉆機(jī)快速推動(dòng)我國工業(yè)的發(fā)展，目前正朝著一種高性能，全液壓，緊湊型的建筑結(jié)構(gòu)和一種大功率鉆機(jī)發(fā)展的方向進(jìn)行，但仍然存在許多問題。

1主要部件的結(jié)構(gòu)類型比較

1.1底盤

鉆機(jī)最基本的組成部分就是機(jī)架，它也可以說是鉆頭和工作載體。該部分應(yīng)有足夠高度的支撐，推進(jìn)和爬坡能力。當(dāng)前，履帶式底盤鉆機(jī)已在國內(nèi)工業(yè)中被普遍采用。

1.2鉆機(jī)進(jìn)退機(jī)構(gòu)

1.2.1油缸鏈類型

這種結(jié)構(gòu)被我們統(tǒng)稱為倍速器，是一種采用氣缸驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，用于移動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力齒輪使之移動(dòng)。在操作過程中，動(dòng)力頭的轉(zhuǎn)矩和速度大約是液壓缸的兩倍，并且傳動(dòng)皮帶輪驅(qū)動(dòng)液壓缸和皮帶輪被安裝到鉆機(jī)中。其主要優(yōu)點(diǎn)之一就是油缸長間距短，穩(wěn)定能力強(qiáng)，速度快，效率高[1]。氣缸極具有限的推動(dòng)能力，這是一個(gè)尤為明顯的不足，它具有許多傳動(dòng)連桿，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及不便的拆卸和安裝。

1.2.2電機(jī)鏈類型

由低速和高扭矩的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，直接經(jīng)過減速器來驅(qū)動(dòng)鏈輪，并通過減速器來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力頭進(jìn)行向前和向后的運(yùn)動(dòng)。它的主要優(yōu)點(diǎn)之一就是它具有結(jié)構(gòu)緊湊，鉆塔體積小，鉆頭的質(zhì)量較低以及在與拉回時(shí)具有相當(dāng)大的承重性。最大缺點(diǎn)之處就在于，它很容易受到石油粘度和溫度的影響，從而造成低速和大扭矩電動(dòng)機(jī)的泄漏，從而嚴(yán)重影響了鉆頭使用性能。

1.3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

非開挖式鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)構(gòu)為全液壓驅(qū)動(dòng)的頭型。所選擇的動(dòng)力頭與電機(jī)之間的軸承及其驅(qū)動(dòng)特性是影響鉆機(jī)工作性能的一個(gè)重要因素。按照各個(gè)制造商的主要參數(shù)來確定各種動(dòng)力車頭的主要性能參數(shù)，每一個(gè)制造商的主體參數(shù)都將取決于其所在市場[2]。通常，輸出扭矩決定了鉆孔大小，而拉力決定了拖曳管長度。

2施工技術(shù)與施工組織

2.1機(jī)械設(shè)備

水平式定向鉆頭控制器具有地下障礙物的定向操作，避免了地下障礙物，施工精度高，控制裝置是采用地下定位系統(tǒng)等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。專用的擴(kuò)孔裝置和一臺(tái)較為大排量的攪拌泥漿泵，可以讓擴(kuò)孔式鉆井及其他擴(kuò)孔裝置變得更為順暢，加快了施工設(shè)備安裝和施工速度。

2.2工藝流程

2.2.1測量和設(shè)置

地下開挖是一個(gè)危險(xiǎn)的子項(xiàng)目，因此施工單位必須為其準(zhǔn)備一份專門的施工方案，并在實(shí)際施工前由專家進(jìn)行演示。施工單位負(fù)責(zé)組織好施工前的招供測試工作，并根據(jù)設(shè)計(jì)的圖紙及相關(guān)技術(shù)方案進(jìn)行了線路測量。根據(jù)施工現(xiàn)場的尺寸及其大小與出入口處的坐標(biāo)來測繪[3]。

2.2.2鉆井設(shè)備及配套設(shè)備

鉆機(jī)地錨應(yīng)該同時(shí)位于一條交叉交通管路的指定位置，地錨鉆機(jī)應(yīng)該同時(shí)放置在一條交叉交通管路工程中的一個(gè)位于地錨內(nèi)的土坑上，根據(jù)其具體施工設(shè)計(jì)方案需要進(jìn)行施工布局，鉆機(jī)及機(jī)械支撐傳動(dòng)裝置地錨應(yīng)該同時(shí)位于一條交叉交通管路的指定位置。

2.2.3井眼軌跡曲線測量

根據(jù)建筑工程設(shè)計(jì)的要求，測量管路所設(shè)計(jì)出來的最優(yōu)軌跡曲線是取決于埋深，地質(zhì)情況，管道的允許曲率和半徑，以及鉆桿的最低曲率和半徑。軌跡曲線包括水平傾斜角，方位偏移角，地面傾斜角，開挖偏移角，水平長度，最大管深和曲率半徑[4]。

2.2.4導(dǎo)向孔鉆進(jìn)

必須按照所要求和測定的設(shè)計(jì)及其中所需要鉆孔軌道的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)對(duì)導(dǎo)向孔進(jìn)行鉆取。將測量探頭直接安裝在一個(gè)鉆孔工具上，用探頭從一個(gè)鉆孔中測量出一個(gè)鉆頭的位置和參數(shù)，并通過有線或無線將實(shí)時(shí)檢測的數(shù)據(jù)傳遞給相應(yīng)的地面接收儀器。為了能夠在所要求的設(shè)計(jì)和測量出的軌道曲線區(qū)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行鉆孔，工作人員將會(huì)采取恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施以便于調(diào)整和監(jiān)督鉆孔的方向。需要檢查探針的傳遞是否能夠正常運(yùn)行。如果發(fā)現(xiàn)異常，則必須及時(shí)糾正偏差，同時(shí)，必須避免由于以下原因而引起的不必要的麻煩。管道交叉口必須預(yù)先預(yù)制，并且必須提前采取防腐蝕措施，并且必須進(jìn)行所有準(zhǔn)備工作以防止不連續(xù)鉆探。

2.2.5擴(kuò)孔鉆

擴(kuò)孔主要是為了使管道的寬度從一定長度延伸到另一定長度，從而降低管道敷設(shè)的工作量和對(duì)回水管道的阻力。鉸孔裝置在鉆孔的相對(duì)側(cè)上的出口孔中連接到鉆桿上以進(jìn)行鉸孔，此后鉆桿不斷地增加。在達(dá)到指定標(biāo)準(zhǔn)之前，大口徑管道必須重新打開幾次。在擴(kuò)孔過程中，必須嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行擴(kuò)孔和鉆孔操作，并且必須控制鉆孔過程的參數(shù)。

3相關(guān)的問題的預(yù)管理

3.1員工技術(shù)培訓(xùn)

建設(shè)前的項(xiàng)目經(jīng)理可以定期召開專門與建設(shè)相關(guān)的項(xiàng)目規(guī)劃工作會(huì)議，為所有參加的人員提供專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)。為了有效地確保監(jiān)控器的操作和鉆井過程中人員、機(jī)械手、電動(dòng)車等之間的緊密配合，施工者必須遵循監(jiān)控器的指令對(duì)其進(jìn)行操縱，以有效地消除因人為錯(cuò)誤而導(dǎo)致的操縱方向發(fā)生偏差。

3.2防止跑動(dòng)現(xiàn)象

導(dǎo)向孔鉆探步驟的關(guān)鍵是管道的交叉。由于尚未鉆穿管道交叉口，因此在管道最前端的泥漿很容易帶走相對(duì)大量的泥漿。在先導(dǎo)孔后半段，有必要降低泥漿的壓力，因?yàn)槿绻嚯x較長，泥漿就很難從進(jìn)入口處的孔中流出。在進(jìn)行拓寬擴(kuò)孔前半段，應(yīng)使用較多的泥漿，孔中輸送的泥漿將用于輸送到入口點(diǎn)。在管道拖拉的階段，整個(gè)小洞里都是充滿了泥漿，因此在將一條管道往后推拉的同時(shí)，泥漿向內(nèi)的位移和受到的壓力也就不會(huì)變得很大。但是當(dāng)管路穿過小洞時(shí)，孔中的水泥被進(jìn)入管路內(nèi)的小洞擠壓，因此進(jìn)入管路的速度一般不應(yīng)過快。

4結(jié)束語

非開挖工作是高風(fēng)險(xiǎn)的建設(shè)項(xiàng)目。非開挖鉆機(jī)的各種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)其鉆探能力和市場地位進(jìn)行合理選擇。在經(jīng)濟(jì)，合理的前提下，有必要在施工過程中制定施工計(jì)劃，并在批準(zhǔn)后組織專家分析和論證，以確保先進(jìn)的技術(shù)和安全可靠的工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳波.淺談非開挖水平定向鉆機(jī)拉管施工技術(shù)[J].居舍，2020（06）：40-41.

[2]崔婧.淺談水平定向鉆非開挖鋪管施工技術(shù)運(yùn)用[J].低碳世界，2018（08）：81-82.

[3]趙海軍.談水平定向鉆非開挖鋪管施工技術(shù)[J].山西建筑，2015，41（28）：111-112.

[4]李世民，唐偉，陳學(xué)軍.非開挖水平定向鉆機(jī)拉管施工技術(shù)探析[J].江蘇水利，2015（04）：20-21.

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