一種非開挖鉆頂結合管道穿越方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非開挖鉆頂結合管道穿越方法。
【背景技術】
[0002]非開挖水平定向鉆進技術在我國已普遍推廣，并取得了顯著的技術與經濟效益，但是非開挖水平定向鉆進過程中存在如下缺點:1、水平定向鉆施工過程中，需要進行多次擴孔過程，大大增加了工作的時間，且容易發生孔內事故；2、非開挖施工的地質條件有時候非常復雜，尤其是卵礫石地層、中粗砂地層等，適應性不是很強；3、頂管技術的導向是采用頂管機頭后面的導向油缸，在土體的抗力下使管道前進方向發生改變，這就要求土體有足夠的抗力。在軟土層中頂管導向容易發生偏差，而糾正這種偏差又比較困難，使管道容易產生不均勻下沉。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足提供一種適應性強、施工速度快、導向簡單的非開挖鉆頂結合管道穿越方法。
[0004]本發明所采用的技術方案為:一種非開挖鉆頂結合管道穿越方法，其特征在于:它包括如下步驟:
51、由水平定向鉆機進行導向孔施工，確定管線軌跡；
52、提供頂管機頭，所述頂管機頭包括圓柱形殼體，在殼體的前端設置有刀盤，所述刀盤通過設置在殼體內的液壓動力系統驅動，在刀盤的前端設置有與鉆桿相連的鉆桿接頭；
53、在導向孔的出土端開挖導向坑，鋪設導軌，頂管機頭的兩端分別與管道和鉆桿連接并設置在導軌上；
54、回拖擴孔鋪管，具體為:在鉆桿的牽引下，頂管機頭的刀盤切削地層巖石，完成管道的鋪設。
[0005]按上述技術方案，在水平定向鉆機的一端設置有泥漿潤滑系統，在鉆桿的中心、鉆桿接頭的中心均設置有潤滑泥漿運輸通道，潤滑泥漿運輸通道依次延伸至刀盤、液壓動力系統、殼體后與泥漿噴射環相連，在頂管機頭工作時，潤滑漿液被注漿泵通過鉆桿的潤滑泥漿運輸通道泵入到泥漿噴射環，噴射到殼體與孔壁之間的環形空間，形成泥漿潤滑套。
[0006]按上述技術方案，在導向孔的出土端設置有泥漿循環系統，在殼體內設置有送槳口與排槳口與泥漿循環系統相連通，在刀盤與殼體之間設置有錐形破碎盤，所述破碎盤固定設置在殼體內，在破碎盤上設置有多個與送槳口相連通的高壓泥漿噴嘴，在破碎盤上設置有篩孔與排槳口相連通，在回拖時，泥漿被泵入到頂管機頭刀盤的破碎盤處，用以支護孔壁、平衡地層壓力，刀盤切削下的巖肩經過排漿口運送至地面泥漿循環系統的泥水分離凈化裝置，泥水分離凈化裝置使巖肩從懸浮液中分離出來，過濾后的泥漿再次被泵入到刀盤處的破碎空間，形成循環利用。
[0007]按上述技術方案，當水平定向鉆機的回拖力不足以拖動頂管機頭繼續工作時，在鉆桿出土端使用推管機，使頂管機頭在水平定向鉆機的拉力和推管機的推力雙重作用下，繼續破碎地層。
[0008]按上述技術方案，鉆桿通過密封裝置與鉆桿接頭密封連接。
[0009]按上述技術方案，所述液壓動力系統包括內嚙合式行星齒輪機構、固定在殼體上的液壓馬達，液壓馬達通過內嚙合式行星齒輪機構驅動刀盤轉動。
[0010]按上述技術方案，所述潤滑泥漿運輸通道依次通過鉆桿接頭、內嚙合式行星齒輪機構的傳動內齒輪、殼體的中心
本發明所取得的有益效果為:
1、通過更換刀盤或刀具，可以應對任何地質條件，適應性強
本發明是由水平定向鉆機先進行導向孔施工，確定管線軌跡；再由頂管機頭在水平定向鉆機鉆桿的拉力下一次性完成管道的鋪設。導向孔施工對地層要求很低，基本可以適應所有地層。而本發明中的頂管機頭可以通過更換刀盤或刀具，以應對任何地質條件，包括水平定向鉆難以施工的于松散-密實沙礫石層(50% <礫石含量< 85%重量比)、松散-密實的卵礫石地層以及含有大量孤石或障礙物地層，地層適應性很強。
[0011]2、在不穩定地層中可以不用施工套管
本發明是一次性鋪設管道，即鉆桿回拖頂管機頭的過程也就是管線鋪設的過程。因此管線經過的那些不穩定地層時，管道本身可以起到支撐作用，不用考慮因不穩定地層坍塌掉塊而引起的事故。
[0012]3、可以對長距離管線進行一次性施工
在管線回拖過程中，鉆桿牽引頂管機頭沿著導向孔的軌跡鋪設管道，牽引導向性能可靠；在水平定向鉆拉力和推管機推力的合力作用下，鉆頂結合方法一次性可施工的管線長度與水平定向鉆可施工的管線長度相等，遠大于傳統頂管技術的一次性可施工長度.4、環形空間小，對上部地層影響小
在回拖管道過程中，由于頂管機頭的外徑和管道的外徑非常接近，使管道與孔壁之間只留有一個很小的環形空間，少量的用于潤滑的泥漿充滿環形空間。小的環形空間降低了因孔壁坍塌而造成地表沉降的可能，少量的泥漿則降低了敏感地層對鉆進過程中泥漿用量的響應程度，可及時對敏感地層做出防護措施。因此，采用鉆頂結合方法，在操作適當的情況下，可以避免對上部地層的影響。
[0013]5、一次性鋪設管道，施工速度快
鉆頂結合方法適用的管徑范圍很大，從500_到1500mm不等。對于大直徑管道，鉆頂結合方法不像水平定向鉆技術那樣需要多級擴孔，只需施工導向孔后接著完成一次性回拖鋪設管道。在通信管道、煤氣管道、石油管道施工中，也不需要先進行鋼筋混凝土管到的頂進，可以直接鋪設目標管道，節省了大量輔助工作的時間和成本。
[0014]6、不用施工工作井
鉆頂結合方法最大的優點之一就是不用施工工作井。頂管技術的工作井施工復雜、要求高、成本高，而且在施工程中容易發生涌水涌砂等工程事故。而鉆頂結合方法只需要在出土端開挖一個導向用的工作坑，不用對周圍土體進行支護；同時由于出土點距離地表只有很小一段高度差，因此也不需要進行洞口密封。因此，鉆頂結合方法不用施工工作井可以大量節省人力、物力、財力，更快更好地完成工程需要。
[0015]7、曲線管段牽引導向簡單
本發明采用的是水平定向鉆的導向技術，導向孔施工比較容易，同時對地層沒有很高的要求，之后進行的管道的回拖是在導向孔中鉆桿的牽引下完成的，管道會沿著導向孔設計的軌跡前進，對土體抗力沒有太高要求即可完成曲線段管道軌跡變化，解決了軟土層地區的導向困難問題。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的流程圖。
[0017]圖2為鉆導向孔的示意圖。
[0018]圖3為頂管機頭的主剖視圖。
[0019]圖4為頂管機頭的主視圖。
[0020]圖5、6為鉆桿回拖牽拉導向示意圖。
[0021 ]圖7為泥漿循環系統示意圖。
[0022]圖8為泥漿潤滑系統示意圖。
[0023]圖9為鉆桿與頂管機頭的密封示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0025]如圖1所示，本實施例提供了一種非開挖鉆頂結合管道穿越方法，它包括如下步驟:
S1、如圖2所示，由水平定向鉆機I進行導向孔穿越施工，確定管線軌跡，導向孔施工與水平定向鉆的導向孔施工相似，即采用手提式地表導航儀或人工磁場來確定鉆頭所在的空間位置。
[0026]S2、提供頂管機頭，如圖3、4所示，所述頂管機頭其包括圓柱形殼體22，在殼體22的前端設置有刀盤10，所述刀盤10通過設置在殼體內的液壓動力系統驅動，在刀盤的前端設置有與鉆桿相連的鉆桿接頭10，在鉆桿接頭10的外周設置有絲扣，方便與鉆桿固定連接，在鉆桿接頭10內設置有與注漿潤滑系統相連的潤滑泥漿運輸通道29。在殼體內設置有送槳口 28與排槳口 26，刀盤10的后端為錐形，在刀盤10與殼體22之間設置有錐形破碎盤23，所述破碎盤23固定設置在殼