非开挖施工铺设地下管线技能因为其对地表构造损坏性小、环保性好、施工功率高、全体本钱低而遭到广泛应用。中国在这一范畴的发展水平虽较发达国家晚十多年,但随着经济建造的不断发展、西部大开发战略的施行和城镇化建造的加快,使非开挖商场正如火如荼地强大开来。了解并掌握非开挖职业的先进技能有助于推动中国这方面水平的进步。本文迁就岩层中非开挖导向钻孔技能作一介绍。

1 土层中钻进导向机理

通常意义上的非开挖导向钻孔施工大多在土层条件下进行,此刻,导向钻头选用的是带斜面的非对称式构造。这类钻头在孔内完成方向改动的力学机理是从钻杆取得的推力战胜地层阻力使钻头行进。以斜面钻头为剖析对象,经过钻杆传来的钻机推力与地层阻力一起效果于钻头斜面上,两个力各自分解为垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力,垂直于斜面的两分力巨细相等,方向相反,彼此抵消;平行于斜面的两分力则因为钻机推力分力大于地层阻力分力,最终的合力指向沿斜面的方向,使钻头顺着斜面行进,如图1所示。具体操作时表现为,当钻机反滚动作与给进动作一起进行时,钻孔轨道呈直线;当钻机只给进不反转时,钻孔轨道沿钻头斜面方向转弯,然后完成方向改动。

但当所钻地层为岩层时,钻机推力无法有用战胜地层阻力,因此无法完成只推不转改动方向的功能,即便只是在卵石层或含石土层中钻进,也会因为硬石的存在,构成孔内导向板钻头受力不均匀,很难完成有用的方向操控。

2 岩层中导向技能

2.1 传统办法一

当在岩层中无法用只推不转的办法改动钻孔方向时,通常的做法是将一般切削式斜面钻头(导向板)换成偏疼式磨削钻头或单掌牙轮钻头,这时若要改动钻孔轨道方向,需推顶和间歇反转一起效果,即在导向仪钟面显现的预设转弯方向点两边各60度扇形范围内推顶并滚动,完成偏疼磨削,在钟面指示的其他各点则空转过去。例如,要使钻孔轨道朝钟面指示的12点钟方位(朝上)改动方向,需将偏疼钻头空转至10点钟处,施加推力,推转至2点钟方位,构成120度扇形面的磨削。然后略微回拉钻头,使脱离切削面,再空转至10点钟方位,施加推力,推转至2点钟方位,完成另一次120度扇形面的磨削。这么重复进行推转和空转,使钻孔轨道违背本来轴线,朝上倾斜一个视点,完成转弯,见图2所示。

这种施工技能只能间歇性克取岩石,而这种推转和空转的转换操作需人为地一下一下进行,使导向功率极低,改动一次方向需数小时之久。在破碎地层或卵石地层中因为不均匀性,有时底子无法完成有用控向。

2.2 传统办法二

另一种传统的岩石钻进技能是孔底泥浆马达,这种技能条件下钻孔转弯时,泥浆马达经过由钻杆内腔输送来的高压泥浆驱动,供应牙轮钻头克取岩石所需扭矩,钻杆无须反转,只供应推力和钻孔方向操控,泥浆马达与钻杆轴线间有一设备偏角,以完成方向改动;钻直线孔时,钻杆与泥浆马达一起反转。运用这种技能进行施工时,存在如下疑问: (1)机器需配置高压力大流量泥浆泵以保证泵送满意的泥浆驱动泥浆马达作业。一般钻机现有泥浆泵难以满意请求;(2)泥浆耗量比一般钻进时的大2??3倍,使泥浆材料的耗费本钱大大进步;(3)需装备专门的大功率泥浆拌和体系,以满意很多泥浆需求;(4)从环保视点看,特别在城市施工时,很多的废浆需求处理,增加了施工本钱;(5)为使泥浆动力有用抵达泥浆马达部位,对钻杆柱各衔接处的密封请求及抗高压冲刷请求进一步进步;(6)探头包容管与导向钻头之间增加了1米多长的泥浆马达,使钻孔轨道的控向精度遭到影响。

传统的办法还有利用气动潜孔锤技能和液压冲击全体钻杆柱办法进行岩层导向孔施工,这些办法虽然在碎岩功率上有所进步,但在钻孔转弯时都只能选用偏磨的方法进行,全体功率仍然很低。别的,气动潜孔锤技能中需别的装备高压力大流量空压机,干式钻进时则还需一套降尘和除尘设备;而液压冲击全体钻杆柱的办规律增加了钻杆的疲惫损坏程度,影响施工安全和钻杆运用寿命。

3 最新施工技能――双壁钻杆技能

3.1 技能原理

3.1.1 构造

双壁钻杆是美国沟神(DITCH WITCH)公司的新一项非开挖方面的技能专利。这是一种杆中杆构造,分成内钻杆和外钻杆两部分。作业过程中外钻杆之间经过螺纹彼此衔接,内钻杆之间则经过六方构造的公母接头插接相连。泥浆经过表里钻杆之间的环状空间输送到孔底。在双马达动力头驱动下,内钻杆和外钻杆可相对独立旋转,钻岩用三牙轮导向钻头与内钻杆衔接,钻头后部的探头包容管与外钻杆衔接,并与钻杆柱轴线呈2°设备偏角。

3.1.2 导向机理