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巖層中非開挖鉆進(jìn)導(dǎo)向技術(shù)
作者：info 訪問量：3792 發(fā)布時(shí)間：2016/4/15
非開挖施工鋪設(shè)地下管線技能因?yàn)槠鋵?duì)地表構(gòu)造損壞性小、環(huán)保性好、施工功率高、全體本錢低而遭到廣泛應(yīng)用。中國(guó)在這一范疇的發(fā)展水平雖較發(fā)達(dá)國(guó)家晚十多年,但隨著經(jīng)濟(jì)建造的不斷發(fā)展、西部大開發(fā)戰(zhàn)略的施行和城鎮(zhèn)化建造的加快,使非開挖商場(chǎng)正如火如荼地強(qiáng)大開來(lái)。了解并掌握非開挖職業(yè)的先進(jìn)技能有助于推動(dòng)中國(guó)這方面水平的進(jìn)步。本文遷就巖層中非開挖導(dǎo)向鉆孔技能作一介紹。
1 土層中鉆進(jìn)導(dǎo)向機(jī)理
通常意義上的非開挖導(dǎo)向鉆孔施工大多在土層條件下進(jìn)行,此刻,導(dǎo)向鉆頭選用的是帶斜面的非對(duì)稱式構(gòu)造。這類鉆頭在孔內(nèi)完成方向改動(dòng)的力學(xué)機(jī)理是從鉆桿取得的推力戰(zhàn)勝地層阻力使鉆頭行進(jìn)。以斜面鉆頭為剖析對(duì)象,經(jīng)過鉆桿傳來(lái)的鉆機(jī)推力與地層阻力一起效果于鉆頭斜面上,兩個(gè)力各自分解為垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力,垂直于斜面的兩分力巨細(xì)相等,方向相反,彼此抵消;平行于斜面的兩分力則因?yàn)殂@機(jī)推力分力大于地層阻力分力,最終的合力指向沿斜面的方向,使鉆頭順著斜面行進(jìn),如圖1所示。具體操作時(shí)表現(xiàn)為,當(dāng)鉆機(jī)反滾動(dòng)作與給進(jìn)動(dòng)作一起進(jìn)行時(shí),鉆孔軌道呈直線;當(dāng)鉆機(jī)只給進(jìn)不反轉(zhuǎn)時(shí),鉆孔軌道沿鉆頭斜面方向轉(zhuǎn)彎,然后完成方向改動(dòng)。
但當(dāng)所鉆地層為巖層時(shí),鉆機(jī)推力無(wú)法有用戰(zhàn)勝地層阻力,因此無(wú)法完成只推不轉(zhuǎn)改動(dòng)方向的功能,即便只是在卵石層或含石土層中鉆進(jìn),也會(huì)因?yàn)橛彩拇嬖?構(gòu)成孔內(nèi)導(dǎo)向板鉆頭受力不均勻,很難完成有用的方向操控。
2 巖層中導(dǎo)向技能
2.1 傳統(tǒng)辦法一
當(dāng)在巖層中無(wú)法用只推不轉(zhuǎn)的辦法改動(dòng)鉆孔方向時(shí),通常的做法是將一般切削式斜面鉆頭(導(dǎo)向板)換成偏疼式磨削鉆頭或單掌牙輪鉆頭,這時(shí)若要改動(dòng)鉆孔軌道方向,需推頂和間歇反轉(zhuǎn)一起效果,即在導(dǎo)向儀鐘面顯現(xiàn)的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎方向點(diǎn)兩邊各60度扇形范圍內(nèi)推頂并滾動(dòng),完成偏疼磨削,在鐘面指示的其他各點(diǎn)則空轉(zhuǎn)過去。例如,要使鉆孔軌道朝鐘面指示的12點(diǎn)鐘方位(朝上)改動(dòng)方向,需將偏疼鉆頭空轉(zhuǎn)至10點(diǎn)鐘處,施加推力,推轉(zhuǎn)至2點(diǎn)鐘方位,構(gòu)成120度扇形面的磨削。然后略微回拉鉆頭,使脫離切削面,再空轉(zhuǎn)至10點(diǎn)鐘方位,施加推力,推轉(zhuǎn)至2點(diǎn)鐘方位,完成另一次120度扇形面的磨削。這么重復(fù)進(jìn)行推轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn),使鉆孔軌道違背本來(lái)軸線,朝上傾斜一個(gè)視點(diǎn),完成轉(zhuǎn)彎,見圖2所示。
這種施工技能只能間歇性克取巖石,而這種推轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換操作需人為地一下一下進(jìn)行,使導(dǎo)向功率極低,改動(dòng)一次方向需數(shù)小時(shí)之久。在破碎地層或卵石地層中因?yàn)椴痪鶆蛐?有時(shí)底子無(wú)法完成有用控向。
2.2 傳統(tǒng)辦法二
另一種傳統(tǒng)的巖石鉆進(jìn)技能是孔底泥漿馬達(dá),這種技能條件下鉆孔轉(zhuǎn)彎時(shí),泥漿馬達(dá)經(jīng)過由鉆桿內(nèi)腔輸送來(lái)的高壓泥漿驅(qū)動(dòng),供應(yīng)牙輪鉆頭克取巖石所需扭矩,鉆桿無(wú)須反轉(zhuǎn),只供應(yīng)推力和鉆孔方向操控,泥漿馬達(dá)與鉆桿軸線間有一設(shè)備偏角,以完成方向改動(dòng);鉆直線孔時(shí),鉆桿與泥漿馬達(dá)一起反轉(zhuǎn)。運(yùn)用這種技能進(jìn)行施工時(shí),存在如下疑問: (1)機(jī)器需配置高壓力大流量泥漿泵以保證泵送滿意的泥漿驅(qū)動(dòng)泥漿馬達(dá)作業(yè)。一般鉆機(jī)現(xiàn)有泥漿泵難以滿意請(qǐng)求;(2)泥漿耗量比一般鉆進(jìn)時(shí)的大2??3倍,使泥漿材料的耗費(fèi)本錢大大進(jìn)步;(3)需裝備專門的大功率泥漿拌和體系,以滿意很多泥漿需求;(4)從環(huán)保視點(diǎn)看,特別在城市施工時(shí),很多的廢漿需求處理,增加了施工本錢;(5)為使泥漿動(dòng)力有用抵達(dá)泥漿馬達(dá)部位,對(duì)鉆桿柱各銜接處的密封請(qǐng)求及抗高壓沖刷請(qǐng)求進(jìn)一步進(jìn)步;(6)探頭包容管與導(dǎo)向鉆頭之間增加了1米多長(zhǎng)的泥漿馬達(dá),使鉆孔軌道的控向精度遭到影響。
傳統(tǒng)的辦法還有利用氣動(dòng)潛孔錘技能和液壓沖擊全體鉆桿柱辦法進(jìn)行巖層導(dǎo)向孔施工,這些辦法雖然在碎巖功率上有所進(jìn)步,但在鉆孔轉(zhuǎn)彎時(shí)都只能選用偏磨的方法進(jìn)行,全體功率仍然很低。別的,氣動(dòng)潛孔錘技能中需別的裝備高壓力大流量空壓機(jī),干式鉆進(jìn)時(shí)則還需一套降塵和除塵設(shè)備;而液壓沖擊全體鉆桿柱的辦規(guī)律增加了鉆桿的疲憊損壞程度,影響施工安全和鉆桿運(yùn)用壽命。
3 最新施工技能――雙壁鉆桿技能
3.1 技能原理
3.1.1 構(gòu)造
雙壁鉆桿是美國(guó)溝神(DITCH WITCH)公司的新一項(xiàng)非開挖方面的技能專利。這是一種桿中桿構(gòu)造,分成內(nèi)鉆桿和外鉆桿兩部分。作業(yè)過程中外鉆桿之間經(jīng)過螺紋彼此銜接,內(nèi)鉆桿之間則經(jīng)過六方構(gòu)造的公母接頭插接相連。泥漿經(jīng)過表里鉆桿之間的環(huán)狀空間輸送到孔底。在雙馬達(dá)動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)下,內(nèi)鉆桿和外鉆桿可相對(duì)獨(dú)立旋轉(zhuǎn),鉆巖用三牙輪導(dǎo)向鉆頭與內(nèi)鉆桿銜接,鉆頭后部的探頭包容管與外鉆桿銜接,并與鉆桿柱軸線呈2°設(shè)備偏角。
3.1.2 導(dǎo)向機(jī)理
施工過程中,當(dāng)表里鉆桿一起旋轉(zhuǎn)時(shí),鉆孔軌道呈直線狀況;當(dāng)內(nèi)鉆桿旋轉(zhuǎn)而外鉆桿依據(jù)探頭包容管的設(shè)備偏角方位中止在某固定方向上不旋轉(zhuǎn)只推動(dòng)時(shí),鉆孔軌道便朝該方向轉(zhuǎn)彎,即內(nèi)鉆桿供應(yīng)鉆頭扭矩,外鉆桿供應(yīng)鉆頭推力和方向操控。例如要想讓鉆孔朝上轉(zhuǎn)彎,可旋轉(zhuǎn)外鉆桿使其在地上跟蹤儀上的鐘面方位為12點(diǎn),標(biāo)明此刻設(shè)備偏角朝上,如圖3所示。外鉆桿固定在12點(diǎn)方位中止旋轉(zhuǎn)只施加推力,而讓內(nèi)鉆桿股動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn),使鉆孔迅速完成朝上轉(zhuǎn)彎。抵達(dá)預(yù)定傾角后再讓表里管同
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