水平定向钻进中的原孔倒推施工方法及原孔倒推器

摘要

本发明公开了一种水平定向钻进中的原孔倒推施工方法，包括：步骤一，钻导向孔工序；步骤二，回扩孔工序，在出土端的钻杆末端连接回扩器，利用回扩器从出土端回扩孔道至入土端；步骤三，原孔倒推扩孔工序，在入土端的钻杆末端连接倒推器，使倒推器行进面朝向出土端，利用倒推器在原孔道中从入土端至出土端倒推扩孔；步骤四，回拖管线工序，在扩孔后的孔道直径大于回拖管线直径后，在回扩器后端连接待回拖的管线，在孔道中实施管线回拖作业，实现管线的非开挖地下穿越。本发明还可以重复步骤二和步骤三。本发明克服了非开挖施工受出土端场地条件局限性大的缺点，提高了其应用性。本发明还提供了一种应用于上述施工方法的原孔倒推器。

说明书

技术领域

本发明涉及地下施工领域，尤其涉及一种应用于水平定向钻进的施工方法，及应用于该施工方法的原孔倒推器。

背景技术

现有技术中，水平定向钻施工已经经常地应用在对河道、地下墙等的地下穿越作业中。在完成施工准备后，现有的水平定向钻非开挖施工技术主要包括以下步骤：

首先钻导向孔，钻机从入土端沿着设计轨迹钻进直到出土端；在钻进过程中，使导向孔曲线尽量平滑，以利后续的预扩孔施工和管线回拖施工。

其后，利用扩孔器对导向孔进行分级扩孔，以使扩孔后的孔道直径大于回拖管线直径。一般地，需要对导向孔进行多次扩孔。在多次扩孔作业中，处于孔道中的扩孔器的两端均连接钻杆作回扩牵引用。回扩时，位于入土端的钻机每牵引出一根钻杆的长度，就将该钻杆卸下并转运至出土端，出土端同时连接一根钻杆，作为下级扩孔时的牵引，如此循环，这样回扩器由出土端到入土端被拉出地面时，作为牵引的钻杆始终会留在孔道内。

扩孔完毕后，将回扩器接好，并用卸扣与待回拖的置于滚轮架上的管道连接进行管道回拖，最终实现回拖管线。

但在水平定向钻进中的上述施工过程中，经常会遇到一些由于客观条件造成的施工困难，具体如：1、定向钻出土端的场地条件较差，如场地狭窄、临河、沼泽地或绿化保护用地等，使回扩孔时在出土端的钻杆连接操作的施工空间受到限制；2、从导向孔入土端到导向孔出土端之间交通不便，造成回扩孔施工时，钻杆从导向孔入土端转运到导向孔出土端的循环运输困难；3、非开挖施工长度较长时，由于回扩孔循环而需要储备大量的钻杆，提高了施工的成本。上述问题的存在，极大地困扰了水平定向钻非开挖施工的实施，从而造成工程延误或施工时间过长以至扩孔坍塌造成工程事故等严重后果，成为水平定向钻非开挖施工进一步推广应用的技术障碍。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种受定向钻出土端场地限制小，免除钻杆循环运送的水平定向钻进中的原孔倒推施工方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种水平定向钻进中的原孔倒推施工方法，包括以下步骤：

步骤一，钻导向孔工序，钻机从入土端沿着设计轨迹钻进直到出土端；

步骤二，回扩孔工序，在出土端的钻杆末端连接回扩器，利用回扩器从出土端回扩孔道至入土端；

步骤三，原孔倒推扩孔工序，在入土端的钻杆末端连接倒推器，使倒推器行进面朝向出土端，利用倒推器在原孔道中从入土端至出土端倒推扩孔；

步骤四，回拖管线工序，在扩孔后的孔道直径大于回拖管线直径后，在回扩器后端连接待回拖的管线，在孔道中实施管线回拖作业，实现管线的非开挖地下穿越。

较佳地，扩孔后的孔道直径为回拖管线直径的1.3--1.5倍。

作为一种改进，在步骤三之后，重复步骤二和步骤三，经过多次回扩孔工序和原孔倒推扩孔工序，实现孔道直径大于回拖管线直径。

本发明的倒推施工方法，由于采用了特殊设计的原孔倒推器，在出土端无须进行钻杆连接，克服了原有施工方法受出土端场地局限性大的缺点，在出土端条件较差(如场地狭窄、河边、路边、沼泽以及绿化保护用地等)时，提高了水平定向钻非开挖施工的应用性。

由于仅在回扩器、原孔倒推器朝向钻机的一端连接钻杆，省却了在入土端和出土端之间来回转运钻杆的作业，克服了运输条件较差时钻杆的循环困难。

同时，由于仅一端需要钻杆，在地下施工长度较长时，对钻杆的需求量不会翻倍增加，克服了转运钻杆时钻杆数量不足的缺陷。

本发明还提供了一种应用于上述施工方法的原孔倒推器，包括一中空的筒体，所述筒体的第一端为圆锥台面，所述圆锥台面的小端设置一半球顶，所述筒体的第二端设置有一连接部；所述筒体和所述圆锥台面上分别开设有小圆孔。

本发明的原孔倒推器，由于采用了中空结构，减轻了倒推器的重量。倒推器上的小圆孔用做泥浆系统，以减轻倒推时的阻力以及补充回扩孔泥浆以达到护壁的效果。筒体第二端的连接部与钻杆有良好的连接，传递扭矩。圆锥台面用做倒推器的行进面，以减轻倒推阻力。圆锥台面上的半球顶为球帽形，以保持一定阻力以免倒推器在施工中偏出原孔道。倒推器的主体为筒体，起到舵手的作用，以保证其不偏出原孔道。

由于上述结构，本发明的原孔倒推器具有结构简单轻巧，导向性好，移动阻力小等优点，满足了原孔倒推施工方法的技术要求。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明施工方法一具体实施例中回扩孔施工工序示意图；

图2是图1所示实施例中原孔倒推施工工序示意图；

图3是本发明的原孔倒推器的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种水平定向钻进中的原孔倒推施工方法，包括以下步骤：

步骤一，钻导向孔工序，钻机从入土端沿着设计轨迹钻进直到出土端；一般地，使导向孔曲线尽量平滑，以利后续的预扩孔施工和管线回拖施工。

步骤二，回扩孔工序，如图1所示，在出土端3的钻杆4末端连接回扩器1，利用回扩器1从出土端7回扩孔道6至入土端3。回扩器1仅在行进面一端与钻杆4通过丝扣固定连接。如现有技术的施工方法，钻杆4及回扩器1均为中空，回扩器1上开设有多个泥浆孔2。泥浆5从钻杆4中输入到回扩器1中，从泥浆孔2中喷射到孔道6的侧壁上。

步骤三，原孔倒推扩孔工序，如图2所示，在入土端3的钻杆4末端连接倒推器11，使倒推器11的行进面朝向出土端7，利用倒推器11在原孔道6中从入土端3至出土端7倒推扩孔。倒推器11仅在背对行进面的连接端通过丝扣和钻杆4固定连接。同样地，钻杆4及倒推器11均为中空，倒推器11上开设有多个泥浆孔2。泥浆5从钻杆4中输入到倒推器11中，从泥浆孔2中喷射到孔道6的侧壁上。

根据扩孔施工时机器仪器表显示的扭矩、推拉力数值以及回拖管道的直径，决定扩孔的次数。一般地，为了使钻出的孔径大于回拖管线的直径，需要对孔道进行多次、分级扩孔。多次回扩的施工步骤即是重复上述步骤二和步骤三，直到在扩孔后的孔道直径大于回拖管线直径。尤其是，为后续作业的便利，扩孔后的孔道直径应达到回拖管线直径的1.3-1.5倍。根据回拖管道的直径，一般地依次要进行Φ300mm、Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm、Φ700mm等的回扩施工。

步骤四，回拖管线工序，扩孔完毕后，将回扩器接好，并用卸扣与待回拖的置于滚轮架上的管道连接，回扩器后端连接待回拖的管线，在孔道中实施管线回拖作业，实现管线的非开挖地下穿越。

根据施工作业的规则，一般地，其后还包括撤场作业。穿越完成后，拆除钻机设备，清除施工留下的各种废弃物，泥浆妥善处理，按照进场路线撤离。

本发明的倒推施工方法，由于采用了特殊设计的原孔倒推器，在出土端无须进行钻杆连接，克服了原有施工方法受出土端场地局限性大的缺点，在出土端条件较差(如场地狭窄、河边、路边、沼泽以及绿化保护用地等)时，提高了水平定向钻非开挖施工的应用性。

由于仅在回扩器、原孔倒推器朝向钻机的一端连接钻杆，省却了在入土端和出土端之间来回转运钻杆的作业，克服了运输条件较差时钻杆的循环困难。

同时，由于仅一端需要钻杆，在地下施工长度较长时，对钻杆的需求量不会翻倍增加，克服了转运钻杆时钻杆数量不足的缺陷。

如图3所示，本发明还提供了一种应用于上述施工方法的原孔倒推器，包括一中空的筒体5，筒体5的第一端为圆锥台面2，圆锥台面2的小端设置一半球顶4，筒体5的第二端设置有一连接部1；筒体5和圆锥台面2上分别开设有小圆孔3。

本发明的倒推器主体为筒体，起到舵手的作用，以保证其不偏出原孔道。采用中空结构，以减轻倒推器的自重。在中空的倒推器内设置有多个小圆孔3，用做泥浆孔，配合泥浆系统，减轻倒推时的阻力以及补充回扩孔泥浆来达到护壁的效果。

倒推器的连接部通过丝扣与钻杆形成良好的连接。与连接部背向的一端为倒推器的行进面，该行进面为锥台面，减轻倒推阻力。在行进面的顶端设置为半球顶，如球帽形，来保持一定阻力以免倒推器偏出原孔道。

本发明的原孔倒推器，由于采用了上述结构，具有结构简单轻巧，导向性好，移动阻力小等优点，满足了原孔倒推施工方法的技术要求。

综上所述，本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围之内。