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巖層中非開挖鉆進導向技術
作者：info 訪問量：3794 發(fā)布時間：2016/4/15
非開挖施工鋪設地下管線技能因為其對地表構造損壞性小、環(huán)保性好、施工功率高、全體本錢低而遭到廣泛應用。中國在這一范疇的發(fā)展水平雖較發(fā)達國家晚十多年,但隨著經濟建造的不斷發(fā)展、西部大開發(fā)戰(zhàn)略的施行和城鎮(zhèn)化建造的加快,使非開挖商場正如火如荼地強大開來。了解并掌握非開挖職業(yè)的先進技能有助于推動中國這方面水平的進步。本文遷就巖層中非開挖導向鉆孔技能作一介紹。
1 土層中鉆進導向機理
通常意義上的非開挖導向鉆孔施工大多在土層條件下進行,此刻,導向鉆頭選用的是帶斜面的非對稱式構造。這類鉆頭在孔內完成方向改動的力學機理是從鉆桿取得的推力戰(zhàn)勝地層阻力使鉆頭行進。以斜面鉆頭為剖析對象,經過鉆桿傳來的鉆機推力與地層阻力一起效果于鉆頭斜面上,兩個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相等,方向相反,彼此抵消;平行于斜面的兩分力則因為鉆機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,如圖1所示。具體操作時表現(xiàn)為,當鉆機反滾動作與給進動作一起進行時,鉆孔軌道呈直線;當鉆機只給進不反轉時,鉆孔軌道沿鉆頭斜面方向轉彎,然后完成方向改動。
但當所鉆地層為巖層時,鉆機推力無法有用戰(zhàn)勝地層阻力,因此無法完成只推不轉改動方向的功能,即便只是在卵石層或含石土層中鉆進,也會因為硬石的存在,構成孔內導向板鉆頭受力不均勻,很難完成有用的方向操控。
2 巖層中導向技能
2.1 傳統(tǒng)辦法一
當在巖層中無法用只推不轉的辦法改動鉆孔方向時,通常的做法是將一般切削式斜面鉆頭(導向板)換成偏疼式磨削鉆頭或單掌牙輪鉆頭,這時若要改動鉆孔軌道方向,需推頂和間歇反轉一起效果,即在導向儀鐘面顯現(xiàn)的預設轉彎方向點兩邊各60度扇形范圍內推頂并滾動,完成偏疼磨削,在鐘面指示的其他各點則空轉過去。例如,要使鉆孔軌道朝鐘面指示的12點鐘方位(朝上)改動方向,需將偏疼鉆頭空轉至10點鐘處,施加推力,推轉至2點鐘方位,構成120度扇形面的磨削。然后略微回拉鉆頭,使脫離切削面,再空轉至10點鐘方位,施加推力,推轉至2點鐘方位,完成另一次120度扇形面的磨削。這么重復進行推轉和空轉,使鉆孔軌道違背本來軸線,朝上傾斜一個視點,完成轉彎,見圖2所示。
這種施工技能只能間歇性克取巖石,而這種推轉和空轉的轉換操作需人為地一下一下進行,使導向功率極低,改動一次方向需數(shù)小時之久。在破碎地層或卵石地層中因為不均勻性,有時底子無法完成有用控向。
2.2 傳統(tǒng)辦法二
另一種傳統(tǒng)的巖石鉆進技能是孔底泥漿馬達,這種技能條件下鉆孔轉彎時,泥漿馬達經過由鉆桿內腔輸送來的高壓泥漿驅動,供應牙輪鉆頭克取巖石所需扭矩,鉆桿無須反轉,只供應推力和鉆孔方向操控,泥漿馬達與鉆桿軸線間有一設備偏角,以完成方向改動;鉆直線孔時,鉆桿與泥漿馬達一起反轉。運用這種技能進行施工時,存在如下疑問: (1)機器需配置高壓力大流量泥漿泵以保證泵送滿意的泥漿驅動泥漿馬達作業(yè)。一般鉆機現(xiàn)有泥漿泵難以滿意請求;(2)泥漿耗量比一般鉆進時的大2??3倍,使泥漿材料的耗費本錢大大進步;(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)保視點看,特別在城市施工時,很多的廢漿需求處理,增加了施工本錢;(5)為使泥漿動力有用抵達泥漿馬達部位,對鉆桿柱各銜接處的密封請求及抗高壓沖刷請求進一步進步;(6)探頭包容管與導向鉆頭之間增加了1米多長的泥漿馬達,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潛孔錘技能和液壓沖擊全體鉆桿柱辦法進行巖層導向孔施工,這些辦法雖然在碎巖功率上有所進步,但在鉆孔轉彎時都只能選用偏磨的方法進行,全體功率仍然很低。別的,氣動潛孔錘技能中需別的裝備高壓力大流量空壓機,干式鉆進時則還需一套降塵和除塵設備;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 構造
雙壁鉆桿是美國溝神(DITCH WITCH)公司的新一項非開挖方面的技能專利。這是一種桿中桿構造,分成內鉆桿和外鉆桿兩部分。作業(yè)過程中外鉆桿之間經過螺紋彼此銜接,內鉆桿之間則經過六方構造的公母接頭插接相連。泥漿經過表里鉆桿之間的環(huán)狀空間輸送到孔底。在雙馬達動力頭驅動下,內鉆桿和外鉆桿可相對獨立旋轉,鉆巖用三牙輪導向鉆頭與內鉆桿銜接,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°設備偏角。
3.1.2 導向機理
施工過程中,當表里鉆桿一起旋轉時,鉆孔軌道呈直線狀況;當內鉆桿旋轉而外鉆桿依據探頭包容管的設備偏角方位中止在某固定方向上不旋轉只推動時,鉆孔軌道便朝該方向轉彎,即內鉆桿供應鉆頭扭矩,外鉆桿供應鉆頭推力和方向操控。例如要想讓鉆孔朝上轉彎,可旋轉外鉆桿使其在地上跟蹤儀上的鐘面方位為12點,標明此刻設備偏角朝上,如圖3所示。外鉆桿固定在12點方位中止旋轉只施加推力,而讓內鉆桿股動鉆頭旋轉,使鉆孔迅速完成朝上轉彎。抵達預定傾角后再讓表里管同
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