用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置及其回填方法与流程

本发明涉及非开挖定向钻管道施工技术领域，尤其涉及一种用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置及其回填方法。

背景技术：

在城市地下管道施工中，非开挖定向钻施工技术以其施工不影响路面交通、进度快、环保性等优势，得到了越来越广泛应用。

非开挖定向钻在地下的深度较深（大于3m）施工中，管道敷设施工完成后，常因两端造斜段内空孔位于地面以下较深处，处理困难。但若不进行处理，又容易造成路面下沉。传统处理技术，包括注浆技术、开挖回填或者是采用回灌砂法进行回填处理，前两种处理成本较高，后一种又难以回填密实。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置及其回填方法，旨在方便对造斜段内空孔回填，同时处理成本低。

为实现上述目的，本发明提供一种用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置，包括管头连接件、可控制分动器以及用于填充于造斜段内空孔的帆布砂袋，其中，

所述管头连接件包括用于套设于管道外的第一空心套筒以及套于所述空心套筒外且与其螺纹连接的第二空心套筒；

所述可控制分动器包括用于与所述第二空心套筒连接的本体、安装于所述本体内且相对于其可轴向活动的转动轴杆以及用于控制所述转动轴杆相对于所述本体固定或活动的控制装置；

所述帆布砂袋包括钢丝绳骨架、固定于所述钢丝绳骨架内的用于容纳填充物的帆布以及填充于所述帆布内的填充物。

优选地，所述钢丝绳骨架包括多个间隔设置的圆环形钢圈以及多根位于所述圆环形钢圈内且与其固定连接的钢丝绳，其中，所述帆布固定于所述钢丝绳上，所述钢丝绳骨架为圆柱形袋状结构。

优选地，所述控制装置包括安装于所述转动轴杆上的弹簧卡以及位于控制装置上的卡槽，当所述转动轴杆轴向运动至时，所述弹性卡部分容纳于卡槽内使转动轴杆相对于本体固定。

优选地，所述卡槽位于分动器中部且横穿分动器外壁，所述卡槽的内壁分上下两部分，上部分带有丝扣，下部分光滑用于容纳弹簧，所述卡槽内安装有螺丝。

优选地，用于非开挖定向钻管道的扩孔器分离装置还包括用于连接钻杆的卡箍，卡箍包括多个圆形紧箍及连接多个圆形紧箍的连接杆。

本发明进一步提出一种基于上述用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置的回填方法，包括以下步骤：

制作两个帆布砂袋，使其长度长于工作造斜段空孔的长度，并将帆布砂袋内装满填充物并封口，当已焊接的管道长度大于帆布砂袋后，将其中一个帆布砂袋拖进管道内，继续焊接管道，直至长度达到计算长度；

管道焊接完后，将第一空心套筒固定在容纳有帆布砂袋的管道的端头，第二空心套筒与可控制分动器的一端固定连接，可控制分动器的另一端与扩孔器固定连接在一起；

最后一次扩孔前，将卡箍安装在前几节钻杆的接头处，将帆布砂袋与安装于第二空心套筒内的可控制分动器连接，再把扩孔器与钻杆固定连接，并将第一空心套筒与第二空心套筒紧密拧合在一起；

进行管道回拖敷设工作，在管道的尾端即将进入回扩孔内时，停止管道回拖，将另一装好填充物的帆布砂袋固定在其尾部，再进行管道回拖敷设，保证帆布砂袋刚好能够填满尾端工作造斜段处的空孔；

管道回拖完成后，利用可控制分动器内控制装置使可控制分动器失去分动效果，钻杆的反向旋转使第一空心套筒和第二空心套筒分离，回拖钻杆使管道首端的帆布砂袋从管道内脱出而被拖进造斜段空孔内将其填满，将帆布砂袋与可控制分动器的连接切断。

优选地，所述管道回拖完成后，利用可控制分动器内控制装置使可控制分动器失去分动效果，钻杆的反向旋转使第一空心套筒和第二空心套筒分离，回拖钻杆使管道首端的帆布砂袋从管道内脱出而被拖进造斜段空孔内将其填满，将帆布砂袋与可控制分动器的连接切断的步骤具体包括：

管道回拖完成后，利用可控制分动器内控制装置使可控制分动器失去分动效果，通过钻杆的反向旋转，将第一空心套筒和第二空心套筒慢慢分离，当钻机显示拉力值突然减小且减小后一直保持不变时，则第一空心套筒和第二空心套筒已完全分离；

回拖钻杆使帆布砂袋从管道内脱出而被拖进造斜段空孔内将其填满，当定向钻机将扩孔器、可控制分动器和第二空心套筒都拖回原地面时，将第二空心套筒内钢丝绳切断以切断帆布砂袋与可控制分动器的连接，以进入下一段管道施工。

优选地，所述帆布砂袋的长度长于工作造斜段空孔的长度。

本发明提出的用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置，处理非开挖技术定向钻管道施工中的造斜段内空孔非常简单，迅速，不仅可以大大减小地面沉降，还可以节约空孔处理的时间及成本，同时保证了回填密实。另外，本中空孔回填装置还具有结构简单、容易实现的优点。

附图说明

图1为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置中第一空心套筒的结构示意图；

图2为图1所示的第一空心套筒的侧视结构示意图；

图3为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置中第二空心套筒的结构示意图；

图4为图3所示的第二空心套筒的侧视结构示意图；

图5为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置中可控制分动器的结构示意图；

图6为图5所示A-A方向的剖视结构示意图；

图7为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置中第二空心套筒、可控制分动器以及扩孔器连接起来的结构示意图；

图8为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置中卡箍的结构示意图；

图9为图8所示的卡箍的侧视结构示意图；

图10为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置中卡箍与钻杆连接时的结构示意图；

图11为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置中帆布砂袋的结构示意图；

图12为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置中容纳有帆布砂袋的管道与第一空心套筒连接时的结构示意图；

图13为图12所示的B-B方向的剖视结构示意图；

图14为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置在连接一帆布砂袋时的结构示意图；

图15为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置在连接两帆布砂袋时的结构示意图；

图16为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置在管道回拖敷设工作完成时的结构示意图；

图17为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置在第一空心套筒和第二空心套筒分离时的结构示意图；

图18为本发明用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置在将扩孔器等拖到地面时的结构示意图。

图中，10-管头连接件，101-第一空心套筒，1011-螺旋外丝扣，102-第二空心套筒，1021-螺旋内丝扣，20-可控制分动器，201-本体，202-转动轴杆，203-弹簧卡，204-卡槽，205-螺丝，30-帆布砂袋，301-圆环形钢圈，302-钢丝绳，303-帆布，40-卡箍，401-圆形紧箍，402-连接杆，50-扩孔器，60-钻杆，70-管道。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置。

参照图1至图18，本优选实施例中，一种用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置，包括管头连接件10、可控制分动器20以及用于填充于造斜段内空孔的帆布砂袋30，其中，

管头连接件10包括用于套设于管道70外的第一空心套筒101以及套于空心套筒外且与其螺纹连接的第二空心套筒102；

可控制分动器20包括用于与第二空心套筒102连接的本体201、安装于本体201内且相对于其可轴向活动的转动轴杆202以及用于控制转动轴杆202相对于本体201固定或活动的控制装置；

帆布砂袋30包括钢丝绳骨架、固定于钢丝绳骨架内的用于容纳填充物的帆布303以及填充于帆布303内的填充物。填充物为砂中拌入土（膨胀水泥）。

具体地，参照图1和图2，第一空心套筒101由带有螺旋外丝扣1011的空心钢圆筒构成，长度为40cm，内径略大于待敷设的管道70。

参照图3和图4，第二空心套筒102为带有螺旋内丝扣1021的空心钢圆套筒，空心钢圆套筒的长度为60cm，可与第一空心套筒101紧密拧合，可控制分动器20固定在第二空心套筒102内。

参照图11至图13，钢丝绳骨架包括多个间隔设置的圆环形钢圈301以及多根位于圆环形钢圈301内且与其固定连接的钢丝绳302，其中，帆布303固定于钢丝绳302上，钢丝绳骨架为圆柱形袋状结构。圆环形钢圈301为10mm圆钢，每隔2m设置一个。钢丝绳302固定在圆环形钢圈301的内侧，总共6根（根据实际确定数量）。

可控制分动器20在控制装置作用下，使其失去分动功能，变成固定连接。参照图5至图7，控制装置包括安装于转动轴杆202上的弹簧卡203以及位于控制装置上的卡槽204，当转动轴杆202轴向运动至卡槽204下方时，弹簧卡203部分容纳于卡槽204内使转动轴杆202相对于本体201固定。卡槽204位于可控制分动器20中部且横穿分动器外壁，卡槽204的内壁分上下两部分，上部分带有丝扣，下部分光滑用于容纳弹簧卡203，卡槽204内安装有螺丝205。

参照图8至图10，本中空孔回填装置还包括用于连接钻杆60的卡箍40，卡箍40包括多个圆形紧箍401（本实施例中包括两个圆形紧箍401）及连接多个圆形紧箍401的连接杆402。

本用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置使用方法如下：首先，准确测量计算出工作坑处造斜段空孔长度及待敷设管道70的长度。制做两个帆布砂袋30，长度比工作造斜段空孔长2m。将帆布砂袋30装满砂子，砂中拌入土（膨胀水泥）并封口。待已焊接的管道70长度大于帆布砂袋30后，将其中一个帆布砂袋30拖进管道70内，继续焊接管道70，直至长度达到计算长度。管道70焊接完后，将第一空心套筒101固定在容纳有帆布砂袋30的管道70的端头（详见图12），第二空心套筒102与可控制分动器20一端固定连接，可控制分动器20另一端与扩孔器50固定连接在一起。最后一次扩孔前，将卡箍40安装在前几节钻杆60的接头处，长度大于造斜段长度，保证定向钻机反向旋转，用卡箍40卡住的前几节钻杆60不出现松动。然后，将帆布砂袋30上的钢丝绳302固定在安装于第二空心套筒102内的可控制分动器20上，再把扩孔器50与钻杆60固定连接。接着，人工将第一空心套筒101和第二空心套筒102紧密拧合在一起，反复检查该处拧合情况，保证连接可靠，将扩孔器50和钻杆60相连（详见图14）。随后，进行管道回拖敷设工作，在管道70尾端即将进入回扩孔内时，停止管道70回拖，将另一装好砂的帆布砂袋30固定在其尾部，再进行管道70回拖敷设，保证帆布砂袋30刚好能够填满尾端工作造斜段处的空孔（详见图15和图16）。管道回拖完成后，利用可控制分动器20内控制装置使其失去分动效果，通过钻杆60的反向旋转，将第一空心套筒101与第二空心套筒102慢慢分离。当钻机显示拉力值突然减小，且减小后一直保持不变，表示第一空心套筒101与第二空心套筒102已完全分离（详见图17），接着回拖钻杆60。此时，因可控制分动器20与放置在管道70内帆布砂袋30上的钢丝绳302连接，帆布砂袋30会随之从管道70内脱出而被拖进造斜段空孔内将其填满。直至定向钻机将扩孔器50、可控制分动器20、第二空心套筒102都拖回原地面时，将第二空心套筒102内钢丝绳302切断（详见图18），即可进入下一段管道施工。

本实施例提出的用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置，处理非开挖技术定向钻管道施工中的造斜段内空孔非常简单，迅速，不仅可以大大减小地面沉降，还可以节约空孔处理的时间及成本，同时保证了回填密实。另外，本中空孔回填装置还具有结构简单、容易实现的优点。

本发明进一步提出一种用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置的回填方法。

本优选实施例中，一种基于上述用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置的回填方法，包括以下步骤：

制作两个帆布砂袋，使其长度长于工作造斜段空孔的长度，并将帆布砂袋内装满填充物并封口，当已焊接的管道长度大于帆布砂袋后，将其中一个帆布砂袋拖进管道内，继续焊接管道，直至长度达到计算长度；

管道焊接完后，将第一空心套筒固定在容纳有帆布砂袋的管道的端头，第二空心套筒与可控制分动器的一端固定连接，可控制分动器的另一端与扩孔器固定连接在一起；

最后一次扩孔前，将卡箍安装在前几节钻杆的接头处，将帆布砂袋与安装于第二空心套筒内的可控制分动器连接，再把扩孔器与钻杆固定连接，并将第一空心套筒与第二空心套筒紧密拧合在一起；

进行管道回拖敷设工作，在管道的尾端即将进入回扩孔内时，停止管道回拖，将另一装好填充物的帆布砂袋固定在其尾部，再进行管道回拖敷设，保证帆布砂袋刚好能够填满尾端工作造斜段处的空孔；

管道回拖完成后，利用可控制分动器内控制装置使可控制分动器失去分动效果，钻杆的反向旋转使第一空心套筒和第二空心套筒分离，回拖钻杆使管道首端的帆布砂袋从管道内脱出而被拖进造斜段空孔内将其填满，将帆布砂袋与可控制分动器的连接切断。

具体地，所述管道回拖完成后，利用可控制分动器内控制装置使可控制分动器失去分动效果，钻杆的反向旋转使第一空心套筒和第二空心套筒分离，回拖钻杆使管道首端的帆布砂袋从管道内脱出而被拖进造斜段空孔内将其填满，将帆布砂袋与可控制分动器的连接切断的步骤具体包括：

管道回拖完成后，利用可控制分动器内控制装置使可控制分动器失去分动效果，通过钻杆的反向旋转，将第一空心套筒和第二空心套筒慢慢分离，当钻机显示拉力值突然减小且减小后一直保持不变时，则第一空心套筒和第二空心套筒已完全分离；

回拖钻杆使帆布砂袋从管道内脱出而被拖进造斜段空孔内将其填满，当定向钻机将扩孔器、可控制分动器和第二空心套筒都拖回原地面时，将第二空心套筒内钢丝绳切断以切断帆布砂袋与可控制分动器的连接，以进入下一段管道施工。

具体地，帆布砂袋的长度长于工作造斜段空孔的长度。

本实施例提出的用于非开挖定向钻管道的中空孔回填装置的回填方法，处理非开挖技术定向钻管道施工中的造斜段内空孔非常简单，迅速，不仅可以大大减小地面沉降，还可以节约空孔处理的时间及成本，同时保证了回填密实。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。