专利名称：水平定向钻进中的原孔倒推施工方法及原孔倒推器的制作方法
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，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對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。 一由于上述结构，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。
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l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ll，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ll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①300mm、 cD400mm、①500mm、①600mm、①700m m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。
权利要求
1、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。
2、 如权利要求1所述的原孔倒推施工方法，其特征在于扩孔后的孔道直 径为回拖管线直径的1. 3—1. 5倍。
3、 如权利要求1或2所述的原孔倒推施工方法，其特征在于在步骤三之 后，重复步骤二和步骤三，经多次回扩孔工序和原孔倒推扩孔工序使孔道直径 大于回拖管线的直径。
4、 一种应用于权利要求1至3任一所述施工方法的原孔倒推器，包括一中 空的筒体，具有一第一端及一第二端；其特征在于所述筒体的第一端为圆锥 台面，所述圆锥台面的小端封闭，所述筒体的第二端固定设置有一连接部；所 述圆锥台面上开设有小圆孔。
5、 如权利要求4所述的原孔倒推器，其特征在于所述圆锥台面的小端封 闭形成一半球顶。
6、 如权利要求4或5所述的原孔倒推器，其特征在于所述筒体上开设有 小圆孔。
全文摘要
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。
文档编号E21B7/04GK101158270SQ200710170589
公开日2008年4月9日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者宋祥银, 汪建国, 赵官慧 申请人:上海煤气第二管线工程有限公司