用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法，由装在钻头后部的导向探头监测面向角的朝向和钻头的偏斜方位，再通过穿过钻管的信号线连接到位于钻机操作台的显示屏，由显示屏显示钻头的倾角即水平角度，以及面向角即导向板的方向；根据显示屏显示的钻头的倾角和面向角来调整钻进方向，把钻头楔面调至已经偏斜的方向，钻机停止回转后加力顶进，钻头由于斜面的作用向相反的方向偏斜，从而调整钻进的方向；本发明的优点在于：达到60米钻孔一次成型，极大的缩短了工期，取得了较大的经济效益，保证了钻孔的质量，为下一步的施工提供了安全保证。
【专利说明】用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于隧道洞口段长大管棚钻孔过程中的纠偏方法，具体地说是一种用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法，属于隧道钻孔领域。
【背景技术】
[0002]目前，常见的洞口管棚施工，尤其是在隧道洞口段长大管棚钻孔过程中，多存在以下缺点:⑴一次施工的管棚长度短，一般10?30米；⑵管棚施工过程中钻孔长度越长，由于钻头和钻杆的自重以及地质情况等方面的原因，钻孔的位置和方向无法得到保证；⑶传统的钻孔纠偏只能通过钻杆的方向、角度反算理论上钻头的位置，不确定因素很多，导致钻孔质量无法保证。常用的钻孔纠偏方法为:钻孔时钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，使用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合，核定钻机位置。钻机开钻时，调整为低速低压，待成孔1m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的偏差。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明设计了一种用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法，达到60米钻孔一次成型，而且还可以通过钻头上面的检测探头将实时数据反映到监视器上面，随时掌握钻头的位置，极大的保证了钻孔的质量。
[0004]本发明的技术方案为:
[0005]用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法，具体操作为:
[0006]由装在钻头后部的导向探头监测面向角的朝向和钻头的偏斜方位，(该导向探头为常规结构，市场均有销售，不再赘述)，再通过穿过钻机钻管的信号线连接到位于钻机操作台的显示屏，由显示屏显示钻头的倾角即水平角度，以及面向角即导向板的方向；
[0007]根据显示屏显示的钻头的倾角和面向角来调整钻进方向，把钻头楔面调至已经偏斜的方向，钻机停止回转后加力顶进，钻头由于斜面的作用向相反的方向偏斜，从而调整钻进的方向，使终孔偏差控制在5%。以内。
[0008]当角度偏下时，把钻头调到12点方向，即导向板朝上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大，受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动；同理，在6点方向纠偏为钻头轨迹朝下，9点方向、3点方向分别是为左、右纠偏方向；当角度合适时，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹为平直的。所以导向钻头是上下纠偏的关键；至于左右偏差根据传感器尾端的发光装置来定，通过仪器测量参数来纠偏。
[0009]进一步地，本发明由于采用跟管钻进法，钢管安装和钻机进尺是同一过程。钻头采用与钻管等径的楔型钻头，楔板回转半径略大于钻管半径，钻头前端有直径12?15mm的水目艮，当钻头正常回转钻进时钻管沿直线前进。当钻头由于某种原因偏离预定轨迹偏向某一方向时，就需要纠偏了。
[0010]进一步地，本发明为保证粉质黏土情况下钻孔成型质量，选择了泥浆或水为钻进循环液的水平钻机。
[0011]本发明在钻孔过程中通过传统和导向探头相结合的纠偏方法控制钻孔的位置和方向，保证钻孔质量。
[0012]本发明的优点在于:
[0013](1)60米长大管棚一次成型，与以往相比，减少了管棚循环次数，极大的缩短了工期，取得了较大的经济效益；
[0014](2)保证了钻孔质量，为下一步的施工提供了安全保证；
[0015](3)通过钻头上面的检测探头将实时数据反映到监视器上面，随时掌握钻头的位置，极大的保证了钻孔的质量。
[0016]下面结合附图和实施对本发明作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例的结构示意图；
[0018]图中:1-导向板、2-信号线、3-显示屏、4-发光装置、5-水眼。
【具体实施方式】
[0019]以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]实施例1
[0021]用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法，具体操作为:
[0022]由装在钻头后部的导向探头监测面向角的朝向和钻头的偏斜方位均，(该导向探头为常规结构，市场均有销售，不再赘述)，再通过穿过钻机钻管的信号线2连接到位于钻机操作台的显示屏3，由显示屏3显示钻头的倾角即水平角度，以及面向角即导向板I的方向，导向板I朝上即为12点方向，如同钟面；
[0023]根据显示屏3显示的钻头的倾角和面向角来调整钻进方向，把钻头楔面调至已经偏斜的方向，钻机停止回转后加力顶进，钻头由于斜面的作用向相反的方向偏斜，从而调整钻进的方向，使终孔偏差控制在5%。以内。
[0024]当角度偏下时，把钻头调到12点方向，即导向板I朝上，直接顶进，此时由于导向板I底板斜面面积大，受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动；同理，在6点方向纠偏为钻头轨迹朝下，9点方向、3点方向分别是为左、右纠偏方向；当角度合适时，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹为平直的。所以导向钻头是上下纠偏的关键；至于左右偏差根据传感器尾端的发光装置4来定，通过仪器测量参数来纠偏。
[0025]本发明由于采用跟管钻进法，钢管安装和钻机进尺是同一过程。钻头采用与钻管等径的楔型钻头，楔板回转半径略大于钻管半径，钻头前端有Φ 12?15_的水眼5,当钻头正常回转钻进时钻管沿直线前进。当钻头由于某种原因偏离预定轨迹偏向某一方向时，就需要纠偏了。
[0026]本发明为保证粉质黏土情况下钻孔成型质量，选择了泥浆或水为钻进循环液的水平钻机。
[0027]本发明在钻孔过程中通过传统和导向探头相结合的纠偏方法控制钻孔的位置和方向，保证钻孔质量。
[0028]采用本发明的方法以赣龙铁路梅花山隧道进口 60米Φ 159长大管棚为依托，通过以下的工艺流程:三通一平一人员设备进场一导向墙施工一测量放线一铺设"H"钢轨道—设备组装调试一调试钻机(方位、倾角)一钻具组装进孔一冲洗液循环一导向钻进一回次加尺(接线、接口补焊)一孔斜测量一导向钻进一直至设计深度终孔一回取探头盒一管内及环状间隙注浆一移至下一孔位，保证长大管棚一次性施做到。
【权利要求】
1.用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法，其特征在于:由装在钻头后部的导向探头监测面向角的朝向和钻头的偏斜方位，再通过穿过钻管的信号线连接到位于钻机操作台的显示屏，由显示屏显示钻头的倾角即水平角度，以及面向角即导向板的方向； 根据显示屏显示的钻头的倾角和面向角来调整钻进方向，把钻头楔面调至已经偏斜的方向，钻机停止回转后加力顶进，钻头由于斜面的作用向相反的方向偏斜，从而调整钻进的方向； 当角度偏下时，把钻头调到12点方向，即导向板朝上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大，受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动；同理，在6点方向纠偏为钻头轨迹朝下，9点方向、3点方向分别是为左、右纠偏方向；当角度合适时，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹为平直的。
2.根据权利要求1所述的用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法，其特征在于:所述钻头采用与所述钻管等径的楔型钻头，楔板回转半径略大于钻管半径，钻头前端有直径12?15mm的水眼，当钻头正常回转钻进时钻管沿直线前进。
3.根据权利要求1或2所述的用于60米长隧道大管棚钻孔中的钻进纠偏方法，其特征在于:所述钻机为水平钻机。
【文档编号】E21B7/10GK104373041SQ201410458209
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】李卫兵, 高周俊, 李建新, 陈杰华, 胡亮, 郭雷, 娄建民, 马率 申请人:中铁十六局集团第五工程有限公司