专利名称：大管棚施工导向跟管钻进装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程施工设备，特别是一种地铁、隧道工程施工中使用的大管棚施工导向跟管钻进装置。
背景技术：
目前，在地铁或隧道工程施工中，长距离大管棚超前支护工艺作为保证隧道拱部地层稳定防止开挖过程中上部土体坍塌，减小地表沉降及提高工效，是一种行之有效的好办法，故近年来我国在地铁及隧道施工中广泛采用了这种新的工艺。这种工艺虽好，但具体施工时难度很大，新工艺针对每根钢铁管棚的铺设提出了严格的技术要求，管棚管需要水平铺设，距离超长，一般约50M-150M左右；间距很小，管与管之间平行距离仅为33CM，精度要求高，铺设完毕后的棚管上下左右偏差不得超过5％。此外，地铁工程在富水地区施工常用的冷冻法也是如此，施工的主要难点在于1、铺管方向难以控制，目前管棚施工一般采用以下两种方法，夯管和盲目钻进。夯管法就是将管子用气动锤钉进土体，其方向难以控制，铺设距离很短，超不过30M；盲目钻进法，就是没有控向装置，钻到那里算那里，铺管成功率不足20％。在隧道大管棚工程中，目前还没有一个行之有效的成熟的施工装备。2、铺管距离短；长距离管棚能有效提高支护能力，提高掘进工效，但由于目前施工设备的限制，管棚施工长度超过30M的很少，严重制约了地铁、隧道建设的速度，也影响了施工中的质量和安全。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种操作方便，造价较低的大管棚施工导向跟管钻进的装置，该装置将导向和跟管钻进结合在一起，用管棚管直接作为钻杆柱钻进土层。
本实用新型的技术方案是一种大管棚施工导向跟管钻进装置，包括管棚管、螺栓、螺母，其特征在于在管棚管上联接有楔形斜面导向钻头体，在楔形斜面导向钻头体内腔设有导向探头仪，在楔形斜面导向钻头体上设有法兰压盘套、法兰密封套筒、浸油垫圈、法兰管口套筒，法兰压盘套、法兰密封套筒、浸油垫圈、法兰管口套筒套置在楔形斜面导向钻头体上，法兰压盘套与法兰密封套筒一端由螺栓、螺母联接，在法兰密封套筒内置有浸油垫圈，法兰密封套筒的另一端与法兰管口套筒由螺栓、螺母联接。
优选的是，所述管棚管为圆管形，管棚管的一端设有内螺纹，管棚管的另一端设有凹肩形的外螺纹，凹肩形的外螺纹与楔形斜面导向钻头体上的管端内螺纹配作。
优选的是，所述楔形斜面导向钻头体其中的一端为圆管形，圆管形内腔设有内螺纹，另一端为楔形斜面板和堵头板，楔形斜面板和堵头板联接封闭在一起，在堵头板上设有通孔，优选的是，所述导向探头仪由探头盒和探头仪构成，在探头盒的内腔设置探头仪，探头盒为圆柱形，探头盒其中的一端封闭并设有定位销，探头盒的另一端设有螺丝堵塞，在螺丝堵塞中心设有通孔，螺丝堵塞与探头盒上设有的内螺纹螺接，在探头盒的外侧设有支架，支架套置在探头盒上，支架周边设有排泥浆的通槽。
优选的是，所述法兰压盘套由法兰和挤压浸油垫圈的压盘套构成，法兰和压盘套联接在一起，在法兰上设有螺栓通孔，法兰和压盘套的内径与楔形斜面导向钻头体的外径配作。
优选的是，所述法兰密封套筒由法兰和密封浸油垫圈的密封套筒构成，法兰和密封套筒联接在一起，在法兰上设有螺栓通孔，法兰内径与楔形斜面导向钻头体的外径配作，密封套筒的内径与密封浸油垫圈的外径配作。
优选的是，所述法兰管口套筒由法兰和管口套筒构成，法兰和管口套筒联接在一起，在管口套筒上设有回水管和阀门，回水管与管口套筒联通，阀门与回水管联通，在法兰上设有螺栓通孔，法兰和密封套筒的内径与楔形斜面导向钻头体的外径配作。
本实用新型有益效果是由于采用水平钻机大管棚施工导向跟管钻进装置，从根本上解决了铺设长距离大管棚时方向精度难以控制的难题，极大提高了管棚施工的工效和质量，本实用新型经过实践证明效果很好，由过去成功率不足20％提高到95％以上，铺管长度可提高到150M左右，钻进的进尺速度比过去也提高了一倍以上。
图1是本实用新型的构造示意图；图2是导向探头仪的构造剖面示意图；图3是图2的左视图；图4是楔形斜面导向钻头体的构造剖面示意图；图5是图4的俯视图；图6是管棚管的构造示意图；图7是图6的左视图；
图8是法兰压盘套的构造示意图；图9是图8的左视图；图10是法兰密封套简的构造示意图；图11是图10的左视图；图12是法兰管口套筒的构造示意图；图13是图12的左视图。
具体实施方式
说明书附图是本实用新型具体实施的优选方式，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示本实用新型在管棚管10上联接有楔形斜面导向钻头体20，在楔形斜面导向钻头体20内腔设有导向探头仪90，在楔形斜面导向钻头体20上设有法兰压盘套50、法兰密封套筒60、浸油垫圈70、法兰管口套筒80，法兰压盘套50、法兰密封套筒60、浸油垫圈70、法兰管口套筒80套置在楔形斜面导向钻头体20上，法兰压盘套50与法兰密封套筒60一端由螺栓40、螺母30联接，在法兰密封套筒60内置有浸油垫圈70，法兰密封套筒60的另一端与法兰管口套筒80由螺栓40、螺母30联接。
如图2、3所示本实用新型的导向探头仪90由探头盒95和探头仪94构成，在探头盒95的内腔设置探头仪94，探头盒95为圆柱形，探头盒95其中的一端封闭并设有定位销96，探头盒95的另一端设有螺丝堵塞91，在螺丝堵塞91中心设有通孔92，螺丝堵塞91与探头盒95上设有的内螺纹螺接，在探头盒95的外侧设有支架93，支架93套置在探头盒95上，支架93周边设有排泥浆的通槽97。
如图4、5所示楔形斜面导向钻头体20其中的一端为圆管形22，圆管形内腔23设有内螺纹21，另一端为楔形斜面板24和堵头板25，楔形斜面板24和堵头板25联接封闭在一起，在堵头板25上设有通孔26。
如图6、7所示管棚管10为圆管形，管棚管10的一端设有内螺纹11，管棚管11的另一端设有凹肩形的外螺纹13，凹肩形的外螺纹13与楔形斜面导向钻头体20上的管端内螺纹21配作。
如图8、9所示法兰压盘套50由法兰51和挤压浸油垫圈70的压盘套53构成，法兰51和压盘套53联接在一起，在法兰51上设有螺栓通孔52，法兰51和压盘套53的内径与楔形斜面导向钻头体20的外径配作。
如图10、11所示法兰密封套筒60由法兰61、64和密封浸油垫圈70的密封套筒63构成，法兰61、64和密封套筒63联接在一起，在法兰61、64上设有螺栓通孔62，法兰64内径与楔形斜面导向钻头体20的外径配作，密封套筒63的内径与密封浸油垫圈70的外径配作。
如图12、13所示法兰管口套筒80由法兰81和管口套筒83构成，法兰81和管口套筒83联接在一起，在管口套筒83上设有回水管84和阀门85，回水管84与管口套筒83联通，阀门85与回水管84联通，在法兰81上设有螺栓通孔82，法兰81和密封套筒83的内径84与楔形斜面导向钻头体20的外径配作。
本实用新型在管棚管10上螺接楔形斜面导向钻头体20，用以调控方向，楔形斜面导向钻头体20主要以楔形斜面板24来实现控制的功能，其原理是若钻机同时“给进”和“回转”钻杆柱，则楔形斜面板24失去方向性，钻杆柱实现保直钻进。若钻机只“给进”而不“回转”钻杆柱，作用于楔形斜面板24的反力使钻头改变方向，实现造斜钻进，从而达到控制其钻进方向的目的。
楔形斜面导向钻头体20轨迹的监控是由放置在楔形斜面导向钻头体20内的导向探头仪90和孔外边的接收仪来实现的，接收仪根据导向探头仪90发出的信号测出探头位置、倾角、楔形斜面板24面向角等参数，再由导向员发指令传递给钻机操作手，钻机操作手根据指令操纵钻机调整楔形斜面导向钻头体20的面向角，再进行“给进”或“回转”的操作，从而纠偏，实现导向钻进。
导向探头仪90可反复多次使用，导向探头仪90的探头盒95用尼龙材料制成，这样可以防止金属屏壁阻隔信号的发射。探头盒95固定在楔形斜面导向钻头体20的内部。钻进中导向探头仪90不断将信号传给接收仪，当钻进到终点时，再用钢索将导向探头仪90拉出孔外，重复使用，而楔形斜面导向钻头体20则留在了孔内。
由于在铺设管棚的钻进中受管子自重的影响，管子前端会产生下垂现象，给导向纠偏带来难度。此外，如果孔内泥沙排出过量，会使孔内环向间隙过大，容易造成地面沉降。为克服这些现象，在楔形斜面导向钻头体20安装孔内泥浆保压装置，是个有效的好办法。孔内保压装置由设有法兰压盘套50、法兰密封套筒60、浸油垫圈70、法兰管口套筒80组成。其作用是阻止孔内泥浆过量外泄，使孔内保持一定的泥浆压力。这样泥沙排量可以得到控制，防止地面造成沉降。同时又可利用泥浆在孔内的漂浮力，克服管棚管下垂过量的现象，使钻进距离容易延长。
施工流程水平钻机就位在能升降又能左右移动的架子上——安装孔口泥浆保压装置——在管棚管10前端上联接楔形斜面导向钻头体20，在楔形斜面导向钻头体20内腔设有导向探头仪90，对准孔位——开启泥浆泵开机钻进——根据具体钻进情况随时纠偏——随钻进依次加尺连接管棚管10——直至钻到设计位置。
本实用新型经过实践证明效果很好，从根本上解决了铺设长距离大管棚时方向精度难以控制的难题，极大提高了管棚施工的工效和质量，由过去成功率不足20％提高到95％以上，铺管长度可提高到150M左右，钻进的进尺速度比过去也提高了一倍以上。
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
权利要求1.一种大管棚施工导向跟管钻进装置，包括管棚管、螺栓、螺母，其特征在于在管棚管(10)上联接有楔形斜面导向钻头体(20)，在楔形斜面导向钻头体(20)内腔设有导向探头仪(90)，在楔形斜面导向钻头体(20)上设有法兰压盘套(50)、法兰密封套筒(60)、浸油垫圈(70)、法兰管口套筒(80)，法兰压盘套(50)、法兰密封套筒(60)、浸油垫圈(70)、法兰管口套筒(80)套置在楔形斜面导向钻头体(20)上，法兰压盘套(50)与法兰密封套筒(60)一端由螺栓(40)、螺母(30)联接，在法兰密封套筒(60)内置有浸油垫圈(70)，法兰密封套筒(60)的另一端与法兰管口套筒(80)由螺栓(40)螺母(30)联接。
2.根据权利要求1所述的大管棚施工导向跟管钻进装置，其特征在于管棚管(10)为圆管形，管棚管(10)的一端设有内螺纹(11)，管棚管(11)的另一端设有凹肩形的外螺纹(13)，凹肩形的外螺纹(13)与楔形斜面导向钻头体(20)上的管端内螺纹(21)配作。
3.根据权利要求1所述的大管棚施工导向跟管钻进装置，其特征在于楔形斜面导向钻头体(20)其中的一端为圆管形(22)，圆管形内腔(23)设有内螺纹(21)，另一端为楔形斜面板(24)和堵头板(25)，楔形斜面板(24)和堵头板(25)联接封闭在一起，在堵头板(25)上设有通孔(26)。
4.根据权利要求1所述的大管棚施工导向跟管钻进装置，其特征在于导向探头仪(90)由探头盒(95)和探头仪(94)构成，在探头盒(95)的内腔设置探头仪(94)，探头盒(95)为圆柱形，探头盒(95)其中的一端封闭并设有定位销(96)，探头盒(95)的另一端设有螺丝堵塞(91)，在螺丝堵塞(91)中心设有通孔(92)，螺丝堵塞(91)与探头盒(95)上设有的内螺纹螺接，在探头盒(95)的外側设有支架(93)，支架(93)套置在探头盒(95)上，支架(93)周边设有排泥浆的通槽(97)。
5.根据权利要求1所述的大管棚施工导向跟管钻进装置，其特征在于法兰压盘套(50)由法兰(51)和挤压浸油垫圈(70)的压盘套(53)构成，法兰(51)和压盘套(53)联接在一起，在法兰(51)上设有螺栓通孔(52)，法兰(51)和压盘套(53)的内径与楔形斜面导向钻头体(20)的外径配作。
6.根据权利要求1所述的大管棚施工导向跟管钻进装置，其特征在于法兰密封套筒(60)由法兰(61)、(64)和密封浸油垫圈(70)的密封套筒(63)构成，法兰(61、64)和密封套筒(63)联接在一起，在法兰(61、64)上设有螺栓通孔(62)，法兰(64)内径与楔形斜面导向钻头体(20)的外径配作，密封套筒(63)的内径与密封浸油垫圈(70)的外径配作。
7.根据权利要求1所述的大管棚施工导向跟管钻进装置，其特征在于法兰管口套筒(80)由法兰(81)和管口套筒(83)构成，法兰(81)和管口套筒(83)联接在一起，在管口套筒(83)上设有回水管(84)和阀门(85)，回水管(84)与管口套筒(83)联通，阀门(85)与回水管(84)联通，在法兰(81)上设有螺栓通孔(82)，法兰(81)和密封套筒(83)的内径与楔形斜面导向钻头体(20)的外径配作。
专利摘要本实用新型涉及大管棚施工导向跟管钻进装置，在管棚管(10)上联接有楔形斜面导向钻头体(20)，在楔形斜面导向钻头体(20)内腔设有导向探头仪(90)，在楔形斜面导向钻头体(20)上套置法兰压盘套(50)、法兰密封套筒(60)、浸油垫圈(70)、法兰管口套筒(80)，法兰压盘套(50)与法兰密封套筒(60)和法兰密封套筒(60)与法兰管口套筒(80)由螺栓(40)螺母(30)联接；本实用新型从根本上解决了在地铁、隧道施工中铺设长距离大管棚时方向精度难以控制的难题，极大提高了管棚施工的工效和质量，由过去成功率不足20％提高到95％以上，铺管长度可提高到150m左右，钻进的进尺速度比过去也提高了一倍以上。
文档编号F16L1/028GK2758434SQ20042012013
公开日2006年2月15日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年12月24日
发明者江源 申请人:江源