管道的安装基体钻孔装置的制作方法

1.本实用新型涉及城市基础设施建设领域，具体地涉及一种管道的安装基体钻孔装置。


背景技术：

2.pccp管是各国普遍应用的一种输水管道,目前已有数千公里管道在运行，由于时间久、运行压力及地面荷载变化等原因存在出现爆管事故的可能性，主要原因为管道内断丝所致，为消除pccp管道爆管隐患，在检测出可能存在的管内断丝后，在管道带水运行或不排空管道的工况下，国内外普遍采用预应力外加固技术，常规方法是将管道周边土方开挖后，再将钢绞线依次根据管身上布置的锚具，沿管周环穿后进行固定及张拉，以弥补因断丝造成的应用损失，从而达到替代原管道内钢丝参与结构受力。
3.现有管外钢绞线加固技术一般需首先开挖管周的全部土方，对于一般管道，单节管道需加固时的土方开挖，对上下游侧的完好管道造成扰动，施工不慎时导致位移和沉降影响。对于深埋管道，开挖量呈几何倍数增大，相应投资大、工期长、风险高。在加固完成后，回填密实度难以控制，容易留下运行期发生塌陷和管道沉降等隐患，由于涉及钢绞线施工均需专业的特种技术工人完成。由于管道断丝情况经常呈现多节连续的情况，此时如多节管道同时进行加固施工，现有施工方法因为较低的工效，不能满足应急抢修要求。微型水平定向钻机一般适用于dn100mm以上的钢管或pe管施工，转盘装在钻机主机前端，连接钻杆，并通过改变转盘转向和输出转速及扭矩大小，达到不同作业状态的要求，但目前钻杆节、钻头形式针对大曲率钻进，其精度也不能完全地满足小曲率的环形轨迹钻进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的开挖难度大、回填困难等问题，提供了一种管道的安装基体钻孔装置，能够沿着管道的外周面进行钻孔。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种管道的安装基体钻孔装置，包括微型定向钻机、连接于所述微型定向钻机的钻杆以及能够连接于所述钻杆的前端的钻头，所述钻杆能够构造为围绕管道的外周面的圆弧形，以引导所述钻头在所述安装基体中形成围绕所述管道的外周面的钻孔。
6.可选地，还包括沿所述管道的外周面周向延伸的环形轨道，所述环形轨道能够容纳所述钻杆穿过以将所述钻杆构造为与所述管道的外周面配合的圆弧形。
7.可选地，还包括设置在所述环形轨道上的磁力系统，所述磁力系统能够沿径向向所述钻杆施加磁力作用，以调节所述钻杆与所述管道的径向间距。
8.可选地，还包括控制系统，所述控制系统与所述磁力系统通信连接。
9.可选地，所述钻杆包括多个依次连接的分节短钻杆，相邻的所述分节短钻杆能够围绕平行于管道的中心轴线的旋转轴线转动。
10.可选地，所述分节短钻杆的长度为30～50cm。
11.可选地，所述钻杆上设有一个或多个转向工具，所述转向工具设置在相邻的所述分节短钻杆之间，所述转向工具能够相对于所述分节短钻杆转动。
12.可选地，所述转向工具与所述控制系统通信连接。
13.可选地，所述钻头后设有探头盒，所述探头盒内装有无线发射器和电磁体，所述无线发射器与所述控制系统通信连接。
14.可选地，所述钻头底部设有冲水系统。
15.通过上述技术方案，通过微型定向钻机驱动钻头进行钻进作业，再通过钻杆使钻头能够围绕管道进行钻进，以此来实现在非开挖条件下能够沿着管道的外周面进行钻孔。
附图说明
16.图1是本实用新型中的基于磁吸控导的钻机环向非开挖装置一种实施方式的环穿示意图；
17.图2是本实用新型中的基于磁吸控导的钻机环向非开挖装置一种实施方式的结构示意图。
18.附图标记说明
19.1-钢筒混凝土管，2-基槽面，3-管顶露出面，4-磁吸系统，5-控制系统， 6-管顶环形轨道，7-微型定向钻机，8-转向工具，9-分节钻杆，10-钻头，11
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管周环向轨迹。
具体实施方式
20.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
21.本实用新型一方面提供了一种安装基体钻孔装置，包括微型定向钻机7、连接于微型定向钻机7的钻杆以及能够连接于钻杆的前端的钻头10，钻杆能够构造为围绕管道1的外周面的圆弧形，以引导钻头10在安装基体中形成围绕管道1的外周面的钻孔。
22.微型定向钻机7驱动钻头10进行钻进作业，钻机7与钻头10通过钻杆相连结，通过钻杆的形状来控制钻进的方向及角度，钻杆设置为能够围绕管道1的外周面的圆弧形，来引导钻头10在安装基体中围绕管道1的外周面钻进，能够在不挖开全部基体的情况下，管道的安装基体钻孔装置能够在基体中围绕管道1的外周面钻孔，以此来实现在非开挖条件下能够沿着管道的外周面进行钻孔。
23.其中，管道的安装基体钻孔装置还包括沿管道1的外周面周向延伸的环形轨道6，环形轨道6能够容纳钻杆穿过以将钻杆构造为与管道1的外周面配合的圆弧形。
24.通过在管道1的外周面轴向延伸方向设置环形轨道6，环形轨道6为圆弧形，环形轨道6的弧度与管道1的外周面弧度相同，钻头10和钻杆穿过环形管道6并且钻杆在环形管道6内可以贴在管道1的外周面上滑动，环形管道6设置在管道1的露出面上，同时环形管道6与安装基体接壤。以此环形轨道6不仅可以为钻头10以及钻杆提供一个初始的钻进方向和角度，能够沿着管道1的外周面向安装基体内钻进，还可以确保钻头10在安装基体内也可以沿着管道1的外周面进行钻孔。
25.进一步地，管道的安装基体钻孔装置还包括设置在环形轨道6上的磁力系统4，磁力系统4能够沿径向向钻杆施加磁力作用，以调节钻杆与管道1 的径向间距。
26.管道1一般为批量生产制造，可能会出现局部加工不精准，导致管道1 的外周面并不是一个完全规则的圆弧形，因此可能会导致钻杆不能与管道1 的外周面保持一个稳定的径向间隙，导致钻头10可能会偏离管道1的外周面方向钻孔，所以通过设置磁力系统4，磁力系统4能够沿管道1径向向环形轨道6内的钻杆施加磁力作用，通过磁力的大小，可以调节钻杆与管道1 外周面的径向间距，以此来确保钻杆和钻头10能够沿着管道1的外周面钻进。
27.其中，管道的安装基体钻孔装置还包括控制系统5，控制系统5与磁力系统4通信连接。
28.通过控制系统5可以控制磁力系统4中的磁力大小，同时根据信号的反馈，可以及时修正磁力大小以确保钻杆与管道1的外周面保持一个稳定的径向间隙。
29.进一步地，钻杆包括多个依次连接的分节短钻杆9，相邻的分节短钻杆 9能够围绕平行于管道的中心轴线的旋转轴线转动。
30.钻杆由多个依次连接的分节短钻杆9组成，方便运输和作业，同时可以根据需要钻进的深度来选择钻杆的长度，钻杆的长度可以通过分节短钻杆9 的数量来控制。两个相邻的分节短钻杆9可拆卸的固定连接在一起，例如螺纹连接、铰接或卡扣连接等，在本技术中作为一种实施方式，选择相邻的两个分节短钻杆9利用螺纹连接固定；同时相邻的两个分节短钻杆9围绕平行于管道中心轴线的旋转轴线转动，这样可以提高整体钻杆的柔性，可以避免在钻头10钻进的过程中，钻杆收到外力过大而导致钻杆损坏，同时也可以增加钻杆的灵活度，可以根据钻头10的钻进方向进而调整钻杆的形状，以此来保证钻杆能够沿着钻头10的钻进方向延伸。
31.其中，分节短钻杆9的长度为30～50cm。
32.以4m直径的管道，管周环向钻孔直径70～80mm为例，一般分节短钻杆9的长度可设计为30～50cm，分节短钻杆9可以为直杆也可以为具有小曲率的弯杆。
33.进一步地，钻杆上设有一个或多个转向工具8，转向工具8设置在相邻的分节短钻杆9之间，转向工具8能够相对于分节短钻杆9转动。
34.转向工具8可为标准件，多名牙板钻头、脚板钻头、鸭掌钻头等，具有转向功能。其特征主要为，针对不同的地层有不同设计，板既有一道弯的普通型，又有两道弯的增强型，一般用于软质到中等硬度并且硬度较为均匀的黏土或者松散到较为致密的沙土；转向方法：打直孔时钻杆旋转架推进；需要进行转向调整时，停止钻杆旋转，把板面摆正到需要调整的方向后只推进不旋转钻杆，通过板面的弯曲弧度来引导钻进的角度。
35.其中，转向工具8与控制系统5通信连接。
36.通过设置转向工具8可以进一步保证钻杆在安装基体内钻进的过程中，能够一直沿着预设轨迹进行钻孔；可以根据实际需求来选择转向工具8的数量，转向工具8连接与相邻的两节分节短钻杆9之间，转向工具8通过控制系统5进行控制旋转和停止。
37.进一步地，钻头10后设有探头盒，探头盒内装有无线发射器和电磁体，无线发射器与控制系统5通信连接。
38.在钻头10后面设置无线发射器和电磁体，电磁体可以对管道1内的金属产生磁力，从而进行吸附；电磁体通过无线发射器与控制系统5进行通信连接，可以通过控制系统5控制电磁体的磁力大小，调整钻头10与管道1 之间的间隙大小，保证钻头10能够沿着管道1的实际外周面精确钻进。
39.其中，钻头10底部设有冲水系统。
40.钻头只设简单清水加注系统，钻进过程中清水从钻头底部射出增加切削能力，并冷却钻杆前端探头盒内的无线发射器。
41.本实用新型的使用方法的一种实施方式，包括以下步骤：
42.开挖需加固管段范围内的管顶部分的安装基体，在安装基体上形成开挖基槽面2，并形成管顶出露面3，将管道的安装基体钻孔装置安装在开挖基槽面2上；
43.通过管道的安装基体钻孔装置从管道1一侧的开挖基槽面2沿管道1的外周面进行钻进；每钻进一节钻杆后，接续另一根钻杆，直至完成全管外周孔道施工，形成管周环向轨迹11。
44.钻头从管道1另一侧的开挖基槽面2钻出后，将加固线与钻头连接，通过钻机收回钻杆，以引导穿过在安装基体中形成的钻孔，安装基体内的土石通过切削后呈松散状态，由钻杆回拉时被挤压或拉出孔外。
45.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明，但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。