市政管线定向钻施工法工作原理

定向钻是工程技术行业的一种管道施工工艺,一般多用于石油、天然气以及一些市政管道建设,由大型的定向钻机进行钻孔、扩孔、清孔等过程以后再进行管道回拖。无法以传统开挖、推进的方式及作业人员无法进入工作区,须用机械方法来进行钻掘、排土、清渣及方向控制,并同时在扩孔后将各种管材埋入地下的施工方法。

定向钻施工法的优点如下:

需要的作业空间小,对交通影响小。采用机械化施工,施工迅速,工期短。减少因施工发生的路面下陷及房屋龟裂。对已有埋设物的障碍处理减至最小限度。所需开挖空间少,安全防护容易。工人不需进入危险区作业,可保护工人安全。对市民生活影响小,在人口密集地区尤为明显。适合穿越铁路、公路、高速公路、机场跑道、河流、湖泊等处的埋管施工。

定向钻施工法工作原理

定向钻施工法工作原理为:钻头先喷射高压水柱将泥土松开,钻杆再施转前进;采用高科技制造的钻头可击碎直径为300mm以下的石块,钻杆在最小弯曲半径为33m内可360°调整其行进方向;采用无污染的天然粘土细粉作为润滑剂,混合在水柱中喷入土壤,不但有润滑作用且可稳固孔道壁,将拉管时的摩擦力降至最低,日后泥浆形成一圈干燥的黏土裹覆管线。

钻头内装有精确的导向及信号发射器,当其在地下潜钻时,地面上的接收器可由其电磁波显示钻头所在位置及深度,进而可转绘成精确的地下管线图表。

整个施工过程最少仅需控制操作人员及探测指挥人员共3人,可同时埋设多条管线,并减少开挖施工所造成的影响交通及环保问题。

水平定向钻的基本结构

无论是大型还是中、小型水平定向钻,其基本结构都包括主机、钻具、导向系统、泥浆系统以及智能辅助系统。

1、主机

主机的动力系统一般为柴油发动机。柴油发动机的功率是衡量钻机施工能力的指标之一。钻机在钻进、回拖过程往往需要钻机以恒定的荷载运行,因此发动机的连续功率显得更为重要。

为了降低劳动强度、提高劳动效率,主机一般装备了钻杆自动装卸装置:钻进时,钻机自动从钻杆箱中取出钻杆,旋转加接到钻杆柱上;回拖时,过程正好相反。有的还装备了润滑油自动涂抹装置,对钻杆连接头螺纹的润滑有助于延长钻杆的寿命。

钻机在工作中应完全固定。如果主机在钻进、回拖过程中发生移动,一方面有可能造成发动机的损坏,另一方面会降低推力或拉力,造成孔内功率损失。目前最新型的钻机都装备有自动液压锚固系统,靠自身功率把锚杆钻入土层。在干燥土层一般用直锚杆,在潮湿土层用螺旋锚杆。

2、钻具
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