水平定向钻管道施工方法

技术领域

本发明属于管道敷设技术领域，更具体地说，是涉及水平定向钻管道施工方法。

背景技术

目前，水平定向钻施工工艺大多分为钻导向孔、扩孔和回拖三个阶段。虽然现有的在进行目标管道回拖时会向目标管道与钻孔之间的间隙内浇筑砂浆，但是由于砂浆的厚度较低，并且未凝固的砂浆易与周围地层混合，最终并未对目标管道起到很好的保护作用，导致目标管道的有效使用寿命较短后期维修成本高。并且为了避免外部环境的影响同时保证内部介质的输送，目标管道通常会选择特定性能的材料制成，成本较高，增加了整个工程的造价。

发明内容

本发明的目的在于提供水平定向钻管道施工方法，旨在解决砂浆厚度较低并且易与周围地层混合，导致有效使用寿命较短且后期维修成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供水平定向钻管道施工方法，包括：

根据预设的轨迹通过水平定向钻机钻导向孔；

在扩孔机上连接防护管，由所述水平定向钻机通过钻杆牵引所述扩孔机进行扩孔并将所述防护管拖入扩孔后的钻孔内；

在所述防护管敷设完成之后，将目标管道连接在所述钻杆上，由所述水平定向钻机通过所述钻杆将所述目标管道穿设在所述防护管的内侧；

在所述目标敷设完成之后，向所述目标管道与所述防护管之间的间隙浇筑砂浆。

作为本申请另一实施例，所述在所述防护管敷设完成之后，将目标管道连接在所述钻杆上包括：

所述防护管在所述钻杆的带动下由出土端进入并由入土端穿出；

在将所述防护管从所述钻杆上拆卸后，将所述目标管道连接在所述钻杆上。

作为本申请另一实施例，所述由所述水平定向钻机通过钻杆牵引所述扩孔机进行扩孔并将所述防护管拖入扩孔后的钻孔内包括：

在所述扩孔机上连通泥浆管，在所述钻杆牵引所述扩孔机运动时由所述扩孔机周向的多个出桨口排出所述泥浆管输送的润滑泥浆。

作为本申请另一实施例，所述由所述水平定向钻机通过钻杆牵引所述扩孔机进行扩孔并将所述防护管拖入扩孔后的钻孔内包括：

将所述扩孔机钻出的泥浆输送至地上，在对所述泥浆进行处理后输送至所述泥浆管内。

作为本申请另一实施例，所述将目标管道连接在所述钻杆上之前包括：

在所述水平定向钻机的驱动下，所述钻杆沿所述防护管的内侧由入土端运动至出土端。

作为本申请另一实施例，在所述将目标管道连接在所述钻杆上之前还包括：

在所述目标管道外壁的周向固定多个定位杆，并在所述定位杆远离所述目标管道的端部设置润滑块，多个所述定位杆用于将所述目标管道定位在所述防护管的内侧。

作为本申请另一实施例，在所述目标管道外壁的周向固定多个定位杆之前还包括：

在所述目标管道上套装伸缩管，所述伸缩管用于为所述目标管道的变形提供空间。

作为本申请另一实施例，在所述将目标管道连接在所述钻杆上之前还包括：

在所述目标管道的外壁上连接砂浆管，所述砂浆管排出砂浆用于填充所述防护管与所述目标管道之间的间隙。

作为本申请另一实施例，在所述由所述水平定向钻机通过所述钻杆将所述目标管道穿设在所述防护管的内侧之后还包括：

驱动所述砂浆管沿所述目标管道长度上运动，所述砂浆管在运动过程中向所述目标管道与所述防护管之间的间隙内排入砂浆。

本发明提供的水平定向钻管道施工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明水平定向钻管道施工方法中首先由水平定向钻机钻出导向孔，然后由水平定向钻机通过钻杆牵引扩孔机，由于扩孔机上连接有防护管，因此在扩孔机扩孔完成后防护管随即会移动到刚扩孔完成的钻孔内。水平定向钻机通过钻杆带动目标管道穿设在防护管的内侧，最后通过向目标管道和防护管之间浇筑砂浆，从而保证了防护管和目标管道之间相对位置的稳定。本申请中，通过水平定向钻机完成防护管和目标管道的敷设，防护管和凝固后的砂浆能够将目标管道与外部环境进行有效隔绝，保证了目标管道的使用寿命，降低了日常维护的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的水平定向钻管道施工方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的水平定向钻管道施工方法进行说明。水平定向钻管道施工方法，包括：

根据预设的轨迹通过水平定向钻机钻导向孔。

在扩孔机上连接防护管，由水平定向钻机通过钻杆牵引扩孔机进行扩孔并将防护管拖入扩孔后的钻孔内。

在防护管敷设完成之后，将目标管道连接在钻杆上，由水平定向钻机通过钻杆将目标管道穿设在防护管的内侧。

在目标敷设完成之后，向目标管道与防护管之间的间隙浇筑砂浆。

本发明提供的水平定向钻管道施工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明水平定向钻管道施工方法中首先由水平定向钻机钻出导向孔，然后由水平定向钻机通过钻杆牵引扩孔机，由于扩孔机上连接有防护管，因此在扩孔机扩孔完成后防护管随即会移动到刚扩孔完成的钻孔内。水平定向钻机通过钻杆带动目标管道穿设在防护管的内侧，最后通过向目标管道和防护管之间浇筑砂浆，从而保证了防护管和目标管道之间相对位置的稳定。本申请中，通过水平定向钻机完成防护管和目标管道的敷设，防护管和凝固后的砂浆能够将目标管道与外部环境进行有效隔绝，保证了目标管道的使用寿命，降低了日常维护的成本。

目前，对于直径较大的管线的水平定向钻施工工艺大多分为钻导向孔、扩孔和回拖三个阶段，即先通过水平定向钻机沿设计轨迹钻一条导向孔；然后在出土端将钻杆与扩孔器连接，钻机通过钻杆带动扩孔器沿导向孔进行逐级扩大钻孔，直至满足预设要求。最后在出土端用钻杆连接目标管道，将目标管道拖入钻孔内完成管道敷设。但是在扩孔和回拖阶段，钻孔侧壁仅靠液态的泥浆支撑，对于松散地层而言很难长时间保持钻孔孔壁的稳定，而分级扩孔又会增加对地层的扰动，增加塌孔所导致的穿越失败的风险。

现有的在将目标管道回拖时，目标管道的外壁直接接触外部环境，为了避免周围环境对目标管道的影响，通常情况下在目标管道回拖时需要在目标管道与钻孔的侧壁之间浇筑砂浆。当砂浆凝固之后，能够作为目标管道外部的保护层。但存在的问题是，砂浆是在回拖过程中通过管道浇筑在目标管道的外侧，由于对地层的扰动以及目标管道的自重等原因，会使得沿目标管道的周向砂浆的厚度不均匀，同时若地层内砂石较多，则容易使砂石与砂浆混合，对最终砂浆的结构强度造成影响。同时若在回拖目标管道的过程中浇筑砂浆，目标管道的与钻孔之间的间隙非常有限，随着地层的错动等原因，极易使固化后的砂浆被破坏。

现有的为了能够保证目标管道的使用寿命，通常情况下目标管道选用具有一定结构强度并且抗冲击的材料制成或者采用复合管的形式，这也就导致目标管道成本的增加。本申请中防护管作为保护目标管道的外部结构，其本身可选择的材料较多并且价格较为便宜，同时相较于混凝土，防护管可选用耐腐蚀、耐酸碱和耐冲击的材料，对应一些直的钻孔而言可以使用耐腐蚀的金属材料。由于防护管内部的结构相对稳定，因此砂浆会填充在防护管和目标管道之间，最终固化后的砂浆能够达到预设的强度要求。由于外部有较为可靠的防护，目标管道可选择的材料的也就增加，从而极大的降低了目标管道的成本，最终降低了整个工程的成本。

作为本发明提供的水平定向钻管道施工方法的一种具体实施方式，在防护管敷设完成之后，将目标管道连接在钻杆上包括：

防护管在钻杆的带动下由出土端进入并由入土端穿出。

在将防护管从钻杆上拆卸后，将目标管道连接在钻杆上。本申请中水平定向钻机由入土端开始钻孔直至从出土端钻出。首先在水平定向钻机上连接钻杆，由钻杆从入土端到出土端方向上钻导向孔，导向孔施工完成之后，此时钻杆的头部位于出土端，在出土端将扩孔机连接在钻杆的头部，在扩孔机上连接防护管，在钻杆的作用下防护管被从出土端拖至入土端。当防护管到达入土端之后，由于防护管本身结构较为稳定，因此可借助水平定向钻机或者其他牵引机构牵引目标管道运动，直至目标管道完全穿设在支持管的内侧。

作为本发明提供的水平定向钻管道施工方法的一种具体实施方式，由水平定向钻机通过钻杆牵引扩孔机进行扩孔并将防护管拖入扩孔后的钻孔内包括：

在扩孔机上连通泥浆管，在钻杆牵引扩孔机运动时由扩孔机周向的多个出桨口排出泥浆管输送的润滑泥浆。由于本申请中防护管的外壁直接与钻孔的侧壁贴合，若钻孔长度较长则不可避免增大了驱动防护管运动时的阻力，为此在扩孔机上连通有泥浆管，泥浆管输送的泥浆最终由扩孔机上的多个出桨口排出，泥浆粘接在钻孔的侧壁之后与防护管的外壁接触，从而减少了防护管运动时所受到的阻力。

作为本发明提供的水平定向钻管道施工方法的一种具体实施方式，由水平定向钻机通过钻杆牵引扩孔机进行扩孔并将防护管拖入扩孔后的钻孔内包括：

将扩孔机钻出的泥浆输送至地上，在对泥浆进行处理后输送至泥浆管内。

为了节约材料，在钻导向孔以及扩孔过程中会排出大量的泥浆，在将这些泥浆进行过滤之后，通过添加润滑剂等成分然后将其作为防护管与钻孔侧壁之间的润滑材料，不仅便于施工并且降低了造价。

作为本发明提供的水平定向钻管道施工方法的一种具体实施方式，将目标管道连接在钻杆上之前包括：

在水平定向钻机的驱动下，钻杆沿防护管的内侧由入土端运动至出土端。

本申请中，为了减少成本可仅安装一体水平定向钻机，当防护管敷设完成之后，此时钻杆位于入土端，由水平定向钻机驱动钻杆沿防护管的内侧运动至出土端，然后将目标管道连接在钻杆上，在钻杆由出土端运动到入土端时，即可完成目标管道的回拖。由于防护管内没有其他构件，因此钻机由入土端运动到出土端所需要的时间较短。

作为本发明提供的水平定向钻管道施工方法的一种具体实施方式，在将目标管道连接在钻杆上之前还包括：

在目标管道外壁的周向固定多个定位杆，并在定位杆远离目标管道的端部设置润滑块，多个定位杆用于将目标管道定位在防护管的内侧。为了保证防护管相对于目标管道之间位置的稳定性，最终保证沿目标管道的周向固化后的砂浆的厚度相近。为此在目标管道的外壁上固定有多个定位杆，定位杆用于抵靠在防护管的内壁上，并沿防护管的内壁滑动。而为了减少对防护管内壁的损伤并且减少定位杆与防护管之间的摩擦力，在定位杆远离目标管道的端部设有润滑块。润滑块的材质可为固体润滑材料，可为尼龙也可为氮化硼等其他的具有一定的耐磨性且具有润滑功能的材料。

作为本发明提供的水平定向钻管道施工方法的一种具体实施方式，在目标管道外壁的周向固定多个定位杆之前还包括：

在目标管道上套装伸缩管，伸缩管用于为目标管道的变形提供空间。若目标管道内输送的介质温度过高或者压力较大，则不可避免会使目标管道的外径变大，若目标管道的外壁直接与混凝土接触，则不可避免对目标管道结构的稳定性产生影响，为此可事先在目标管道上套装伸缩管，伸缩管具有一定的伸缩性，可为橡胶材料制件。伸缩管和多个定位杆均可在工厂内完成，定位杆贯穿伸缩管并与目标管道连接固定。

作为本发明提供的水平定向钻管道施工方法的一种具体实施方式，在将目标管道连接在钻杆上之前还包括：

在目标管道的外壁上连接砂浆管，砂浆管排出砂浆用于填充防护管与目标管道之间的间隙。防护管的直径大于目标管道的直径，因此会在防护管和目标管道之间存在间隙，为此需要在防护管和目标管道之间的间隙内浇筑砂浆。本申请中需要在目标管道敷设完成之后浇筑砂浆，避免在目标管道回拖过程中无法准确判断砂浆是否充满防护管和目标管之间的间隙。本申请中将砂浆管连接在目标管道上，借助目标管道砂浆管运动。

作为本发明提供的水平定向钻管道施工方法的一种具体实施方式，在由水平定向钻机通过钻杆将目标管道穿设在防护管的内侧之后还包括：

驱动砂浆管沿目标管道长度上运动，砂浆管在运动过程中向目标管道与防护管之间的间隙内排入砂浆。为了使砂浆充满目标管道与防护管之间的间隙，在目标管道敷设完成之后，将砂浆管自入土端向出土端方向上抽出，并且在抽出的过程中一直排出砂浆，从而保证砂浆能够充满目标管道与防护管之间的间隙。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。