[發明專利]一種管道三維穿越施工方法

有效

• 申請號: 201711401715.8
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108150101B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 宋強銀;胡智鈞;黃育舜
• 申請（專利權）人: 上海煤氣第二管線工程有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/10;E21B7/28;F16L1/028
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明一方面公開了一種用于管道三維穿越的施工裝置：主要包括：控向設備，鉆機，導向鉆頭和鉆桿；本發明另一方面公開了一種管道三維穿越施工方法：步驟包括：(1)施工前準備、(2)鉆進、(3)探棒位置確認、(4)鉆進軌跡導向、(5)導向鉆頭出土、(6)擴孔及拖管。采用三維穿越，即可以實現水平面和垂直面同時借轉穿越角度，本發明解決了目前水平定向鉆進只能在二維平面內進行角度借轉，穿越長度過長，施工場地要求高，工程實際操作難度大的問題，顯著提升了施工質量，同時由于施工路徑短，還可以減少物料和能源消耗，節能減排。

技術領域

本發明涉及地下施工領域，尤其涉及一種管道三維穿越施工方法。

背景技術

隨著社會、經濟的發展，我國城市規模不斷擴大，基礎設施也不斷完善，城市的供水、燃氣、電力、通訊、石油等地下管線鋪設數量空前增加，造成道路鑿路開挖量急驟上升。但是開挖施工一方面容易阻塞交通、產生安全隱患并破壞城市環境；另一方面造成市政設施的重復養護，浪費難以估量。為此，運用一種新的地下管線工程施工方法勢在必行。非開挖技術的出現解決了這個問題。

非開挖水平定向鉆進施工工藝是基于不破壞地面結構的管道敷設技術，其基本原理是施工時在鉆桿前加一個傳感元件，通過對傳感元件的地面跟蹤，準確控制導向鉆頭的走向和深度，使其行進線路滿足待敷設管線和鉆桿本身的彎曲半徑及屈服強度，直至導向鉆頭按預定位置出土。水平定向鉆進施工工藝一般分三個步驟：導向孔鉆進、回擴、回拖。鉆機按預先設定的軌跡曲線在不同地層和深度鉆進導向孔，然后用回擴器擴孔至所需的孔徑，最后將管道回拖至孔道內完成穿越。

現代非開挖施工技術于19世紀60年代末起源于發達國家，主要有美國、英國和日本等。其中美國采用最多的是水平定向鉆進技術；在美國，石油天然氣工業管道經常需要通過私人領地和環境敏感地區，這使得水平定向鉆進技術得以發展。英國等歐洲國家采用管線修復技術較多，日本主要采用微型隧道與頂管技術。

我國非開挖施工技術以及設備的研究與開發工作起步較晚，20世紀80年代后期，由于不允許開挖鋪設地下管線的工程數量的增多，以及各大城市改擴建工程的開展，我國開始引進和試制各類非開挖施工設備，從而促進了非開挖施工技術和設備的自主研發工作。作為非開挖施工技術的一種，水平定向鉆進施工技術在我國非開挖鋪設地下管線施工方法中發展最快、技術最先進、設備最完善、應用最廣泛，在非開挖技術領域里占據著主導地位。

水平定向鉆進技術作為目前非開挖技術中最具活力的一項施工技術，可在一定曲率半徑范圍內繞開障礙物，具有施工速度快、精度高、環保等特點。在水平定向鉆導向孔鉆進時，根據現有規范要求，不能在水平和豎直方向內同時進行角度變換，只能進行二維平面內的穿越。可是城鎮空間狹窄，道路縱橫交錯。城鎮建設在迅猛發展的同時也造成了地下空間資源的緊張。地下管線的穿越不可避免地要避讓越來越多的地下障礙物和地下構筑物。若水平定向鉆進只能在二維平面內進行角度借轉，則穿越長度將更長，施工對場地的要求也將更高，工程的實際操作難度也會增加。在實際工作中已碰到類似情況，越是繁忙地段，越是需要水平定向穿越，但場地卻滿足不了穿越長度的要求。

三維空間水平定向鉆施工已具備成熟的條件。一是在PE管、硅管等柔性管道的施工中已越來越多地體現了三維施工的好處；二是水平定向鉆施工已被大家所認同，施工工藝也趨于成熟。因而在提高施工質量、節能減排的大趨勢下，有必要研究水平定向鉆三維穿越技術。

突破二維的限制實現三維穿越——即在水平面和垂直面同時借轉——可以較好地解決這一問題。一方面它符合穿越施工最初的設計思想，即避繞障礙物，將障礙物的范疇由平面的二維擴展到三維，擴大了這一技術的使用范圍和實用性，可開辟更廣闊的市場；另一方面，二維中水平和豎直方向的依次借轉可以在三維中同時實現，這也就縮短了管線的長度，為在城市中施工提供了便利的條件，也符合當前以及長遠的發展趨勢。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種管道三維穿越施工方法。

發明內容