[發明專利]一種非開挖擴孔機、擴孔鉆頭及其擴孔方法

有效

• 申請號: 202010514132.1
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111594052B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 姬振國;姬云橋
• 申請（專利權）人: 中云恒通科技發展（北京）有限公司
• 主分類號: E21B7/28
• 分類號: E21B7/28;E21B7/02;E21B19/22;E21B21/00;E21B21/06;E21B10/26;E21B44/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 解敬文

本發明涉及一種非開挖擴孔機、擴孔鉆頭及其擴孔方法。該擴孔機包括卷筒系統、正反循環系統和液壓動力驅動系統，其具有正、反循環兩運行形式。該擴孔鉆頭設置切削刀齒和連接上述非開挖擴孔機的抽吸管的吸渣口，一次擴孔即可完成擴孔要求，降低了逐級擴孔對孔壁周圍土壤的擾動，減少了孔壁塌陷的風險，避免了因傳統非開挖擴孔、清孔工序無法徹底清除孔內流動性差的泥土，造成回拖管道失敗的風險。本發明提供的擴孔方法的步驟為開導向孔、一次擴孔和回拖拉管，提高了作業效率，降低了施工消耗，降低了用水量，分離后的泥土可裝車運走，控制污染，降低了因反復運出渣土對環境造成的污染，減少了清污工作量。

技術領域

本發明涉及非開挖管道鋪設的施工工藝，特別涉及一種非開挖擴孔機、擴孔鉆頭及其擴孔方法。

背景技術

目前，傳統水平定向鉆非開挖管道鋪設施工原理和工序是，首先水平定向鉆機根據管道設計軌跡挖設導向孔，然后逐級擴孔，再進行清孔工序，最后回拖拉管。該傳統水平定向鉆非開挖管道鋪設施工工藝缺點如下：

1)逐級擴孔工序效率低。一般回拖直徑1200mm的管道，一般要擴孔到1400-1500mm，一般需要200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500逐級擴孔，14次擴孔，根據鉆機大小，可以適當越級擴孔，但是至少需要8次擴孔，才能擴孔到可拉管的孔徑。完成一次擴孔的時間隨著擴孔鉆頭直徑的加大越來越慢，例如，42噸鉆機，通常的土層，擴孔鉆頭直徑300mm，擴孔長度100米，需要2-3小時，擴孔鉆頭直徑增加到1200mm，大概需要6-8小時。

2)清孔工序效率低。一般一次穿越100米長距離，回拖直徑1200mm管道，至少需要用直徑1400-1500mm的回擴鉆頭，清孔1-2次，把擴孔工序中沒有攪成泥漿的泥土攪成泥漿，已經攪成的流動性不好的泥漿，再攪成流動性好的，以便回拖管道時，孔內的泥漿能夠隨著鋪設管道拉入孔內，能夠擠排出孔外，每清一次孔大約需要2--4小時。

3)施工風險高。盡管經過逐級擴孔、兩次清孔，由于地層的不同，鋪設長度間的地層變化，有限長度的擴孔鉆頭泥漿往鉆機端堆積的直到擠排出孔外的過程中，不少泥漿又通過鉆頭和孔壁的間隙流回鉆頭另一端，留在孔內。逐級擴孔，長時間對孔周邊地層擾動，存在局部塌陷隱患，沒有可視的孔內泥漿觀測儀器，僅靠操作者的傳統經驗，仍然不能確定孔內是否擴成理想的流動性泥漿。留在孔內的泥漿，當回拖管道時，管道前段堆積的泥漿不斷增多，泥漿也會回流到管壁和孔壁間的縫隙，這些逐漸增加了回拖管道的阻力，當阻力大于鉆機回拖力時，管道就被卡在孔內，一旦這種情形出現，準備滑輪組、更換大的鉆機，最短都需要5--10小時準備時間，在這段時間內，泥漿的沉淀，又加大了數倍的回拖阻力，大多數情況下的再拖動管道的可能性很小。所以，孔內泥漿是非開挖回拖管道失敗最大的風險源，通常PE管道拉斷、拉扁，鋼管擠在孔內無法拉動，這些拉管失敗的原因90％來源于逐級擴孔和清孔工序中無法確切的判斷孔內剩余泥漿的多少，回拖管道時泥漿的堆積程度。

4)水的消耗量大。目前非開挖擴孔、清孔工序原理就是水軟化土、切削的土攪拌成泥漿，所有擴孔時間內都要通過泥漿泵注水，通常在擴孔到直徑600mm時，需要運走孔內排出的泥漿。根據施工經驗，一般一次穿越100米長距離，回拖直徑1200mm管道，需要水量大約在400立方。

5)難控制泥漿污染。目前非開挖擴孔工藝當中，32噸以下鉆機很難做到地面泥土分離，一般，擴孔直徑到600-700mm時就要清運一次泥漿，該泥漿沒法做到泥水分離，水重復利用，而是泥漿整車運走。繼續擴孔，孔內沒有形成流動性泥漿的泥土，在清孔、回拖管線時還要再次重復泥水攪拌，擠出孔外，產生更大量的泥漿需要清運。而回拖管道成功經驗要求，24小時不能停頓回拖管道，回拖管道用時越短越好，這就造成回拖管道泥漿清運工作很難徹底，難以控制泥漿的污染。