硬土、巖石非開挖鋪管鉆進施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非開挖鋪管鉆進的施工方法，特別涉及一種黃板巖，紅板巖，砂巖，強風(fēng)化等地域硬土、巖石非開挖鋪管鉆進施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非開挖硬土、巖石技術(shù)應(yīng)用于地下管線的鋪設(shè)，現(xiàn)都是采用泥漿馬達巖石鉆進工藝在硬巖中變角鉆進，但這種工藝有很大的缺陷；泥漿馬達受高速高壓帶砂泥漿的作用，損耗相當(dāng)大。
[0003]對于非開挖鋪管鉆進機而言，采用泥漿馬達也好，雙鉆桿驅(qū)動也好，都是利用導(dǎo)向儀器引導(dǎo)控制變向方向后，朝著預(yù)定方向(和原方向有1.5度一2度的夾角)切割，從而實現(xiàn)變向。我們使用鑲嵌硬質(zhì)合金刀頭的鉆頭在IV、I象限做切削運動，切削后向IV、I象限切削區(qū)頂進，就可以實現(xiàn)向上的變角。傳統(tǒng)的控制方式(向上變角)；1)正轉(zhuǎn)切削順序Fl-180° F2，停止切削(空轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)過F2 -270° F1。我們可以在轉(zhuǎn)過F2 -270° Fl的過程中，我們可以停止液壓頂推油缸(或推進液壓馬達)的供油而輕松實現(xiàn)這個動作。這種控制方法的優(yōu)點是連續(xù)一個方向旋轉(zhuǎn)，是一個好的方案，但由于IV、I象限的切削作用，鑲嵌硬質(zhì)合金刀頭的鉆頭板在IV、I象限不斷的向前頂推，而IIJII象限由于頂推力的卸載而沒有改變，在巖石較硬時勢必造成鉆桿的不斷伸縮狀態(tài)，若巖石較軟時造連帶切削造成變向誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種可以在硬土層、巖石層中實現(xiàn)導(dǎo)向變向，在導(dǎo)向變向過程中，由于硬土層較硬，導(dǎo)向斜掌要在導(dǎo)向方向上多次的切削才能破碎硬土，所以要是圓周的某一角度上多次切削，而又不破壞非導(dǎo)向方面上巖土層，以達到沿導(dǎo)向軌跡鉆進的硬土、巖石非開挖鋪管鉆進施工方法。
[0005]本發(fā)明的解決方案是這樣的:
一種硬土、巖石非開挖鋪管鉆進施工方法，包括步驟:
(1)、設(shè)置切削區(qū)域步驟:在切削區(qū)中設(shè)置:起點Fl和終點F2，終點F2位于起點Fl順時針方向，起點Fl與終點F2之間的區(qū)域設(shè)置為切削區(qū)域；
(2)、設(shè)置鉆桿頂進時間步驟:設(shè)置鉆桿頂進時間為Tl，鉆桿后退時間為T2，其中Tl>
T2 ；
(3)、鉆進步驟:正向推進，鉆桿頂進時間為Tl，后自起點Fl向終點F2順時針進行正向切削，并保持正向推進；到達F2點后反向后推后，鉆桿后退時間為T2，自終點F2向起點Fl逆時針反向回轉(zhuǎn)。更具體的技術(shù)方案還包括:還包括感應(yīng)器設(shè)置步驟，在切削區(qū)域起點設(shè)置起點感應(yīng)器K1，在切削區(qū)域終點設(shè)置終點壓器K2，用于測量鉆頭轉(zhuǎn)動位置。
[0006]進一步的:在鉆桿頂進時間Tl后，鉆桿自起點感應(yīng)器Kl開始為正向推進，正向切肖|J，鉆桿切削到終點感應(yīng)器K2，終點感應(yīng)器K2發(fā)出信號，控制鉆桿反向后推，在鉆桿后退時間T2后，反向回轉(zhuǎn)，鉆桿切削到起點感應(yīng)器KI，起點感應(yīng)器KI發(fā)出信號，控制鉆桿再次正向推進，正向切削；重復(fù)上述過程，進行鉆進施工。
[0007]進一步的:所述的起點感應(yīng)器K1、終點感應(yīng)器K2為活動可調(diào)結(jié)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)角度測量。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點是由于采用某一角度上多次切削，而又不破壞非導(dǎo)向方面上巖土層，以達到沿導(dǎo)向軌跡鉆進的目的，施工簡單，施工成本低，可以實現(xiàn)在啟動程序號無人操作的智能化控制，就國內(nèi)大部分地層而言，應(yīng)該說應(yīng)用范圍很廣。特別是黃板巖，紅板巖，砂巖，強風(fēng)化等地域，應(yīng)用廣泛。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明切削區(qū)域的設(shè)定示意圖。
[0010]圖2是鉆桿頂進時間Tl與鉆桿后退時間T2的關(guān)系不意圖。
[0011]圖3是鉆桿鉆進的一個周期施工方法示意圖。
[0012]圖4是本發(fā)明采用的一種角度感應(yīng)裝置安裝于鉆機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖5是圖4所示角度感應(yīng)裝置取消鉆機部件后的相對結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖6是是圖5的A-A剖視圖。
[0015]圖7是固定盤2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖8是圖7的B-B剖視圖。
[0017]圖9是本發(fā)明采用的一種液壓系統(tǒng)原理圖。
[0018]附圖中，1、動力頭，2、固定盤，3、第一轉(zhuǎn)動盤，4、感應(yīng)片，5、第二感應(yīng)器，6、端蓋，7、固定螺栓，8、固定盤螺栓，9、第一感應(yīng)器支架，10、第二轉(zhuǎn)動盤調(diào)節(jié)槽，11、第二轉(zhuǎn)動盤，12、第一感應(yīng)器，13、感應(yīng)片支架，14、感應(yīng)片支架定位螺栓。
【具體實施方式】
[0019]本實施例是以原有非開挖鋪管鉆進機的操作為例進行說明，本發(fā)明的施工方法中，增加如下步驟:
(1)、設(shè)置切削區(qū)域步驟:在切削區(qū)中設(shè)置:起點Fl和終點F2，終點F2位于起點Fl順時針方向，起點Fl與終點F2之間的區(qū)域設(shè)置為切削區(qū)域，如圖1所示；
(2)、設(shè)置鉆桿頂進時間步驟:設(shè)置鉆桿頂進時間為Tl，鉆桿后退時間為T2，其中Tl>T2，如圖2所示；
(3)、鉆進步驟:鉆桿正向推進時間為Tl后，自起點Fl向終點F2順時針進行正向切削；反向后推，鉆桿后退時間為T2，再自終點F2向起點Fl逆時針反向回轉(zhuǎn)，一個循環(huán)周期的操作如圖3所示。
[0020]為實現(xiàn)啟動程序無人操作的智能化控制，在切削區(qū)域起點設(shè)置起點感應(yīng)器K1，在切削區(qū)域終點設(shè)置終點壓器K2，用于測量鉆頭轉(zhuǎn)動位置。
[0021 ] 鉆桿正向推進，頂進時間Tl后，自起點感應(yīng)器Kl開始正向切削，到終點感應(yīng)器K2，終點感應(yīng)器K2發(fā)出信號，控制鉆桿反向后推，鉆桿后退時間T2時，反向回轉(zhuǎn)，在鉆桿回轉(zhuǎn)到起點感應(yīng)器K1，起點感應(yīng)器Kl發(fā)出信號，控制鉆桿再次正向推進，正向切削；重復(fù)上述過程，進行鉆進施工，利用起點感應(yīng)器Kl和終點感應(yīng)器K2，配合自動控制器如PLC控制器。
[0022]其中，起點感應(yīng)器Kl和終點感應(yīng)器K2為活動可調(diào)結(jié)構(gòu)，可任意調(diào)節(jié)測量的角度。
[0023]本發(fā)明的施工方法在具體施工時的例子為:施工需要向上變角，使用鑲嵌硬質(zhì)合金刀頭的鉆頭在IV、I象限做切削運動，正轉(zhuǎn)切削270° -0° -90°，反轉(zhuǎn)(停止切削)90° -0° -270°。這樣的方式可以避免反轉(zhuǎn)導(dǎo)致鉆桿松扣導(dǎo)致動力傳動鏈的中斷。其工作效率高于傳統(tǒng)的施工方法。
[0024]本發(fā)明采用的角度感應(yīng)裝置如圖4、5所示，包括固定組件和轉(zhuǎn)動組件，所述固定組件包括固定盤2、第一轉(zhuǎn)動盤3、第二轉(zhuǎn)動盤11，其中第一轉(zhuǎn)動盤3、第二轉(zhuǎn)動盤11的位置由固定螺栓進行定位，如圖5、6所示，第一轉(zhuǎn)動盤3由固定螺栓7扭緊固定位置，第二轉(zhuǎn)動盤11由固定盤螺栓8與第二轉(zhuǎn)動盤調(diào)節(jié)槽10進行扭緊固定位置；在第一轉(zhuǎn)動盤3上固定有第一感應(yīng)器12，在第二轉(zhuǎn)動盤11上固定有第二感應(yīng)器5，所述固定盤2固定于鉆機動力頭端蓋6 ;所述轉(zhuǎn)動組件具的感應(yīng)片支架13和安裝于感應(yīng)片支架的感應(yīng)片4，所述感應(yīng)片支架13固定于動力頭I的轉(zhuǎn)動軸上，使感應(yīng)片4轉(zhuǎn)動到第一感應(yīng)器或者第二感應(yīng)器的位置時，處于第一、第二感應(yīng)器的感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，其中第一感應(yīng)器12為圖1中的起點感應(yīng)器K1，第二感應(yīng)器5為圖1中的終點感應(yīng)器K2。
[0025]如圖5所示，所述第二轉(zhuǎn)動盤11的周向設(shè)置有轉(zhuǎn)動盤調(diào)節(jié)槽10，所述第一轉(zhuǎn)動盤3設(shè)置有固定盤螺栓8，如圖4、5所示，固定盤螺栓8卡在轉(zhuǎn)動盤調(diào)節(jié)槽10處，當(dāng)固定盤螺栓8扭緊時，將第一轉(zhuǎn)動盤3與第二轉(zhuǎn)動盤11壓緊從而固定第二轉(zhuǎn)動盤11的位置。
[0026]本發(fā)明的液壓控制系統(tǒng)如圖9所不在原鉆機液壓系統(tǒng)中，有手動控制推拉閥P5和手動控制旋轉(zhuǎn)閥P6，本發(fā)明增加有推拉控制閥Pl和旋轉(zhuǎn)控制閥P2，所述的推拉控制閥Pl并聯(lián)于手動推拉控制閥P5，所述的旋轉(zhuǎn)控制閥P2并聯(lián)于手動旋轉(zhuǎn)控制閥P6 ;其中推拉控制閥Pl和旋轉(zhuǎn)控制閥P2是第一、第二感應(yīng)器發(fā)出的信號控制。
[0027]以圖9所示系統(tǒng)為例，本發(fā)明的工作原理為:
啟動程序，⑴PLC給推拉控制閥Pl的al端供電，⑵推拉控制閥Pl電磁閥啟動，al端液壓油口接通P3液壓閥al2，⑶推進馬達Ml正向推動頂進時間Tl。完成上面后，⑷PLC給旋轉(zhuǎn)控制閥P2的a2端供電，(5) a2端液壓油口接通P4液壓閥a22，(6)旋轉(zhuǎn)馬達M2正轉(zhuǎn)切削在第一感應(yīng)器12、第二感應(yīng)器5之間順時針正切削，同時al端液壓油口接通讓Ml保持頂進力；(7)正轉(zhuǎn)切削到第二感應(yīng)器5感應(yīng)點，第二感應(yīng)器5得電啟動，⑶給PLC輸入一高電位信號，(9) PLC輸出信號到推拉控制閥Pl電磁閥b2端液壓油口接通P3液壓閥b22，(10)推進馬達Ml反向推動鉆桿后退時間T2。(11) PLC啟動旋轉(zhuǎn)控制閥P2的b2端供電，(12) b2端液壓油口接通P4液壓閥b22，旋轉(zhuǎn)馬達M2反轉(zhuǎn)到第一感應(yīng)器12，(13)第一感應(yīng)器12得電，啟動PLC，循環(huán)到步驟⑴直到完成在這一角度上的導(dǎo)向。(14)停止切削。
[0028]在實際使用時，通過固定螺栓7、固定盤螺栓7可調(diào)節(jié)第一轉(zhuǎn)動盤3、第二轉(zhuǎn)盤11的位置，就可以調(diào)節(jié)第一感應(yīng)器12、第二感應(yīng)器5的位置，實現(xiàn)角度的調(diào)節(jié)。
【主權(quán)項】
1.一種硬土、巖石非開挖鋪管鉆進施工方法，其特征在于:包括步驟: (1)、設(shè)置切削區(qū)域步驟:在切削區(qū)中設(shè)置:起點Fl和終點F2，終點F2位于起點Fl順時針方向，起點Fl與終點F2之間的區(qū)域設(shè)置為切削區(qū)域； (2)、設(shè)置鉆桿頂進時間步驟:設(shè)置鉆桿頂進時間為Tl，鉆桿后退時間為T2，其中T1>T2 ； (3)、鉆進步驟:正向推進，鉆桿頂進時間為Tl，后自起點Fl向終點F2順時針進行正向切削時，保持正向推進；到終點F2后反向后推，鉆桿后退時間為T2， 再自終點F2向起點Fl逆時針反向回轉(zhuǎn)到起點Fl。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬土、巖石非開挖鋪管鉆進施工方法，其特征在于:還包括感應(yīng)器設(shè)置步驟，在切削區(qū)域起點設(shè)置起點感應(yīng)器K1，在切削區(qū)域終點設(shè)置終點壓器K2，用于測量鉆頭轉(zhuǎn)動位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬土、巖石非開挖鋪管鉆進施工方法，其特征在于:開始為正向推進，鉆桿頂進時間Tl，后鉆桿自起點感應(yīng)器Kl正向切削，保持正向推進，鉆桿切削到終點感應(yīng)器K2，終點感應(yīng)器K2發(fā)出信號，控制鉆桿反向后推，在鉆桿后退時間T2后，反向回轉(zhuǎn)，鉆桿回轉(zhuǎn)到起點感應(yīng)器KI，起點感應(yīng)器KI發(fā)出信號，控制鉆桿再次正向推進，正向切削；重復(fù)上述過程，進行鉆進施工。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的硬土、巖石非開挖鋪管鉆進施工方法，其特征在于:所述的起點感應(yīng)器K1、終點感應(yīng)器K2為活動可調(diào)結(jié)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)角度測量。
【專利摘要】一種硬土、軟巖非開挖鋪管鉆進施工方法，包括設(shè)置切削區(qū)域步驟：在切削區(qū)中設(shè)置：起點F1和終點F2，終點F2位于起點F1順時針方向，起點F1與終點F2之間的區(qū)域設(shè)置為切削區(qū)域；設(shè)置鉆桿頂進時間步驟：設(shè)置鉆桿頂進時間為T1，鉆桿后退時間為T2，其中T1＞T2；鉆進步驟：正向推進鉆桿頂進時間為T1，自起點F1向終點F2順時針進行正向切削，并保持正向推進；到達終點F2后，反向后推鉆桿后退時間為T2后，自終點F2向起點F1逆時針反向回轉(zhuǎn)。其優(yōu)點由于采用某一角度上多次切削，而又不破壞非導(dǎo)向方面上巖土層，以達到沿導(dǎo)向軌跡鉆進的目的，是施工簡單，施工成本低，可以實現(xiàn)在啟動程序號無人操作的智能化控制。
【IPC分類】E21B7-04
【公開號】CN104763331
【申請?zhí)枴緾N201410470586
【發(fā)明人】黃成博, 周旭明, 潘文飛, 莫秀榮
【申請人】柳州固瑞機械有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年9月16日