CN114542098A - T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，包括球墨铸铁管道，防滑止脱密封圈和水平定向钻机，计算、设计确定球墨铸铁管道的轨迹曲线，对水平定向钻机进行系统连接并试运行并沿着轨迹曲线进行钻进得到导向孔，再通过钻杆反向转动对导向孔进行扩孔，得到球墨铸铁管道孔，再将一个球墨铸铁管道的球管插口通过防滑止脱密封圈安装插接与另一个球墨铸铁管道的承插接口内，用钻杆将球墨铸铁管道串联成一体并与钻头连接，串联成一体的球墨铸铁管道的尾部与螺杆连接并用锁紧螺栓锁紧，在水平定向钻机钻头的旋转拖拉下，连成一体的球墨铸铁管道被缓慢地拖入水平定向孔洞中，直至穿越障碍物，抵达对岸面出管口。
Description
技术领域
本发明涉及非开挖水平定向拖拉管工程技术领域，具体涉及T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用。
背景技术
目前，非开挖施工中的管材运用有了很大提升和发展，应用较早的为塑料管道，后期延伸到焊接钢管，但这两种管材在非开挖的运用中均存在致命的弱点：塑料管材接口连接采用的是热熔焊接，在具体操作时，由于人为因素或机械自控问题，会造成焊接口抗拉强度不达标，在管道内水压力的作用下，塑料管材就会发生形变，管道长度缩短，管道内部产生轴向剪应力，造成热熔接口断裂常有发生；而焊接钢管在给水方面运用时对水质的影响特别大，原因是管道的内防腐问题得不到很好的解决，特别是在制作、焊接、安装等环节没有有效措施去弥补后续安装所造成的影响，在非开挖施工工艺中要求拖拉管道轨迹曲率半径大，这样也增加了有效管道长度，管道的运行寿命较短等缺点。一般管道的接口连接有多种结构形式，承插式接口连接由于结构简单，安装快捷简便，是目前最常用的一种管道柔性接口密封连接，但这种接口形式连接的管道存在一个弱点，即由于管道内压力的存在而产生轴向脱离力，所以管道在转向、爬坡等无约束力的情况下易产生接口滑脱，造成密封失效等漏水事故。
发明内容
本发明的目的在于提供T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，解决以下技术问题：
(1)球管插口与承插接口的柔性密封问题和普通承插式接口的轴向位移滑脱问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，包括球墨铸铁管道，防滑止脱密封圈和水平定向钻机，该施工工艺包括以下步骤：
步骤一：根据施工要求的球墨铸铁管道的管径值、球管插口允许偏转角和球墨铸铁管道所需穿越障碍物的深度，计算得到球墨铸铁管道穿越障碍物的最小允许曲率半径，设计确定球墨铸铁管道的轨迹曲线；
步骤二：根据确定的球墨铸铁管道的轨迹曲线，在球墨铸铁管道轨迹曲线的末端开挖基坑，在球墨铸铁管道穿越轨迹曲线的初始端将水平定向钻机安装固定于预定位置，对水平定向钻机进行系统连接并试运行；
步骤三：开启水平定向钻机，钻杆带动钻头转动并按照球墨铸铁管道的轨迹曲线进行钻进得到导向孔；
步骤四：导向孔钻孔完成之后，卸下水平定向钻机上的导向钻头，换上反扩钻头和分动器，将分动器安装于水平定向钻机的钻杆上，通过钻杆反向转动对导向孔进行扩孔，得到球墨铸铁管道孔；
步骤五：将一个球墨铸铁管道的球管插口通过防滑止脱密封圈安装插接与另一个球墨铸铁管道的承插接口内，用钻杆将球墨铸铁管道串联成一体并与钻头连接，串联成一体的球墨铸铁管道的尾部与螺杆连接并用锁紧螺栓锁紧；
步骤六：在水平定向钻机钻头的旋转拖拉下，连成一体的球墨铸铁管道被缓慢地拖入水平定向孔洞中，直至穿越障碍物，抵达对岸面出管口。
作为本发明进一步的方案：所述承插接口的内部开设有限位槽，所述限位槽内设置有凸环，所述防滑止脱密封圈卡接安装于限位槽内，所述防滑止脱密封圈上开设的凹弧与凸环卡接，所述防滑止脱密封圈内镶嵌设置有若干防滑金属钢齿，所述承插接口通过防滑止脱密封圈与球墨铸铁管道的球管插口连接。
作为本发明进一步的方案：所述球墨铸铁管道穿越障碍物的最小曲率半径的计算公式为：
其中，Rpipe为球墨铸铁管道的最小曲率半径，单位：m，Rpipe为球墨铸铁管道的有效长度，单位：m，θ为承插接口内接口限位的最大允许偏转角度。
作为本发明进一步的方案：所述球墨铸铁管道的轨迹曲线为三段式和五段式中的一种。
作为本发明进一步的方案：所述球墨铸铁管道通过圆锥形法兰连接盘和旋转接头与钻头连接。
作为本发明进一步的方案：所述球墨铸铁管道孔的直径为承插接口外径尺寸的1.2-1.5倍。
作为本发明进一步的方案：所述防滑止脱密封圈呈“T”型，所述防滑止脱密封圈为橡胶材质。
本发明的有益效果：
(1)本发明中，后一个球墨铸铁管道的承插接口通过防滑止脱密封圈与前一个球墨铸铁管道的球管插口连接，防滑止脱密封圈设计为“T”型结构、橡胶材质，且防滑止脱密封圈内镶嵌设置防滑金属钢齿，在安装连接时既解决了球管插口与承插接口的柔性密封问题，同时又解决了普通承插式接口的轴向位移滑脱的难题；
(2)本发明中，球墨铸铁管道的串联连接采用承插式接口，球墨铸铁管道所具有的较高抗拉强度和弯曲延展韧性，满足接口因外力而发生偏角，利用每节管道的偏转角实现管线长距离的转向，即球管插口在接口限位内的偏转角，从而就有了管道弯曲的最小曲率半径，从而实现水平定向非开挖铺管工艺管道轨迹的走向要求，球墨铸铁管道采用球墨铸铁材料具有同碳钢接近的力学性能，同时具有铸铁特有的耐腐蚀性能，球墨铸铁管道外层防腐采用锌和高氯化聚乙烯涂层层，喷锌具很好的自身修复性能，可以有效延长球墨铸铁管道的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中球墨铸铁管道与圆锥形法兰连接盘连接结构示意图；
图2是本发明中球管插口与承插接口连接结构示意图；
图3是本发明中钻杆与圆锥形法兰连接盘连接结构示意图。
图中：1、球墨铸铁管道；10、球管插口；2、钻杆；3、圆锥形法兰连接盘；4、旋转接头；5、锁紧螺栓；6、螺杆；7、承插接口；71、限位槽；72、凸环；73、接口限位；8、防滑止脱密封圈；81、凹弧；82、防滑金属钢齿。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本发明为T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，包括球墨铸铁管道1，防滑止脱密封圈8和水平定向钻机，该施工工艺包括以下步骤：
步骤一：根据施工要求的球墨铸铁管道1的管径值、球管插口10允许偏转角和球墨铸铁管道1所需穿越障碍物的深度，计算得到球墨铸铁管道1穿越障碍物的最小允许曲率半径，设计确定球墨铸铁管道1的轨迹曲线；
步骤二：根据确定的球墨铸铁管道1的轨迹曲线，在球墨铸铁管道1轨迹曲线的末端开挖基坑，在球墨铸铁管道1穿越轨迹曲线的初始端将水平定向钻机安装固定于预定位置，对水平定向钻机进行系统连接并试运行；
步骤三：开启水平定向钻机，钻杆2带动钻头转动并按照球墨铸铁管道1的轨迹曲线进行钻进得到导向孔；
步骤四：导向孔钻孔完成之后，卸下水平定向钻机上的导向钻头，换上反扩钻头和分动器，将分动器安装于水平定向钻机的钻杆2上，通过钻杆反向转动对导向孔进行扩孔，得到球墨铸铁管道孔；
步骤五：将一个球墨铸铁管道1的球管插口10通过防滑止脱密封圈8安装插接与另一个球墨铸铁管道1的承插接口7内，用钻杆将球墨铸铁管道1串联成一体并与钻头连接，串联成一体的球墨铸铁管道1的尾部与螺杆6连接并用锁紧螺栓5锁紧；
步骤六：在水平定向钻机钻头的旋转拖拉下，连成一体的球墨铸铁管道1被缓慢地拖入水平定向孔洞中，直至穿越障碍物，抵达对岸面出管口。
在施工过程中，根据施工情况的不同，为了避开地下的既有管线或覆土深度有要求时，往往要考虑其穿越时的深度，例如城市道路的穿越深度大于1.5m、公路的穿越深度大于1.8m、高速公路的穿越深度大于2.5m、铁路的穿越深度须在路基坡脚处地表下5m、河流的穿越深度为床道河底3m以下，而地面上有建筑的，需要根据基础结构类型和穿越方式，经计算后确定。
所述承插接口7的内部开设有限位槽71，所述限位槽71内设置有凸环72，所述防滑止脱密封圈8卡接安装于限位槽71内，所述防滑止脱密封圈8上开设的凹弧81与凸环72卡接，所述防滑止脱密封圈8内镶嵌设置有若干防滑金属钢齿82，所述承插接口7通过防滑止脱密封圈8与球墨铸铁管道1的球管插口10连接，安装连接过程中，后一个球墨铸铁管道1的承插接口7通过防滑止脱密封圈8与前一个球墨铸铁管道1的球管插口10连接，防滑止脱密封圈8设计为“T”型结构、橡胶材质，且防滑止脱密封圈8内镶嵌设置防滑金属钢齿82，在安装连接时既解决了球管插口10与承插接口7的柔性密封问题，同时又解决了普通承插式接口的轴向位移滑脱的难题。
所述球墨铸铁管道1穿越障碍物的最小曲率半径的计算公式为：
其中，Rpipe为球墨铸铁管道1的最小曲率半径，单位：m，Lpipe为球墨铸铁管道1的有效长度，单位：m，θ为承插接口7内接口限位73的最大允许偏转角度，球墨铸铁管道1的接口允许偏转角在非开挖施工工艺中是重要考量因素，所有管道穿越障碍物设计的轨迹曲率半径均要求管道接口的安装允许转角必须小于最大允许转角，最大允许偏转角的范围为3°-4°，安装允许转角比最大允许转角小0.5°。
球墨铸铁管道1的串联连接采用承插式接口，球墨铸铁管道1所具有的较高抗拉强度和弯曲延展韧性，满足接口因外力而发生偏角，利用每节管道的偏转角实现管线长距离的转向，即球管插口10在接口限位73内的偏转角，从而就有了管道弯曲的最小曲率半径，从而实现水平定向非开挖铺管工艺管道轨迹的走向要求，球墨铸铁管道1采用球墨铸铁材料具有同碳钢接近的力学性能，同时具有铸铁特有的耐腐蚀性能，球墨铸铁管道1外层防腐采用锌和高氯化聚乙烯涂层层，喷锌具很好的自身修复性能，可以有效延长球墨铸铁管道1的使用寿命。
所述球墨铸铁管道1的轨迹曲线为三段式和五段式中的一种，三段式为“曲线－直线－曲线”的轨迹走向，五段式为“曲线－缓和曲线－直线－缓和曲线－曲线”的轨迹走向。
所述球墨铸铁管道1通过圆锥形法兰连接盘3和旋转接头4与钻头连接。
所述球墨铸铁管道孔的直径为承插接口7外径尺寸的1.2-1.5倍。
所述防滑止脱密封圈8呈“T”型，所述防滑止脱密封圈8为橡胶材质，呈“T”型的防滑止脱密封圈8在安装时，可以保证凹弧81可以与限位槽71内的凸环72卡接，配合防滑止脱密封圈8内设置的防滑金属钢齿82，有效的防止球墨铸铁管道1在安装时产生位移滑脱的情况，其次防滑止脱密封圈8为橡胶材质，保证了管道接口处的密封性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，包括以下步骤：
步骤一：根据施工要求的球墨铸铁管道(1)的管径值、球管插口(10)允许偏转角和球墨铸铁管道(1)所需穿越障碍物的深度，计算得到球墨铸铁管道(1)穿越障碍物的最小允许曲率半径，设计确定球墨铸铁管道(1)的轨迹曲线；
步骤二：根据确定的球墨铸铁管道(1)的轨迹曲线，在球墨铸铁管道(1)轨迹曲线的末端开挖基坑，在球墨铸铁管道(1)穿越轨迹曲线的初始端将水平定向钻机安装固定于预定位置，对水平定向钻机进行系统连接并试运行；
步骤三：通过水平定向钻机按照球墨铸铁管道(1)的轨迹曲线钻得导向孔，再通过反扩钻头和分动器，对导向孔进行扩孔，得到球墨铸铁管道孔；
步骤四：通过防滑止脱密封圈(8)和承插接口(7)将两个球墨铸铁管道(1)固定，串联成一体，并与钻头连接，将连成一体的球墨铸铁管道(1)拖入水平定向孔洞中，直至抵达对岸面出管口。
2.根据权利要求1所述的T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，其特征在于，所述球墨铸铁管道(1)穿越障碍物的最小曲率半径的计算公式为：
其中，Rpipe为球墨铸铁管道(1)的最小曲率半径，单位：m，Lpipe为球墨铸铁管道(1)的有效长度，单位：m，θ为承插接口(7)内接口限位(73)的最大允许偏转角度。
3.根据权利要求1所述的T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，其特征在于，所述球墨铸铁管道(1)的轨迹曲线为三段式和五段式中的一种。
4.根据权利要求1所述的T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，其特征在于，所述球墨铸铁管道(1)通过圆锥形法兰连接盘(3)和旋转接头(4)与钻头连接。
5.根据权利要求1所述的T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，其特征在于，所述球墨铸铁管道孔的直径为承插接口(7)外径尺寸的1.2-1.5倍。
6.根据权利要求1所述的T型止脱胶圈在非开挖水平定向拖拉管工程中的应用，其特征在于，所述防滑止脱密封圈(8)呈“T”型，所述防滑止脱密封圈(8)为橡胶材质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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