[发明专利]一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法

说明书

本发明公开一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法，包括底架、滑车、卡瓦座、卡瓦盘、楔形卡瓦、推管油缸、摇管油缸和夹紧油缸，底架的前端设置有轨道，后端安装有支架，支架通过推管油缸与滑车上的卡瓦座连接；滑车的前后两端各有两排弧形排列的滚轮轴承，滚轮轴承与卡瓦座上的弧形导轨相配合，滑车的左右两侧通过摇管油缸与卡瓦座相连接；卡瓦盘设置于卡瓦座内侧，且卡瓦盘通过夹紧油缸与卡瓦座连接，楔形卡瓦通过卡瓦连杆安装在卡瓦盘上。该套管装置噪音低、无震动，对周围环境及地层扰动小，安全环保，且该装置为双向作用，可将套管下入，也可在管道穿越施工结束后，将地层内套管拔出重复利用，节省材料消耗及施工费用。

技术领域

本发明涉及铺管施工技术领域，特别是涉及一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法。

背景技术

在非开挖定向铺管施工中，一般用非开挖钻机钻进水平定向孔并下入技术套管(技术套管内走电缆、光缆或给排水管线等市政管线)穿越不能开挖的道路、铁路、江河和重要建筑物地基等，钻孔轨迹为近似U型曲线，钻孔曲线分入射段、水平段、出射段三部分。非开挖钻机以与水平面夹角8-10度的入射角开钻定向水平孔，如果钻遇卵砾石、砂层等不稳定地层时，需要在钻水平孔之前下入钢质套管(俗称导向管)进行护壁，导向管直径需大于工程设计穿越技术套管的直径。目前工程中，多采用夯管锤进行导向管下入施工，夯管锤以压缩空气为动力，将钢管直接夯入地层，随着钢管的推进，被切割的泥土进入钢管内，通过人工或者螺旋钻机将钢管内泥土掏出。

但夯管锤通过高频振动冲击将钢管打入地层，在应用中振动大、噪音大、对周边地层扰动大，不适用于居民居住区、景观区及堤坝保护区等地区，容易导致附近地层塌陷、破坏周边建筑物基础等危害。在当今环保要求越来越高的背景下，夯管锤下套管受限制的情况越来越多。夯管锤可将钢管打入地层，在管道穿越后，不能将钢管拔出重复利用，钢管永久性留存，导致材料浪费严重、工程成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法，以解决上述现有技术存在的问题，可无冲击、无扰动的将套管水平钻入地层，在不稳定地层为水平孔钻进提供支护。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种摇摆式水平钻进套管装置，包括底架、滑车、卡瓦座、卡瓦盘、楔形卡瓦、推管油缸、摇管油缸和夹紧油缸，固定在地面上的所述底架的前端两侧对称设置有轨道，底架的后端两侧对称安装有支架，所述支架通过推管油缸与设置于所述滑车上的卡瓦座连接，所述推管油缸的两端均安装有关节轴承；滑动设置于所述底架前端轨道上的所述滑车的前后两端各有两排弧形排列的滚轮轴承，所述滚轮轴承与所述卡瓦座上的弧形导轨相配合，所述滑车的左右两侧通过所述摇管油缸与卡瓦座相连接；所述卡瓦盘设置于所述卡瓦座内侧，且卡瓦盘通过夹紧油缸与卡瓦座连接，所述楔形卡瓦通过卡瓦连杆安装在所述卡瓦盘上，所述夹紧油缸用于带动所述卡瓦盘上的楔形卡瓦前后移动。

优选地，所述底架上带有销孔，所述销孔用于安装地锚并将底架固定在地面上。

优选地，所述底架的后端两侧对称安装的支架为A字型支架。

优选地，所述卡瓦盘通过三个周向均布的夹紧油缸与卡瓦座连接，所述卡瓦座上在任意两个夹紧油缸之间还设置有导向柱，所述夹紧油缸用于驱动所述卡瓦盘沿导向柱在所述卡瓦座内前后移动。

优选地，所述楔形卡瓦的数量为6块，6块周向均布的楔形卡瓦通过卡瓦连杆与所述卡瓦盘连接。

优选地，所述摇管油缸的两端均安装有关节轴承。

本发明还提供一种摇摆式水平钻进套管的钻进方法，应用于上述的摇摆式水平钻进套管装置，包括以下步骤：

a、在施工地点开挖基坑，硬化基坑地面，将底架吊放至规定位置，通过地锚将底架与地面固定；

b、将套管吊装至楔形卡瓦内，夹紧油缸缩回带动卡瓦盘向后移动，通过卡瓦连杆驱动6块楔形卡瓦实现径向收缩，从而夹紧套管；