雙壁鉆桿工藝

3.1工藝原理

3.1.1結(jié)構(gòu)

雙壁鉆桿是美國(guó)溝神(DITCHWITCH)公司的新一項(xiàng)非開(kāi)挖方面的技術(shù)zhuanli。這是一種桿中桿結(jié)構(gòu)，分成內(nèi)鉆桿和外鉆桿兩部分。工作過(guò)程中外鉆桿之間通過(guò)螺紋相互連接，內(nèi)鉆桿之間則通過(guò)六方結(jié)構(gòu)的公母接頭插接相連。泥漿通過(guò)內(nèi)外鉆桿之間的環(huán)狀空間輸送到孔底。在雙馬達(dá)動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)下，內(nèi)鉆桿和外鉆桿可相對(duì)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，鉆巖用三牙輪導(dǎo)向鉆頭與內(nèi)鉆桿連接，鉆頭后部的探頭容納管與外鉆桿連接，并與鉆桿柱軸線(xiàn)呈2°安裝偏角。

3.1.2導(dǎo)向機(jī)理

施工過(guò)程中，當(dāng)內(nèi)外鉆桿同時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)，鉆孔軌跡呈直線(xiàn)狀態(tài)；當(dāng)內(nèi)鉆桿旋轉(zhuǎn)而外鉆桿依據(jù)探頭容納管的安裝偏角位置停止在某固定方向上不旋轉(zhuǎn)只推進(jìn)時(shí)，鉆孔軌跡便朝該方向轉(zhuǎn)彎，即內(nèi)鉆桿供給鉆頭扭矩，外鉆桿供給鉆頭推力和方向控制。例如要想讓鉆孔朝上轉(zhuǎn)彎，可旋轉(zhuǎn)外鉆桿使其在地面跟蹤儀上的鐘面位置為12點(diǎn)，表明此時(shí)安裝偏角朝上。外鉆桿固定在12點(diǎn)位置停止旋轉(zhuǎn)只施加推力，而讓內(nèi)鉆桿帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，使鉆孔快速實(shí)現(xiàn)朝上轉(zhuǎn)彎。到達(dá)預(yù)定傾角后再讓內(nèi)外管同時(shí)旋轉(zhuǎn)使鉆直線(xiàn)孔。這樣無(wú)論是直線(xiàn)孔段還是轉(zhuǎn)彎孔段，鉆頭都能不間斷地高速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，有效克服巖石，實(shí)現(xiàn)施工效率。

3.1.3導(dǎo)向機(jī)理

與泥漿馬達(dá)工藝相比，雙壁鉆桿工藝有如下特點(diǎn)：

(1)雙壁鉆桿工藝中鉆頭的動(dòng)力通過(guò)內(nèi)鉆桿直接提供，相當(dāng)于機(jī)械馬達(dá)。在同等主機(jī)功率條件下，機(jī)械傳動(dòng)效率比泥漿馬達(dá)的液壓傳動(dòng)效率高很多，這樣可進(jìn)一步保證巖石鉆進(jìn)的效率；

(2)雙壁鉆桿工藝進(jìn)行巖石施工時(shí)避免了泥漿馬達(dá)工藝中所要求的大量泥漿的使用，減少了相關(guān)的泥漿動(dòng)力和泥漿材料成本消耗及環(huán)保壓力；

(3)雙壁鉆桿條件下探頭容納管緊跟導(dǎo)向鉆頭之后，控向精度高，避免了泥漿馬達(dá)工藝中由于探頭與導(dǎo)向鉆頭之間距離大而引起的控向精度誤差，特別在控向精度要求極高的污水管等重力管線(xiàn)施工中更顯重要。

3.1.4配套設(shè)備

雙壁鉆桿施工還可在地層如碎石層、卵石層或土石混合層中進(jìn)行長(zhǎng)距離導(dǎo)向。與這種工藝配套的廣普型JT2720AT、JT4020AT鉆機(jī)由美國(guó)DITCHWITCH公司研制而成，鉆機(jī)除具有雙馬達(dá)動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)外，還具有獨(dú)特的電子技術(shù)，達(dá)到高度智能化和自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)均勻地層條件下的自動(dòng)鉆進(jìn)功能；另外，其自動(dòng)存取鉆桿、自動(dòng)涂抹絲扣油、鉆桿箱側(cè)面添加鉆桿等特點(diǎn)確保減少施工中輔助時(shí)間的消耗，使這種巖石鉆進(jìn)工藝的得以進(jìn)一步發(fā)揮。鉆機(jī)由巖石鉆進(jìn)模式(AT模式)向普通土層鉆進(jìn)模式(JT模式)轉(zhuǎn)換時(shí)，只需按一下機(jī)器上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、換一套鉆桿即可，機(jī)器本身無(wú)需作變動(dòng)。

3.2使用情況

AT巖石鉆進(jìn)系統(tǒng)由于其效率和實(shí)用性，得到了使用者的廣泛認(rèn)可，目前國(guó)內(nèi)擁有這種鉆機(jī)共十臺(tái)，進(jìn)行過(guò)通訊、燃?xì)狻⒆詠?lái)水等行業(yè)的管線(xiàn)施工，經(jīng)歷過(guò)川西平原的卵石層穿越，大連、青島地區(qū)的風(fēng)化巖穿越和其它硬地層的穿越。其中，中國(guó)通信建設(shè)工程公司西安局截止到2003年7月，采用JT2720AT鉆機(jī)在兩年時(shí)間內(nèi)進(jìn)行非開(kāi)挖管線(xiàn)施工總計(jì)三萬(wàn)多米，其中卵礫石、風(fēng)化層中施工5000多米。現(xiàn)在正和其它四臺(tái)JT2720AT鉆機(jī)一起在濱海城市大連市進(jìn)行市政工程改造施工，其中許多工程都是在研磨性強(qiáng)的風(fēng)化巖中進(jìn)行，體現(xiàn)了AT技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)內(nèi)非開(kāi)挖技術(shù)的越來(lái)越普及，將會(huì)遇到更多的堅(jiān)硬復(fù)雜地層施工，巖石鉆進(jìn)技術(shù)也必將會(huì)有更為廣泛的用途。