[01760284]非开挖导向钻进铺管设备及器具的研究

1、课题来源与背景 “非开挖导向钻进铺管设备及器具的研究”是吉林省科技发展计划项目,项目编号：吉科合字第980114号。 非开挖技术是指以最小的地表开挖量进行各种地下管线探查、铺设、更换和修复的施工技术。广泛应用于新管线铺设,现有管线的检查维护和修复。此外,管线古迹保护区、闹市区、农作物及植物保护区、高速公路、铁路、建筑物、河流等场合,施工十分困难,甚至根本无法进行施工,均可采用非开挖技术。 2、技术原理及性能指标 （1）技术原理： 非开挖技术的主要方面是导向钻进铺管技术。导向钻进铺管技术是指利用钻机、随钻测量仪器及有关钻具,沿设计管线轨迹钻成一个先导孔,然后回拉扩孔,将孔径扩大到铺管要求的口径,并将管线拉入,从而实现不开挖铺管的施工技术。其中的关键技术是导向孔的设计和施工,它是利用放置在钻头前端的探头发射信号,地表用导向仪器接收信号,导向仪可随时测出钻头位置、深度、顶角、工具面向角等参数,由钻机配合及时调整钻孔方向,从而实现导向钻进。 （2）性能指标： 1)给进力/回拉力：150KN; 2)扭矩：5KN.m; 3)功率：75KW; 4)动力头行程：3500mm; 5)转速：50-100r/min; 6)钻入角：8-25° 7)导向孔直径：80mm 8)最大铺管长度：300m 9)最大铺管直径400mm 10)钻杆直径：60mm 11)钻杆长度：3000mm/根 12)主机外形尺寸（长*宽*高,mm）4200*1200*1100 13)动力站外形尺寸（长*宽*高,mm）4300*2300*2100 3、技术的创造性与先进性 （1）在导向钻机上,采用了操作方便、性能可靠的机构,是先进技术在导向钻机上的应用。回转机构转速的调整通过双马达的串、并联实现;给进机构采用了马达-链条倍力机构;主机和动力站分别设有安全阀,从而保证了液压系统工作的可靠性。 （2）把优化设计理论引入到导向钻机液压管路的设计中,从而为液压管路的设计提供了一种有效的方法。 （3）对导向钻机的液压系统进行了动态特性分析,得出了现有系统的动态结果,并分析了相关参数对系统动态特性的影响,提出了提高系统响应速度、稳定性及施工精度的方法;通过仿真分析及试验验证得出了两马达串、并联调速方式在串联工况下两马达承载情况有较大差别的结论。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 该项目所研发的JFK-15型非开挖钻机符合国家标准,并通过吉林省产品质量监督检验院的测试。该技术采用产学研结合的方式进行推广,与吉林省探矿机械厂合作,参与市场竞争。该钻机可广泛用于各种地下管线探查、铺设、更换和修复施工。 5、应用情况及存在的问题 中地基业路桥工程建设有限公司利用该项目研发的JFK-15型非开挖导向钻机,在北京市车公庄大街和天津市西马路分别进行了通信管道铺设施工作业,取得良好效果,完全满足甲方要求。该钻机施工精度高、操作方便省力、切合实际施工要求,对非开挖铺管施工技术的广泛推广有较好的促进作用。 存在的问题是钻具的加接与拧卸费时费力,需提高其自动化程度。