[发明专利]一种水平定向钻用管道的牵拉方法及拉力传递装置

说明书

技术领域

本发明提供了一种水平定向钻用球墨铸铁管道的牵拉方法及拉力传递装置，属于非开挖工程技术领域。

背景技术

水平定向钻(Horizontal Directional Drilling，HDD)已广泛应用于市政工程等领域，通常使用HDD敷设的管道有钢管、塑料管道。相较于这两类管道，球墨铸铁管道兼具钢管优良的抗内压性能和塑料管道优良的耐腐蚀性能，工程应用前景十分可观。然而在使用HDD技术回拉球墨铸铁管道时遇到了技术瓶颈：球墨铸铁管道使用的接头能承受的拉力较小，当拖拉力大于接头能承受的拉力的极值时接头会被拉断，导致工程失败，球墨铸铁管道自身的连接形式限制了其在需要较大回拉力的HDD工程中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足并提供一种水平定向钻用管道的牵拉方法及拉力传递装置，将较大的拖拉力通过摩擦力分段传递到后续管道，避免管道某一接口处的拉力大于允许值，保证接头的结构强度，尤其适用于球墨铸铁管道。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种水平定向钻用管道的牵拉方法，包括如下步骤：

(1)在待施工管道中沿轴向方向放置2个以上由环架、安装于环架中的气囊和套于气囊上的摩擦圈构成的摩擦环，气囊未充气时摩擦环的直径小于待施工管道的内径，摩擦环的位置靠近管道接头，即计算得到的管道接头需要承受的拖拉力大于该管道接头允许承受的拖拉力时，在该管道接头前方设置摩擦环；

(2)通过钢丝绳连接各摩擦环，向气囊中充气，使得摩擦环与待施工管道内壁之间的摩擦力等于待施工管道接头允许承受的拖拉力；

(3)回拉钢丝绳进行拖管作业，拖管作业完成后卸去气囊内的压力随后将摩擦环从待施工管道中拖出。

步骤(1)中选用的摩擦环的直径小于待施工管道内径1mm～2mm。

本发明还对应提供了一种用于上述方法的拉力传递装置，包括钢丝绳和2个以上摩擦单元，相邻两个摩擦单元通过钢丝绳连接；所述摩擦单元包括气压阀、进气管以及由环架、摩擦圈和气囊构成的摩擦环，气压阀安装于进气管上，钢丝绳与环架连接，气囊固定于环架中并且与进气管连通，摩擦圈套于气囊上并且突出于环架的外表面。

所述环架由牵引部、气囊安装部和加强部构成，气囊安装部紧密套于牵引部上，牵引部的两端均开设有用于安装钢丝绳的连接孔；所述气囊安装部由气囊安装底板和固定于气囊安装底板两端的侧挡板构成，气囊安装底板与侧挡板构成轮辋结构，气囊呈环形并且固定于轮辋结构中，摩擦圈突出于轮辋结构的开口，加强部的两端分别与牵引部和侧挡板的外表面连接。

所述加强部由左加强部和右加强部构成，左加强部和右加强部对称分布于轮辋结构的两侧面上，所述左加强部和右加强部均由2块以上均匀分布的直角肋板构成，直角肋板的两直角边分别与牵引部和侧挡板的外表面连接。

所述直角肋板上开设有减重孔。

所述牵引部呈柱状并且内部为中空结构。

由上述技术方案可知，本发明提供的水平定向钻用管道的牵拉方法采用摩擦力传递拖拉力，通过实际施工管道的拖拉需求确定摩擦环的数量以及各摩擦环的位置，当计算得到的管道接头需要承受的拖拉力大于该管道接头允许承受的拖拉力时，在该管道接头前方设置摩擦环；通过多个摩擦环共同承受拖拉力，实现力的分流，当拖拉力超过某一摩擦环所能提供的最大摩擦力时，拖拉力传递至下一个摩擦环，避免管道接头受到的拖拉力超过极限值，保证了接头的安全，尤其适用于球墨铸铁管道，可大大增加球墨铸铁管道所能承受的拖拉力，使得球墨铸铁管道能应用在较大拖拉力的工程中。

本发明提供的拉力传递装置主体包括通过钢丝绳牵拉的多个摩擦单元，摩擦单元包括气压阀、进气管以及由环架、摩擦圈和气囊构成的摩擦环，摩擦环用于将气囊的充气压力转化为与管道内壁之间的摩擦力，以承受钢丝绳传递的拖拉力，摩擦圈套于气囊上并且突出于环架的外表面，用于产生摩擦力并且保护气囊，由于管道内壁多被锈蚀，摩擦圈避免气囊与管道内壁直接接触，提高装置的使用寿命，气囊固定于环架中并且与进气管连通，环架传递拖拉力并且使得摩擦圈、气囊与环架集成为一体，便于装置的搬移和收纳；进气管上安装气压阀，气压阀可精确控制每一个摩擦环内气囊的内压力，工程使用十分灵活。