专利名称：利用定向钻机做水平地质探查的方法
技术领域：
本发明涉及一种水平地质探查方法，尤其是一种顶管施工前水平地质探查的方法。
背景技术：
常规的地质探查采用地质钻机从地面(或水面)自上而下地钻进土层，取得岩土芯样，作为判断钻孔地点地质情况的方法。一般情况下，钻孔间距为几十米甚至上百米，钻孔之间的地质情况则需要推测。特别是在地质复杂区域，钻孔间距过大，则无法发现其间可能存在的孤石、岩层等障碍物，会给顶管施工带来潜在的隐患；缩小钻孔间距，则钻孔数量会成倍增加，导致工期延长、费用增加。在顶管工程中，为了确保顶管是在原状土层中顶进，钻孔不得布置在顶管路径范围内，只能布置在顶管两侧，必然不能直观地反映顶管顶进路径上的真实地质情况。
发明内容
本发明是为了解决顶管工程中传统地质钻探无法直观揭示顶管顶进路径上各类障碍物的技术问题，而提供一种利用定向钻机做水平地质探查障碍物的方法。本发明解决上述技术问题的方案是:一种利用定向钻机做水平地质探查障碍物的方法，具体步骤是:在顶管施工前，采用水平定向钻设备，在顶管断面外侧上、下、左、右各钻一条水平引孔，引孔直径100mm，走向与顶管一致，长度与顶管长度相同，由工作井直达接收井，当引孔钻进过程中，定向钻钻头遇到孤石、抛石、风化岩层障碍物时，根据钻头中的传感器信号，先精确地确定其位置和标高，再在障碍物上方采用地质钻孔取样对其进行探查判别。在钻水平引孔的钻杆接长同时用防水挤压式塑胶接头套接驳控制线缆。在钻水平引孔的每根钻杆内靠近接头的位置焊接一个铁环，将线缆缠绕在铁环上，使线缆与钻杆同轴转动，避免线缆扭转拉断。本发明的有益效果是:本发明可以直观地反映顶管顶进路径范围内的地质情况和障碍物信息，而不是完全通过相邻钻孔地质情况来推测；本发明首次利用定向钻机做水平地质探查，其成功经验可以指导同类型工程施工。
具体实施例方式下面结合具体实例，进一步阐述本发明专利的实施方式。应理解，这些实例仅用于说明本发明专利而不用于限制本发明专利的范围。此外应理解，在阅读了本发明专利讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明利用定向钻机做水平地质探查障碍物的方法，具体步骤是:在顶管施工前，采用水平定向钻设备，在顶管断面外侧上、下、左、右各钻一条水平钻引孔，引孔直径100mm，走向与顶管一致，长度与顶管长度相同，由工作井直达接收井，当引孔钻进过程中，定向钻钻头遇到孤石、抛石、风化岩层障碍物时，根据钻头中的传感器信号，先精确地确定其位置和标高，再在障碍物上方采用地质钻孔取样对其进行探查判别。结合厦门集杏海堤原水管渠迁改工程水平地质探查施工，说明本发明的具体实施方法。首先将水平定向钻机吊放入顶管工作井，安装固定，确定轴线和钻孔标高，使钻机中心线与钻探轴线重合。准备好定位系统、钻杆及泥浆等工具和材料。传感器放入钻头中，按照定位系统的要求标定好接收器。加装钻杆，与钻头和钻挺连接。试验泥浆是否可以正常输送。第一根钻杆保持直线钻进，通知控向员对钻头进行探测定位。逐一加装钻杆钻进。根据预定轴线和控向员定位情况决定是否调整钻头的位置，如果需要调整，就采用推进方式进行调整。重复上述步骤，直到导向孔完成。本发明针对定向钻水平做地质探查遇到的技术难点，采取的措施是:
(I)长距离水平钻孔的钻头定位和控制
中距离顶管长度往往超过常规定向钻机施工长度，厦门顶管工程地质探查钻孔距离达到800m，钻孔位于水下且埋深达到12.5m，普通的探测及导向控制设备不能满足需要，因此采用精确度更高的DigiTrack定位系统及更为可靠的后台线控导向模式。(2)接驳线缆
钻杆接长时需同时接驳控制线缆，接线工作比较繁琐，而且钻杆中充满泥浆，如果接头处理不好导致进水，就会中断信号传输，无法控制钻头钻进方向。经过研究和改进，在接驳线缆时用防水挤压式塑胶接头套替代普通电工胶布包裹，既方便快捷，又有较好的防水效果。(3)线缆扭转
信号传输线缆在钻杆中随着钻杆转动，前后不一致时就容易发生扭转导致拉断。措施是，在每根钻杆内靠近接头的位置焊接一个铁环，将线缆缠绕在铁环上，使线缆与钻杆同轴转动，避免了线缆扭转拉断。
权利要求
1.一种利用定向钻机做水平地质探查障碍物的方法，其特征在于，具体步骤是:在顶管施工前，采用水平定向钻设备，在顶管断面外侧上、下、左、右各钻一条水平引孔，引孔直径100mm，走向与顶管一致，长度与顶管长度相同，由工作井直达接收井，当引孔钻进过程中，定向钻钻头遇到孤石、抛石、风化岩层障碍物时，根据钻头中的传感器信号，先精确地确定其位置和标高，再在障碍物上方采用地质钻孔取样对其进行探查判别。
2.根据权利要求1所述的利用定向钻机做水平地质探查障碍物的方法，其特征在于:在所述钻水平弓I孔钻杆接长同时用防水挤压式塑胶接头套接驳控制线缆。
3.根据权利要求1所述的利用定向钻机做水平地质探查障碍物的方法，其特征在于:在所述钻水平引孔的每根钻杆内靠近接头的位置焊接一个铁环，将线缆缠绕在铁环上，使线缆与钻杆同轴转动，避免线缆扭转拉断。
全文摘要
本发明涉及一种利用定向钻机做水平地质探查障碍物的方法，具体步骤是在顶管施工前，采用水平定向钻设备，在顶管断面外侧上、下、左、右各钻一条水平引孔，引孔直径100mm，走向与顶管一致，长度与顶管长度相同，由工作井直达接收井，当引孔钻进过程中，定向钻钻头遇到孤石、抛石、风化岩层障碍物时，根据钻头中的传感器信号，先精确地确定其位置和标高，再在障碍物上方采用地质钻孔取样对其进行探查判别。本发明可以直观地反映顶管顶进路径范围内的地质情况和障碍物信息，而不是完全通过相邻钻孔地质情况来推测；本发明首次利用定向钻机做水平地质探查，其成功经验可以指导同类型工程施工。
文档编号E21B49/00GK103161454SQ20111040450
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者黄磊, 林忠勇 申请人:上海市基础工程有限公司