技术摘要：
本发明提供了一种减小夯管管壁阻力的夯进设备及其穿越夯进工艺，所述减小夯管管壁阻力的夯进设备包括切削环、钢套管、注浆减阻部件、夯捶捶体和轨道，其中，轨道固定设置在地面上以供钢套管在轨道上沿预定方向在被切削地层中夯进；切削环固定设置在钢套管的前端，切削  全部
背景技术：
夯管是采用夯管锤将待铺的钢管沿设计路线直接夯入地层实现非开挖铺管的技 术。工作原理是夯管锤在压缩空气驱动下产生的较大冲击力直接作用在钢管后端，钢管整 体克服土层与管体间的摩擦力及抗剪切力，强制切入土体的施工工艺。在穿越施工中，本身 即是一种切实有效的直接铺管法工艺，同时也能在为地面构筑物提供保护，隔离卵石层辅 助成孔，防疏软地层漏浆冒浆等方面发挥着重要的作用。 传统夯管工艺主体设备包括空压机 锤体 管体，工艺上单纯的利用空压机提供的 巨大冲击力驱动夯锤锤击管体，强行克服地层阻力，实现管体向前行进。由于夯锤单次冲击 作用时间极短，根据动量定理F·t＝△mv，管体获得的有效能量较低，且随着夯管长度的增 加，夯击力在管体上的沿程损失也会逐渐增加，套管前端难以获得有效的推进能量，往往会 造成夯管后期后劲不足的情况产生。 若一味提高夯击力，为防止管材屈服变形，则对管体的材质，壁厚等性能要求较 高，同时夯击力过大对焊口的质量也存在较大的隐患。 传统夯管对输出的夯击力利用效率极低，大部分夯力都用于克服管壁阻力做功， 实际加载在前端的有效夯力较低。因此需要研究一种新型的夯管工艺技术，改变传统工艺 技术的不足，降低对夯锤性能及管材材质过渡依赖的局面。在夯锤输出能量有限的前提下， 通过增加减阻润滑措施，大幅度降低夯管阻力，以达到增加夯管的最大夯进距离的目的。同 时降低设备消耗及管材购买的成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的 目的之一在于提供一种能够减小夯管管壁阻力，提高夯管的最大夯进距离的夯进设备。 为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种减小夯管管壁阻力的夯进设备。 所述夯进设备包括切削环、钢套管、注浆减阻部件、夯捶捶体和轨道，其中，所述轨 道固定设置在地面上以供钢套管在轨道上沿预定方向在被切削地层中夯进；所述切削环固 定设置在钢套管的前端，切削环未与钢套管连接的一端设置有用于切削土体的坡口，所述 切削环的直径大于钢套管的直径以使钢套管管壁与被切削的地层之间形成环空；所述夯锤 与钢套管的另一端相连并能够对钢套管施加夯击力；所述注浆减阻部件设置在钢套管外壁 上的所述环空中并能够向环空内泵注泥浆以减小钢套管外壁与被切削地层之间的摩擦阻 力。 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述夯进设备还可包括空压机，所述空 压机通过高压管与夯锤连接以驱动夯锤产生夯击力。 4 CN 111577975 A 说　明　书 2/7 页 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述注浆减阻部件可包括第一注浆直 管、第二注浆直管、连接弯管和三通连接阀，其中，所述第一注浆直管、第二注浆直管和连接 弯管上各自开设有向环空中灌注泥浆的开孔，所述第一注浆直管、第二注浆直管分别沿钢 套管的轴向设置在钢套管的外壁上，所述连接弯管沿钢套管的周向设置在钢套管的外壁上 且连接弯管的两端分别与第一注浆直管、第二注浆直管连接，所述三通连接阀分别与第一 注浆直管、第二注浆直管的未与连接弯管连接的一端连接。 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述第一注浆直管、第二注浆直管和连 接弯管上的开孔可具有不同的朝向。 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述第一注浆直管、第二注浆直管可沿 轴向设置在钢套管外壁上十点位和二点位，第一注浆直管、第二注浆直管上间隔焊接锁扣 以对第一注浆直管、第二注浆直管进行固定。 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述弯管的直径小于所述切削环的壁 厚。 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述夯进设备还可包括泥浆泵，所述泥 浆泵通过高压软管与三通连接阀连接以向注浆减阻部件输送泥浆。 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述切削环的壁厚可以为钢套管壁厚的 1～2倍，切削环的长度可以为20～50cm，切削环未与钢套管重合的部分长度可以为1～5cm， 切削环与钢套管可采用满焊方式进行连接。 在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述切削环的材质强度不低于钢套管材 质强度，单侧斜开内坡口，坡口角度可以为30～40°。 本发明的另一目的在于提供一种能够减少夯管施工过程中夯管管壁阻力，提高夯 管最大夯进距离，节约施工周期的夯进施工工艺。 本发明的另一方面提供了一种减小长距离夯管管壁阻力的夯进施工工艺。所述夯 进施工工艺针对塑性指数Ip＞10的黏性土地层且不包含淤泥及淤泥质土，所述夯进施工工 艺可通过如上所述的减小夯管管壁阻力的夯进设备来实现，且所述夯进施工工艺包括步 骤： 制作并安装减小夯管管壁阻力的夯进设备； 在开夯之前，预先注浆一段时间，夯进过程中连续注浆，记录夯击力和夯进速度的 变化，根据夯进速度的变化调节夯击力使夯进速度维持在0.005～0.02m/s范围内，直至完 成夯进。 与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项： (1)大幅度降低了地层对管外壁的摩擦阻力，提高了套管夯进的最大距离，大大节 约了夯管的施工周期； (2)启动夯锤前预先向环空中灌注泥浆，夯进过程中分时段全程注浆，在环空中形 成泥饼，降低了摩擦系数，同时一定程度上起到了护壁稳孔的作用； (3)降低了对夯锤性能及管材材质过渡依赖，在夯锤输出能量有限的前提下，通过 增加减阻润滑措施，大幅度降低夯管阻力，以达到增加夯管的最大夯进距离的目的，同时降 低设备消耗及管材购买的成本。 5 CN 111577975 A 说　明　书 3/7 页 附图说明 图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的减小夯管管壁阻力的夯进设备的结 构示意图； 图2示出了图1中钢套管安装切削环后的剖视示意图； 图3示出了图1中注浆减阻部件中管路的平面示意图； 图4示出了图1中注浆减阻部件中管路的剖视示意图。 附图标记说明如下： 1-切削环、2-钢套管、3-注浆减阻部件、4-夯锤、5-轨道、101-刃口、301-连接弯管、 302-第一注浆直管、303-第二注浆直管、304-锁扣。