本发明专利技术公开了一种在水平定向钻穿越施工中监测管道应力的方法，其包括：在铺设段管道的前端设置监测段管道；回拖监测段管道及铺设段管道；利用形变传感装置感测监测段管道在回拖过程中的形变，以产生感测信号；通过信号传输线将感测信号传送至信号接收装置；以及利用与信号接收装置相连接的信号处理装置，根据感测信号，对监测段管道的应力是否在允许的范围内进行监测。还公开了一种在水平定向钻穿越施工中监测管道应力的系统。通过本发明专利技术提供的系统和方法，可直接监测管道在穿越过程中的应力值是否在管道的最大允许应力范围内，因此，可以检验管道在施工中能否进行三维穿越或者具有小于规范所规定的穿越轨迹的曲率半径，从而加快了施工的进度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种监测管道应力的系统和方法，尤其涉及一种在水平定向钻穿越施 工中监测管道应力的系统和方法。
技术介绍
水平定向钻(Horizontal Directional Drilling)穿越施工技术是目前发展最快 的一种非开挖施工方法。该施工技术是利用水平定向钻机，在不开挖地表的条件下或以最 小的地表开挖工作量铺设多种地下公用设施，如管道、电缆的技术。由于水平定向钻穿越施工技术具有定位精度高、不影响交通、不破坏环境、施工周 期短、适合复杂地层条件下施工等诸多优点，该施工技术目前广泛应用于城市建设的管线 穿越安装中。例如，水平定向钻穿越施工技术在城市燃气管道的施工中具有广泛的应用。水平定向钻穿越施工技术一般分为三个步骤导向孔钻进，回扩及回拖。施工过程 中，钻机按预先设定的轨迹曲线在某一地层和深度下钻进导向孔；然后用回扩器扩孔至所 需的孔径；最后将管道回拖至孔道内完成穿越。在传统的施工方法中，在回拖管道时，只使用了钻机自带的回拖力测量设备，记录 并监测在回拖过程中作用于管道上的轴向力。当此轴向力超过某一极限值时，说明回拖过 程受阻，从而进行相应的调整。但在此回拖过程中，没有采用任何装置和方法对管道与钻孔 相互作用所导致的管道内部的应力进行监测。为了保证回拖过程中管道与钻孔相互作用所导致的管道内部的应力值不超过管 道的最大允许应力，水平定向钻穿越工艺规范中只允许二维穿越，而不允许三维穿越，即不 允许在穿越过程中同时在水平和垂直方向内借转铺设，另外，还规定穿越轨迹的曲率半径 不得小于某一规定值。然而，随着城市建筑与地层中管线的增多，地层中可供铺设管道的区域越来越少， 因此，传统的穿越轨迹在很多施工现场不能满足规范的要求，常常要调整穿越方案，造成人 力，物力，财力的浪费，且常导致延误工期。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在水平定向 钻穿越施工中监测管道应力的方法，可以直接监测管道在穿越过程中的应力值是否在管道 的最大允许应力范围内，以检验管道在施工中能否进行三维穿越或者具有小于规范所规定 的穿越轨迹的曲率半径，从而加快了施工进度，降低了施工成本。为实现上述目的，本专利技术提供了一种在水平定向钻穿越施工中监测管道应力的方 法，所述方法包括在铺设段管道的前端固定设置监测段管道；回拖所述监测段管道及所 述铺设段管道；利用形变传感装置感测所述监测段管道在回拖过程中的形变，以产生感测 信号；通过信号传输线将所述感测信号传送至信号接收装置；以及利用与所述信号接收装 置相连接的信号处理装置，根据所述感测信号，监测所述监测段管道的应力值是否在允许的范围内。 在本专利技术的一较佳实施方式中，在铺设段管道的前端固定设置监测段管道的步骤 包括将所述铺设段管道焊接至所述监测段管道。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述形变传感装置包括至少一组形变传感器。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述形变传感器为形变片，所述信号传输线为线缆。在本专利技术的一较佳实施方式中，在进行所述水平定向钻穿越施工前，对所述形变 片进行标定，以确定所述应力值、所述形变片的形变位移和所述感测信号之间的关系。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述形变传感器为光栅，所述信号传输线为光纤。在本专利技术的一较佳实施方式中，每组所述形变传感器包括四个形变传感器，所述 四个形变传感器之间呈大约90°分布，并设置在所述监测段管道的同一截面的内表面上。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述信号接收装置为二次测量仪表，而所述信号 处理装置为记录仪。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述方法包括在完成所述水平定向钻穿越施工 过程后，移除所述监测段管道，所述形变传感装置及所述信号传输线。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述监测段管道的长度是所述铺设段管道的长度 的 10% 20%。本专利技术还提供了一种在水平定向钻穿越施工中监测管道应力的系统，包括监测 段管道，固定设置在铺设段管道的前端；形变传感装置，设置在所述监测段管道的内表面， 用于感测所述监测段管道在回拖过程中的形变以产生感测信号；信号接收装置，接收所述 形变传感装置所传送的所述感测信号；信号传输线，连接所述形变传感装置与所述信号接 收装置，并将所述感测信号传送至所述信号接收装置；以及信号处理装置，连接至所述信号 接收装置，其中，所述信号接收装置将所述感测信号传送至所述信号处理装置，所述信号处 理装置根据所述感测信号，监测所述管道的应力值是否在允许的范围内。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述监测段管道与所述铺设段管道通过焊接结合 为一体。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述监测段管道的长度是所述铺设段管道的长度 的 10% 20%。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述监测段管道的材质和径向尺寸与所述铺设段 管道的材质和径向尺寸相同。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述形变传感装置包括至少一组形变传感器。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述形变传感器为形变片，所述信号传输线为线缆。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述形变传感器为光栅，所述信号传输线为光纤。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述信号接收装置为二次测量仪表，而所述信号 处理装置为记录仪。在本专利技术的一较佳实施方式中，每组所述形变传感器包括四个形变传感器，所述 四个形变传感器之间呈大约90°分布，并设置在所述监测段管道的同一截面上。通过本专利技术所提供的，可以直接监测管道在穿越过程中的内部应力值是否在管道的最大允许应力范围内，因此，可以 检验管道在施工中能否进行三维穿越或者具有小于规范所规定的穿越轨迹的曲率半径，不 仅加快了施工进度，而且降低了施工成本。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的较佳实施例的在水平定向钻穿越施工中监测管道应力的系统的 示意图；图2是图1所示的形变传感器在监测段管道内部的排布示意图；图3是应用图1所示的系统完成水平定向钻穿越施工过程的管道示意图。具体实施例方式如图1所示，本较佳实施例的在水平定向钻穿越施工中监测管道应力的系统包括 监测段管道100，一组形变传感器110，信号接收装置200，信号处理装置300及信号传输线 400。监测段管道100用于容置形变传感器110。形变传感器110感测监测段管道100 在回拖过程中的形变，以产生感测信号。信号传输线400用于将形变传感器110发出的感 测信号传送到信号接收装置200，信号接收装置200进一步将感测信号传送至信号处理装 置300。信号处理装置300根据所述感测信号，对监测段管道100的应力值是否在允许的范 围内进行监测。监测段管道100固定设置在需要完成水平定向穿越的铺设段管道500(图3所示) 的前端。铺设段管道500为需要被铺设在地层中的管道。较佳地，通过焊接的方式将监测 段管道100与铺设段管道500结合为一体。较佳地，监测段管道100与铺设段管道500具有相同的材质和相同的径向尺寸，以 通过监测段管道100明确地反映出铺设段管道500在水平定向钻穿越施工中将经受的内部 应力。监测段管道100的长度可以是铺设段管道500的10% 20%，以在获得较佳地施工 效率的同时，降低施工成本。在本实施例中，形变传感器110为形变片本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在水平定向钻穿越施工中监测管道应力的方法，其特征在于，所述方法包括：在铺设段管道的前端固定设置监测段管道；回拖所述监测段管道及所述铺设段管道；利用形变传感装置感测所述监测段管道在回拖过程中的形变，以产生感测信号；通过信号传输线将所述感测信号传送至信号接收装置；以及利用与所述信号接收装置相连接的信号处理装置，根据所述感测信号，监测所述监测段管道的应力值是否在允许的范围内。
【技术特征摘要】
一种在水平定向钻穿越施工中监测管道应力的方法，其特征在于，所述方法包括在铺设段管道的前端固定设置监测段管道；回拖所述监测段管道及所述铺设段管道；利用形变传感装置感测所述监测段管道在回拖过程中的形变，以产生感测信号；通过信号传输线将所述感测信号传送至信号接收装置；以及利用与所述信号接收装置相连接的信号处理装置，根据所述感测信号，监测所述监测段管道的应力值是否在允许的范围内。2.如权利要求1所述的方法，其中，在铺设段管道的前端固定设置监测段管道的步骤 包括将所述铺设段管道焊接至所述监测段管道。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述形变传感装置包括至少一组形变传感器。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述形变传感器为形变片，所述信号传输线为线缆。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述方法包括在进行所述水平定向钻穿越施工 前，对所述形变片进行标定，以确定所述应力值、所述形变片的形变位移和所述感测信号之 间的关系。6.如权利要求3所述的方法，其中，所述形变传感器为光栅，所述信号传输线为光纤。7.如权利要求3 6中任一权利要求所述的方法，其中，每组所述形变传感器包括四个 形变传感器，所述四个形变传感器之间呈大约90°分布，并设置在所述监测段管道的同一 截面的内表面上。8.如权利要求1 6中任一权利要求所述的方法，其中，所述信号接收装置为二次测量 仪表，而所述信号处理装置为记录仪。9.如权利要求1 6中任一权利要求所述的方法，其中，所述方法包括在完成所述水 平定向钻穿越施工过程后，移除所述监测段管道，所述形变传感装置及所述信号传输线。10.如权利要求1 6中任一权利要求所述的方法，其中，所述感测信号为电流信号或 电压信号。11.如权利要求1 6中任一权利要求所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，谢强，汪建国，马志明，
申请(专利权)人：上海煤气第二管线工程有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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