水平导向钻进法施工
水平导向钻进管施工方案课案
水平导向钻进管施工方案课案水平导向钻进管是一种用于在地下水平方向开凿井眼并安装管道的施工方法。
它广泛应用于石油、天然气开采以及地热能利用等领域。
水平导向钻进管施工方案的设计和实施对于工程成功进行至关重要。
本文将探讨一个水平导向钻进管施工方案的课案设计。
1. 课程背景水平导向钻进管施工是一项复杂的任务，需要有专门的设备和技术来完成。
学习水平导向钻进管施工方案对于相关专业的学生来说是必不可少的。
本课程旨在通过理论学习和实践操作，使学生全面了解水平导向钻进管的施工原理、操作流程和安全注意事项。
2. 课程内容本课程将包括以下内容：•导向钻进管的基本原理：介绍水平导向钻进管施工的基本概念，包括施工原理、目的和适用范围等。
•导向钻进管的设备和工具：介绍水平导向钻进管施工所需的设备和工具，包括钻头、导向系统、测量仪器等。
•导向钻进管的施工流程：详细讲解水平导向钻进管的施工流程，包括孔探、导向、钻进、铺设管道等各个环节。
•导向钻进管的安全注意事项：强调水平导向钻进管施工中的安全问题，包括防止事故的常见措施和应急处理方法。
•导向钻进管的案例分析：介绍一些水平导向钻进管施工的成功案例，并分析其中的关键因素和经验教训。
3. 教学方法本课程将采用理论授课和实践操作相结合的方式进行教学。
学生将通过课堂讲解、案例分析、模拟操作等形式，全面了解水平导向钻进管施工方案的设计与实施过程。
4. 课程目标通过学习本课程，学生应能够：•理解水平导向钻进管的基本原理和施工流程；•熟练掌握水平导向钻进管施工所需的设备和工具；•掌握水平导向钻进管施工中的安全注意事项；•能够分析和设计水平导向钻进管施工方案；•具备开展水平导向钻进管实操操作的能力。
5. 结语水平导向钻进管施工是一项重要的工程技术，对于相关领域的专业人士具有重要意义。
通过本课程的学习，学生将能够系统地掌握水平导向钻进管施工方案的设计与实施过程，为未来的工作打下坚实的基础。
感谢您参与本次课程，希望您能够从中受益良多，取得更大的进步和发展！。
水平定向钻施工技术及常见难题研究
水平定向钻施工技术及常见难题研究摘要：重庆具有山地城市的典型特征，拥有大山大水的空间格局，由此为实现城市供水干管互联互通保障中心城区供水安全并实现城乡供水一体化，供水管网的敷设必须“翻山跨河”；传统开挖方式面临难题，非开挖技术应运而生。
本文重点研究梳理水平定向钻的常见施工难题、产生原因和解决方案，为定向钻施工提供一些经验借鉴。
关键词：供水管道施工非开挖技术水平定向钻常见难题一、研究背景和意义重庆市自直辖以来社会经济发展迅速，发展成总人口约3200万人、主城区人口1100万的大城市，供水安全是城市民生安全和社会经济发展的必要保障。
一方面要保障重庆城市高品质、高效率供水安全，中心城区的供水厂布局趋势必然是大厂取代小厂，供水干管互联互通，以保障事故时整个中心城区供水能满足事故流量的基本要求。
另一方面，在推进城乡融合和乡村振兴的国家战略背景下，供水先行，由城市大厂将供水管网延伸至乡镇是大趋势，以实现城乡供水“同源、同网、同质、同价”。
重庆市是典型的山地城市，拥有大山大水的宏大格局，这种城市特征为供水管网的敷设带来“翻山跨河”的难题。
在上述情境下，管道的传统开挖方式将不再适宜，因此研究非开挖方式具有工程技术和经济层面的重要意义。
二、非开挖的概念和优势概念：不开挖地表或以最小的地表开挖量进行各种地下管道/管线探测、检查、铺设、更换或修复的施工技术。
它可广泛地应用于给排水、石油、天然气、煤气、热力、自来水、电讯、电力、有线电视等领域的地下管线施工。
优势：非开挖可以在开挖施工无法进行、或不允许的场合，如穿越河流、湖泊、交通干线、建筑物等；可以避免开挖施工对居民正常生活的干扰，以及对交通、环境、周边建筑基础的破坏和不良影响；加快了施工进度，有较好的经济效益和社会效益。
非开挖施工种类丰富，包括穿梭矛、水平定向钻法、夯管锤和土螺钻等，本文仅针对水平定向钻法展开研究和讨论。
三、水平定向钻的特征特点：水平导向钻进技术是一种无需挖掘工作井就能快速铺设地下管线的钻进方法，其主要特点是可根据预先设计的管线路，驱动装有楔形钻头的钻杆从地面钻人，按照预定的方向绕过地下障碍，直至抵达目的地，然后卸下钻头更换装有适当尺寸和特殊类型的回程扩孔器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需铺设的管线同时反程牵回钻孔人口处，以保证新铺设管线不会由于空间不足或铁屑的磨损而受到损坏。
(整理)水平定向钻进和导向钻进施工法
水平定向钻进和导向钻进施工法水平定向钻进施工法最初是从事又钻进技术引入的，主要用于穿越河流、湖泊、建筑物等障碍物，铺设大口径、长距离的石油和天然气管道。
定向钻进施工时，按设计的钻孔轨迹，于扩空钻头的代铺设管线，在回拉扩空的同时，将待铺设的管线拉入钻孔，完成铺管作业。
有时根据钻机的能力和待铺设管线的直径大小，可先专门进行一次或多次扩孔后再回拉管线。
在定向钻中，大多数工作是通过回转钻杆柱来完成的，钻机的扭矩与轴向给进力和回拉力同样重要。
水平定向钻进铺管在美国使用最多。
美国按照钻机铺设管线的直径和长度能力，将用于非开挖铺管的定向钻机分为三类，即小型(Mini)、中型(Midi)和大型(Maxi)。
各类设备的能力和应用范围见表4-1。
大致和定向钻进相同，即先钻一个小口径的先导孔，随后边扩孔边回拉铺设地下管线。
由于小型钻机的钻孔轨迹量测、控制技术与大中型钻机的不一样。
因此，国际上通用的分类方法将采用小型定向钻及施工的方法称之为“导向钻进”。
“导向钻进”一般是指用于铺设小治警、长度较短的管线；而将采用大中型定向钻及施工的方法称之为“定向钻进”。
对于大型工程，直径较大（有些直径大于1m）的管线施工则属于“定向钻进”这一范畴，如穿越较大的河流、运河和高速公路施工。
水平定向钻进河导向钻进技术在铺设新管线中所占有的市场比例在不断的增加。
最近几年，设备的能力得到了改进，非开挖铺设新馆显得有点也越来越被广泛地重视。
非开挖施工除了明显的环境上的优点外，导向钻进的相对成本在许多应用场合也讲到开挖施工的成本一下，即是忽略干扰交通等社会成本也是如此。
水平定向钻和导向钻进的优点为：对地表的干扰较小；施工速度快；可控制铺管方向，施工精度高。
定向钻进的不足之处在于对施工场地要求较大，在非粘性土层和砾石层中施工比较困难，一般是用于不含大卵石的各种地层，包括含水地层。
导向钻进不适用于砂层和砾石层，一般适用于软土层；由于受到探测器的探测深度的限制，导向钻进的深度有限。
水平导向钻进法施工方案
水平导向钻进法施工方案水平导向钻进法施工方案在不开槽管道施工中，导向孔的设计和施工受许多因素的制约，其中最主要的是施工现场的地上和地下条件。
因此，进行地质勘察和原有管线及设施的勘察非常重要。
勘察内容包括原有地下管线及设施的直径和埋深，原有电缆线路的走向等情况，并在地面作好标记，穿越地层的土质类型、含水量、透水性。
为了确保施工过程中不影响周围群众和交通安全，需要在施工现场周围用挡板加以保护和隔离。
在导向孔钻进前，需要根据施工图纸确定每孔拖拉管线长度和钻机定位。
同时，需要确定钻孔引槽的尺寸和中间天窗井的位置。
在钻孔引槽和中间天窗井的挖掘过程中，需要使用切割机和挖掘机进行破碎和清运。
在开始施工前，需要使用ABP软件进行设计，并尽可能缩短钻进路径的长度，减少钻进和回扩、回拖时间。
利用导向钻机及导向仪，通过检测和控制手段使导向钻头按设计轨道钻进。
在穿越曲线上每隔4.5米设数据控制点，以此控制导向孔不偏离设计曲线。
导向孔钻进完毕后，需要进行回扩孔。
为了使扩完的孔成型较好，扩孔速度不能太快，扩孔时间应大于3分钟/根，泥浆粘度保持在45-50秒之间，泥浆量保持在孔内充满足够泥浆。
采用逐渐增大扩成孔的方式，扩孔器的规格为Ф350、Ф450、Ф550、Ф650、Ф750.最后，将最后一次扩孔的回扩器接上待铺管道，使用钻机将管道拖入洞中，在钻机拖管入洞的同时注入拌有化学泥浆的混合液固化填充管道和孔壁的泥浆，一次性敷设成功。
扩孔完成后进行管道回拖作业，扩孔完成至管道拖拉的时间不应超过2小时。
上加装导向齿，以确保钻头沿着设计轨迹钻进。
2>导向孔的钻进深度应根据设计要求进行控制，同时要注意导向孔的偏差控制。
确保导向孔偏差在设计范围内。
3>导向孔的钻进速度应根据地层情况和钻头直径进行调整，以确保钻进效率和钻头寿命。
2、回扩孔1>回扩孔一般采用大直径钻头进行钻进，钻头底部应配备回扩翼刃，以确保回扩孔直径符合设计要求。
水平导向钻进法施工
⽔平导向钻进法施⼯⽔平导向钻进法施⼯1 概述⽔平导向钻进法是⼀种能够快速铺装地下管线的⽅法。
它的主要特点是, 可根据预先设计的铺管线路, 驱动装有楔形钻头的钻杆按照预定的⽅向绕过地下障碍钻进, 直⾄抵达⽬的地。
然后, 卸下钻头换装适当尺⼨的扩孔器, 使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩⼤⾄所需直径, 并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔⼊⼝处。
⽔平导向钻进的钻孔轨迹可以是直的, 也可以是逐渐弯曲的。
在导向绕过地下管线等障碍物,或穿越⾼速公路、河流和铁路时,钻头的⽅向可以调整。
钻孔过程可在预先挖好的发射坑和接收坑之间进⾏, 也可在地表发射, 以⼩⾓度直接从地表钻进。
⼯作管或导管的铺设通常分两步进⾏。
⾸先是沿所需的轨迹钻导向孔, 然后回扩钻孔加⼤孔径以适应⼯作管的要求, 见图1。
图1 ⽔平导向钻进施⼯⽅法在复杂地层条件下、或孔径需增加很⼤时, 可采⽤多级扩孔的⽅法将孔径逐步扩⼤。
坑内发射钻机固定在发射坑中, 利⽤坑的前、后壁承受给进⼒和回拉⼒。
地表发射钻机将钻机锚固在地⾯上。
多数⽔平导向钻机采⽤钻进液润滑钻头、输送钻屑回⼯作坑和稳定孔壁, 也有些钻机采⽤⼲式钻进。
⼲式钻机施⼯导向孔时采⽤钻头上的⾼频⽓动锤钻进。
⽔平导向钻进法的优点主要表现在：特殊设计的回程扩孔器和泥浆混合泵, 保证新铺管线不受损坏；根据施⼯现场条件, 可以不挖掘⼯作井,能铺装直径为51mm～1000mm 的各种材质的管线；钻进设备采⽤集成式设计, 安装速度快；钻进系统适⽤各种地质, 不会出现卡钻情况；特殊设计的楔形钻头可随时调整钻进⽅向, 绕避障碍；⼀体式钻杆可为钻进各种地质提供⾜够的强度和韧度；钻杆⾃动装卸系统,可使操作效率更⾼, ⼯作更安全；导向定位系统可测⾄30 多⽶的深度, 确保施⼯路线准确⽆误；导向钻进长度可达600m。
⽔平导向钻进过程受三维控制, 它通过钻杆和⼀个特殊设计的楔形钻头的旋转钻进完成线性前进, 当需要改变前进⽅向时, 只需暂停钻杆的旋转并将钻头的楔形固定在相应的位置上即可。
隧道大管棚水平导向跟管钻进法
隧道长大管棚水平导向跟管钻进法施工工艺曾厚丰（中铁二十一局三公司思剑高速第五合同段）摘要：省思南至剑河高速公路第五合同段观音岩隧道右线剑河端存在淤泥、富水地层等软弱地质，采用水平导向跟管钻进法施工40m长的大管棚，成功解决了淤泥地质不易成孔的难题，很好控制地表沉降，确保了隧道开挖的安全进洞。
本文重点介绍水平导向跟管钻进法施工工艺。
关键词：淤泥地质长大管棚水平导向跟管钻进法一、前言近年来随着各种隧道工程数量的大幅增加，各种支护手段相继出现，而对于在软弱、松散、富水地层中的支护问题,目前国普遍采用超前加固的工法已得到岩土工程界的广泛认同和应用。
在隧道洞口段，一般采用大管棚施工，如果洞口地质为软弱破碎岩体、流塑状粘土、岩溶充填流泥或流沙等不良地质地段，由于围岩自稳能力极差，采用普通的潜孔钻冲击成孔送管法施工时出现涌水导致孔壁坍塌，钻进时容易坍塌，甚至突水涌泥，给施工带来极大的困难，使工程耗资大，施工时间长，管棚施工质量无法达到设计要求。
省思南至剑河高速公路第五合同段观音岩隧道左线剑河端施工中遇到流塑状粘土，并与地下水、地表水贯通，多次发生突水涌泥。
在严重困难、施工受阻的情况下，经分析对比，决定采用水平导向跟管钻进法施工，使隧道管棚成功解决流泥地质不易成孔的问题。
二、工艺特点1、施工适应性强此方法施工不需要开设管棚工作室可在很多狭小复杂的隧道中进行施工作业；2、方向可控性导向跟管钻进法的钻头是楔形的，在钻机水平顶进所产生反力的作用下改变方向；3、一次性打设深度较大可超过100m；4、成本低、效率高由于限定了水泥浆注入围，相对注入量大幅减少，每施工速度比深孔注浆提高2 倍～3 倍，周期缩短；5、效果好具有提高复合土体强度、防渗、抗滑、预支撑等多重效果。
三、适用围管棚水平导向跟管钻进施工工艺适用于围岩自稳能力极差(发育的石灰岩溶带、软弱流泥富水地层、软弱破碎松散岩体)的各种类型的山岭隧道和地下工程。
四、 水平导向跟管钻进施工工艺4.1 导向跟管钻进原理导向跟管钻进是借鉴水平定向钻进技术发展而来。
水平定向钻施工工艺
水平定向钻施工工艺
定向钻的施工方法一般分为两种：
一种是采用导向孔装置，将钻头导向到预定的位置进行施工。
通常情况下，采用第二种方法进行施工的工程较多。
1.导向孔
导向孔是定向钻施工中的一个关键工序，直接影响着后续扩
孔和回拖管线的质量。
因此，在进行导向孔施工时，应严格控制
导向钻进速度、压力、温度、流量及钻杆转速等参数。
导向孔的
一般施工工艺：①测量钻孔位置，确定钻孔方向；②布置钻孔顺序；③安装扩孔器、钻杆和导向钻具；④加载钻机使钻头进入预
定位置；⑤控制回拖速度，达到预定轨迹。
2.扩孔器
扩孔器是定向钻的核心部件，其作用是扩大钻头在地下的工
作空间。
根据扩孔方式的不同，扩孔器分为：螺旋扩孔、螺旋加
压扩孔和泥浆扩孔三种形式。
螺旋扩孔器由钻杆、钻杆接头和钻杆中心轴组成，在钻进过
程中，通过钻杆中心轴带动钻杆接头旋转，使钻杆中心轴在扩孔
器管体中形成一个螺旋形。
—— 1 —1 —。
水平导向钻进法施工方案
第一节水平导向钻进法施工方案（一）准备工作不开槽管道施工的关键是做好导向孔曲线的设计和地质勘察，导向孔的设计和施工受许多因素的制约，其中最主要的是施工现场的地上和地下条件，地上条件包括地形，地貌以及周围建筑物、道路、河流等：地下情况包括原有地下管线、地下水和地质结构等。
现场勘察内容包括：原有地下管线及设施的直径和埋深，原有电缆线路的走向等情况，并在地面作好标记，穿越地层的土质类型、含水量、透水性。
为了使施工过程中尽量不给交通安全、城市环境及周围群众正常生活带来影响，在不影响正常施工的前提下在施工现场周围（即出、入口和泥浆池周围）用挡板加以保护和隔离。
（二）导向孔钻进<1>准备工作完成后，根据施工图纸确定每孔拖拉管线长度（150-180 米），并确定钻机定位，本路段污水管道入土口的沥青路面上入、出工作坑（钻孔引槽）位置，钻孔引槽尺寸根据污水管埋深确定，本路段引槽尺寸为1.2米宽*4米。
<2>中间天窗井为3米*3米（本工程中各污水检查井距离在40-60米左右，故利用中间污水检查井作为中间工作井），用切割机对沥青路面进行规则切割后，用挖掘机油压镐破碎挖出钻孔引槽及中间天窗井。
本路段牵引管施工多余泥浆在钻孔、扩壁的同时罐车清运。
<3>按照ABP软件设计图开始施工。
尽可能缩短钻进路径的长度，减少钻进和回扩、回拖时间。
<4>利用导向钻机及导向仪，通过检测和控制手段使导向钻头按设计轨道钻进。
<5>钻机应运转并调整好适合本次施工的参数，按设计曲线要求钻导向孔，在穿越曲线上每隔4.5米设数据控制点，以此控制导向孔不偏离设计曲线。
（三）回扩孔<1>导向孔钻进完毕后，卸掉钻头及控向系统，安装上回扩器进行预扩，根据我公司的经验，本次扩孔采用逐渐增大扩成孔，扩孔器的规格为① 350、① 450、① 550、① 650、① 750。
<2>为了使扩完的孔成型较好，扩孔速度不能太快，扩孔时间应大于3分钟/根，泥浆粘度保持在45-50秒之间，泥浆量保持在孔内充满足够泥浆。
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水平导向钻进法施工1 概述水平导向钻进法是一种能够快速铺装地下管线的方法。
它的主要特点是, 可根据预先设计的铺管线路, 驱动装有楔形钻头的钻杆按照预定的方向绕过地下障碍钻进, 直至抵达目的地。
然后, 卸下钻头换装适当尺寸的扩孔器, 使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径, 并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处。
水平导向钻进的钻孔轨迹可以是直的, 也可以是逐渐弯曲的。
在导向绕过地下管线等障碍物,或穿越高速公路、河流和铁路时, 钻头的方向可以调整。
钻孔过程可在预先挖好的发射坑和接收坑之间进行, 也可在地表发射, 以小角度直接从地表钻进。
工作管或导管的铺设通常分两步进行。
首先是沿所需的轨迹钻导向孔, 然后回扩钻孔加大孔径以适应工作管的要求, 见图1。
图1 水平导向钻进施工方法在复杂地层条件下、或孔径需增加很大时, 可采用多级扩孔的方法将孔径逐步扩大。
坑内发射钻机固定在发射坑中, 利用坑的前、后壁承受给进力和回拉力。
地表发射钻机将钻机锚固在地面上。
多数水平导向钻机采用钻进液润滑钻头、输送钻屑回工作坑和稳定孔壁, 也有些钻机采用干式钻进。
干式钻机施工导向孔时采用钻头上的高频气动锤钻进。
水平导向钻进法的优点主要表现在：特殊设计的回程扩孔器和泥浆混合泵, 保证新铺管线不受损坏；根据施工现场条件, 可以不挖掘工作井,能铺装直径为51mm～1000mm 的各种材质的管线；钻进设备采用集成式设计, 安装速度快；钻进系统适用各种地质, 不会出现卡钻情况；特殊设计的楔形钻头可随时调整钻进方向, 绕避障碍；一体式钻杆可为钻进各种地质提供足够的强度和韧度；钻杆自动装卸系统, 可使操作效率更高, 工作更安全；导向定位系统可测至30 多米的深度, 确保施工路线准确无误；导向钻进长度可达600m。
水平导向钻进过程受三维控制, 它通过钻杆和一个特殊设计的楔形钻头的旋转钻进完成线性前进, 当需要改变前进方向时, 只需暂停钻杆的旋转并将钻头的楔形固定在相应的位置上即可。
在进行水平导向钻进前, 首先要根据实际钻进需要、工程地质情况等绘制总设计图, 即钻孔曲线图。
在钻进时, 要让钻孔路线尽可能保持直线, 以简化作业并减少钻孔时间和成本。
需要特别注意的是曲线弯度不要小于钻杆的最小弯曲半径。
如果曲线弯度过小, 钻杆会永久弯曲或断裂。
在钻进过程中需经常进行纠偏, 纠偏所需的钻进长度取决于工程地质状况和所用的导向板。
根据需要尽可能平繁地停止钻进进行纠偏, 以确保钻孔路线准确。
2 结构原理目前, 在非开挖施工技术领域进行水平导向钻进, 常用的进口设备由美国及德国生产。
本文以美国威猛牌D33×44 型水平导向钻机为例, 简要介绍水平导向钻机的结构原理以及施工情况。
D33×44 型水平导向钻机的最大扭矩为5957Nm,装有一套189L/min 的钻液供应系统, 具有14969kg的回拖力, 主要组成部分是定位设备、钻机和泥浆混合系统。
钻机是设备的主体, 它包括动力装置、钻架、钻杆和钻头等。
主要技术参数如下：最大主轴扭矩 5957Nm实际回拖力 14969kg发动机功率 93kW最小钻进孔径 89 mm最大扩孔直径 600mm钻杆最小弯曲半径 33m2.1 导向定位系统给钻头定位的能力是成功完成钻孔任务的关键。
定位不当会导致偏离预定的目标。
多数水平导向钻进技术要依靠准确的钻孔定位和导向系统。
导向系统有几种类型, 最常用的如“手持式”系统, 它以一个装在钻头后部空腔内的探测器为基础。
探头发出的无线电信号由地面接收器接收,除了得到地下钻头的位置和深度外, 传输的信号还包括钻头倾角、斜面面向角、电池电量和探头温度。
这些信息传送到钻机附属接收器上, 以使钻机操作者可直接掌握孔内信息, 从而据此作出必要的轨迹调整。
2.2 泥浆泵流量为189L/min 的随机泥浆泵, 可为大孔径回扩及时提供充足的泥浆、增加回扩的效率；安装有一个内置流量表使用户能随时监测泥浆流, 以便为安装新管提供最佳的孔道环境。
2.3 钻杆钻杆是无焊缝钻杆, 具有极强的可控性和可靠度, 可以随着钻头方向的变化, 适时改变潜行的角度。
有足够的轴向强度承受钻机给进力和回拖力, 足够的抗扭强度承受钻机施加的扭矩, 足够的柔韧性以适应钻进时的方向改变。
2.4 自动装杆系统钻机配置有钻杆自动装卸系统, 定长的钻杆装在一个“传送盘”上, 随钻进或回扩的过程而自动从钻杆柱上加、减钻杆, 这种操作与一个自动的螺纹拧紧和卸开装置配合进行。
加快了施工速度、提高了施工安全和减小了劳动强度, 从而降低成本。
2.5 钻进液钻进液俗称“泥浆”, 其作用是润滑钻头, 减少磨损；软化地层, 易于钻进；携带碎屑返回工作坑；在回扩过程中稳定孔壁；在回扩和拖管时润滑管道。
2.6 扩孔器扩孔器（如图2）的作用是分步将导向孔扩大至终孔所需的尺寸以便安装管道。
扩孔器上装有碳化钨合金齿和喷嘴, 其后部有一个旋转接头与工作管的拉头相连。
铺设小直径的管道、导管或电缆线, 可使用直接连接在钻杆上的镶有碳化钨合金齿的锥形扩孔器, 铺设大直径管道, 采用气动锤扩孔器, 同样在其后部用旋转接头连接管道。
此时对扩孔起主要作用的是气动锤扩孔器的冲击作用, 而不是钻机的回拉力, 而且回扩过程中也无须回转。
图2 扩孔器2.7 气动岩石钻孔工程地质情况不同, 选用的钻头和采用的钻进方法也不相同。
气动岩石钻（见图3）设计成使其在不施加向前的压力时让空气流过钻头的排气孔。
当大于360kPa 的推力施加于钻头时, 岩石钻开始工作。
当岩石钻内的冲击器打击钻头①的后部时,能量被传递到硬质合金刀头。
硬质合金刀头依次打击岩石, 产生切削。
图3 钻头岩石钻必须与泡沫输送系统一起使用。
必须特别注意切屑的大小, 因为泡沫所能承载的切屑尺寸是有限的。
切屑尺寸过大会使得切屑沉降而非悬浮, 而且会聚集在钻头的后面, 最终会导致难于从孔洞中拖回岩石钻。
2.8 辅助设备辅助设备在水平导向钻进施工的成功中起着重要的作用。
包括聚乙烯管焊接机、管道支护滚筒和电缆牵引器以及用于聚乙烯管的拉头等。
拉头的作用是防止钻进液或碎屑进入工作管道, 这对铺设饮用水管, 确保其无毒特别重要。
旋转接头是扩孔和拉管操作中的基本构件, 能防止泥浆和碎屑进入轴承。
在实际使用中, 也有使用“断路式接头”保护工作管, 该接头上有一系列在预定载荷下断开的销钉, 可根据工作管的允许拉伸载荷断开接头。
3 施工管理3.1 施工前准备熟悉施工图纸, 领会设计意图, 在现场调研的基础上, 编制切实可行的施工方案, 制定出完善可操作的各种技术措施, 深入现场进行实际勘察, 使用GPR 探地雷达系统探测各种地下交叉管线及障碍物的埋深及走向, 确定管线的中心走向；解决用电, 落实施工和生活用水、保证施工范围内的道路畅通；准备材料、设备和仪器, 包括导向钻机、钻具、泥浆搅拌机、导向仪器、全站仪、热熔焊机或电焊机、运输车辆、管材等。
3.2 施工方法地表发射钻机通常为履带式, 铺设新管时不需要发射坑和接收坑, 但管线连接时仍需要开挖。
坑内发射钻机在钻孔的两端都需要挖坑, 但可在空间受限的地方操作。
因此, 应根据钻机和设计要求选择相应的施工方法。
3.2.1 导向钻孔施工根据已探测的管线情况及地质情况, 设计钻进路线, 利用经纬仪确定钻进方向及确定泥浆配比。
在工作场地整理完成后, 按照设计顺序准确安装导向钻机, 孔位对正, 安装牢固, 管路连接准确无误。
导向仪器严格遵守使用技术规程, 正确安装,细心调试, 直到精度测量误差小于10cm 为止。
配置泥浆, 准备钻进施工。
膨润土／水的混合物是常用的钻进液。
由于钻孔位置要求严格, 在每一根钻杆钻进过程中, 都必须严格控制钻进参数。
地表测量要严格遵守测量技术规范, 准确测量各项参数（深度、轨迹方向等）, 及时与司钻人员联系沟通, 确保钻孔施工准确无误。
钻孔施工中要及时进行纠偏, 纠偏遵守“勤纠少纠”的原则。
在钻进最后10m 时, 严格控制钻进参数, 确保靶位准确无误。
导向钻孔严格按设计轨迹施工。
3.2.2 扩孔、拉管a. 按照设计要求进行扩孔。
b. 成孔后, 通过分动头拉PE 管或钢管。
根据场地条件, 确定PE 管或钢管的长度, 采用热熔焊或电焊连结, 边拉边焊。
c. 施工完的管路两端出露符合要求。
施工流程见图4。
图4 导向钻孔回扩及铺管施工流程3.3 质量管理a. 严格按照设计图纸、施工规范以及业主、监理的质量标准进行质量管理。
b. 强化施工技术管理及其各方面的规章制度和措施。
c. 对各道工序和各种工艺操作进行施工技术交底。
并作好钻机轨迹记录及施工记录。
d. 严格把好质量关, 搜集各类质保单, 作好规定的原材料试验。
e. 对导向孔轴线, 标高等实行专人测量, 专人复测, 并经业主及监理复测认可。
f. 内业资料尤其是质量验收资料应与实际施工同步进行, 由专人保管。
g. 导向孔质量标准：导向孔的轴线最大偏差控制在10cm 以内。
4 施工应用北京市两处10kV 电力电缆改移工程。
由于原电力电缆线路是横穿京津公路的架空线路, 与在建的地铁八通线工程标段中一需建的轻轨高架桥施工相冲突, 为避开轻轨高架桥, 必须将原架空电力线路改为地下穿越。
依据现场条件, 根据工程要求, 采用非开挖水平导向钻进成孔铺设施工方法, 铺设3＋3 根φ225PE 管作为穿越套管, 然后在套管中穿入电力电缆即可完成电缆地下穿越的目的。
4.1 主要工作量施工沿线管线探测800m2；开挖导向作业坑4个；施工导向孔两个, 孔径为φ89mm, 长约160 延米；扩孔三次, 孔径分别为φ300mm、φ500mm、φ710mm, 共480 延米, 成孔直径为φ710mm；铺设φ225 PE 管6 根, 长504 延米。
4.2 工程特点成孔孔径较大, 扩孔次数较多；整个过程由地面进入地下3.5m 再出地面, 成地下三维曲线。
由于要避让既有管线, 故轨迹变化施工段的距离较长,施工复杂;为了避开公路两侧的既有管线, 铺设管线定位精度要求高;所穿越的地层为京津公路下的杂填地基;铺设套管与路基间可施工空间少。
4.3 工程地质情况该工程由中隧集团公司北京非开挖公司承建（地质情况见表1）。
采用威猛公司D33×44 型水平导向钻机施工。
从施工准备、导向钻进、扩孔拉管到设备撤离, 仅用几天时间, 非常成功。
表1 工程地质情况深度（m）土层0～1.6 回填土1.8～4 杂填土＞4 原始土5 结束语近年来, 在非开挖技术行业中, 水平导向钻进是主要的增长点, 由于设备能力的改善, 其优越性愈加明显。
随着人们生活水平的提高, 环保意识的增强, 对文明施工的要求越来越高。
特别是城市建设步伐的加快以及城市功能的提高, 要求工程建设装备和施工工艺不断改进和提高,“大开膛”式的施工方法愈来愈不适应形势发展的要求。