定向钻施工法1

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1、第二章定向钻施工法定向钻施工法也称为往复式潜钻施工法，简称ＨＤＤ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇ）。它是指无法以传统开挖、推进的方式及作业人员无法进入工作区，须用机械方法来进行钻掘、排土、清渣及方向控制，并同时在扩孔后将各种管材埋入地下的施工方法。定向钻施工法的优点如下：a.需要的作业空间小，对交通影响小。b.采用机械化施工，施工迅速，工期短。c.减少因施工发生的路面下陷及房屋龟裂。d.对已有埋设物的障碍处理减至最小限度。e.所需开挖空间少，安全防护容易。f.工人不需进入危险区作业，可保护工人安全。g.对市民生活影响小，在人口密集地区尤为明显。h.适合穿越铁路、公

2、路、高速公路、机场跑道、河流、湖泊等处的埋管施工。第一节定向钻施工法工作原理定向钻施工法工作原理为：钻头先喷射高压水柱将泥土松开，钻杆再施转前进；采用高科技制造的钻头可击碎直径为３００ｍｍ以下的石块，钻杆在最小弯曲半径为３３ｍ内可３６０°调整其行进方向；采用无污染的天然粘土细粉作为润滑剂，混合在水柱中喷入土壤，不但有润滑作用且可稳固孔道壁，将拉管时的摩擦力降至最低，日后泥浆形成一圈干燥的黏土裹覆管线。钻头内装有精确的导向及信号发射器，当其在地下潜钻时，地面上的接收器可由其电磁波显示钻头所在位置及深度，进而可转绘成精确的地下管线图表。整个施工过程最少仅需控制操作人员及探测指挥人员共３人，可同时

3、埋设多条管线，并减少开挖施工所造成的影响交通及环保问题。无论是大型还是中、小型水平定向钻，其基本结构都包括主机、钻具、导向系统、泥浆系统以及智能辅助系统。一、主机主机的动力系统一般为柴油发动机。柴油发动机的功率是衡量钻机施工能力的指标之一。钻机在钻进、回拖过程往往需要钻机以恒定的荷载运行，因此发动机的连续功率显得更为重要。第二节水平定向钻的基本结构为了降低劳动强度、提高劳动效率，主机一般装备了钻杆自动装卸装置：钻进时，钻机自动从钻杆箱中取出钻杆，旋转加接到钻杆柱上；回拖时，过程正好相反。有的还装备了润滑油自动涂抹装置，对钻杆连接头螺纹的润滑有助于延长钻杆的寿命。钻机在工作中应完全固定。如果主

4、机在钻进、回拖过程中发生移动，一方面有可能造成发动机的损坏，另一方面会降低推力或拉力，造成孔内功率损失。目前最新型的钻机都装备有自动液压锚固系统，靠自身功率把锚杆钻入土层。在干燥土层一般用直锚杆，在潮湿土层用螺旋锚杆。二、钻具定向钻钻具包含钻杆、钻头和扩孔器。钻杆应当有足够的强度，以免扭折、拉断，又要有足够的柔性，这样才能钻出弯曲的孔道。在长距离钻孔中，钻杆的长度直接影响钻进效率，特别是在采用有线导向时，长钻杆使钻杆连接次数减少，明显节约总连接时间。钻头一般为楔形。在前进过程中，若钻头不断旋转，则钻进轨迹为直线。当钻头想绕过障碍物或以一定曲率半径前进时，钻头停止转动，使楔面停留在某一角度再推

5、进，这样，钻头就以与楔面相背的方向前进。钻头上通常有喷嘴，泥浆高速从喷嘴喷出，对土层进行冲刷。对不同土层，应选用不同的钻头。在较软的黏土中，一般选用较大尺寸的钻头，便于在推进过程改变方向。在较硬的钙质层中，选用较小的钻头。若在硬岩钻进，则要选用特殊的钻头，如镶焊小尺寸硬质合金钻头。扩孔器种类繁多，不同的扩孔器适用不同土层。如：凹槽状扩孔器适用于沙地和含有岩石的紧密沙地，而在黏性高的黏土中运行则容易变成球状；杆状扩孔器适用于硬土层、黏土层，但无法在岩石层或卵石地层有效运行。三、导向系统导向系统包括无线导向系统和有线导向系统。无线导向系统由手持式地表探测器和装在钻头里的发射器组成。探测器通过接收

6、钻头发射的电磁波信号判断钻头的深度、楔面倾角等参数，并同步将信号发射到钻机的操作台显示器上，以便操作人员及时调整钻进参数，控制钻进方向。在穿越河流、湖泊时，由于地面行走困难或钻孔深度太深，电磁波信号难以接收，这时就必须使用有线导向系统，发射器通过钻杆后接电缆把信号传给操作台。由于电缆必须由人工通过钻杆一根根搭接起来，因此有线导向仪的使用相当耗费时间。四、泥浆系统泥浆系统是保证扩孔以及顺利回拖管道的重要设备。膨润土、水以及添加剂等在泥浆罐里充分搅拌混合后，通过泥浆泵加压，经过钻杆（中空）从钻具喷嘴喷出，冲刷土层并把钻屑带走，起到辅助钻进的作用。钻进时，泥浆可冷却孔底钻具，以免钻具过热而磨损。泥

7、浆的另一重要作用是在回拖管道时降低管壁与孔壁之间的摩擦力。在理想状态时，钻杆是悬浮在泥浆中被拉出。因此在实际工程中，若钻孔成型好，则管道所需的拉力往往比预料的要小得多。另外，泥浆在钻孔内凝固后可以起到稳定孔壁的作用。五、智能辅助系统钻机的智能辅助系统近几年发展很快。在预先输入地下管线的走向及障碍物位置、钻杆类型、钻进深度、进出口位置、管道允许弯曲半径等参数后，钻进软件可以自动设计出一条最理想的路径，包括入土角