【正文】 導(dǎo)向孔施工導(dǎo)向孔施工步驟主要為：探頭裝入探頭盒內(nèi)；導(dǎo)向鉆頭連接到鉆桿上；轉(zhuǎn)動鉆桿，測試探頭發(fā)射是否正常；回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)2m左右；開始按設(shè)計軌跡施工；導(dǎo)向孔完成。⑩對于固結(jié)的巖層，使用孔內(nèi)動力鉆具效果最佳。對于大顆粒卵石層，鉆進(jìn)難度較大，不過若卵石間有足夠多的膠結(jié)性土，鉆進(jìn)還是可行的。另一方面，鉆機的錨固是鉆孔成功的關(guān)鍵。 ⑧對于致密砂層，小尺寸錐形鉆頭效果最好，但要確保鉆頭尺寸大于探頭筒的尺寸。⑦對于砂質(zhì)淤泥，中等到大尺寸鉆頭效果較好，在較軟土層中，采用10狗腿度鉆頭以加強其控制能力。在這類地層中，一般采用耐磨性能好的硬質(zhì)合金鉆頭來克服鉆頭的嚴(yán)重磨損。所以，最小的鉆頭效果最佳，另外在這種土層中須采用特殊的切削破碎技術(shù)來實現(xiàn)鉆孔方向的改變。④在硬黏土中，較小的鉆頭效果比較理想，但在施工重要保證鉆頭至少要比探頭外筒的尺寸大12mm以上。②鉆頭表面硬化處理后使用效果會更好。工程的實踐表明：①在淤泥質(zhì)黏土中施工，一般采用較大的鉆頭，以適應(yīng)變相的要求（若相向前推進(jìn)1m就實現(xiàn)變向，或許需要一個較大的或狗腿度為10176。如果鉆機本身的固定能力差，一方面，鉆機的控制能力降低，從而導(dǎo)致無法很好地按預(yù)定的計劃完成鉆進(jìn)工作；另一方面，鉆機在運轉(zhuǎn)過程中震動較大，會引起鉆桿發(fā)生彎曲或損壞，使鉆孔無法按預(yù)先設(shè)計的軌跡完成。在鉆機錨固時，要防止將錨桿打在地下管線上，同時，合理的鉆機錨固是順利完成鉆孔的前提，鉆機的錨固能力反映了鉆機在給進(jìn)和回拉施工時利用其本身功率的能力。鉆頭軌跡的監(jiān)視，一般由手持式地表探測器和孔底探頭來實現(xiàn)，地表探測器接收顯示位于鉆頭后面探頭發(fā)出的信號（深度、頂角、工具面向角等參數(shù)），供操作人員掌握孔內(nèi)情況，以便隨時進(jìn)行調(diào)整。兩種成孔方式均以斜面鉆頭來控制鉆孔方向。干式鉆具由擠壓鉆頭、探頭室和沖擊錘組成，靠沖擊擠壓成孔，不排土。導(dǎo)向鉆進(jìn)施工示意圖如圖41。導(dǎo)向鉆頭內(nèi)帶有一個探頭或發(fā)射器，探頭也可以固定在鉆頭后面。導(dǎo)向鉆進(jìn)不適用于砂層和礫石層，一般適用于軟土層；由于受到探測器的探測深度的限制，導(dǎo)向鉆進(jìn)的深度有限。水平定向鉆和導(dǎo)向鉆進(jìn)的優(yōu)點為：對地表的干擾較??；施工速度快；可控制鋪管方向，施工精度高。最近幾年，設(shè)備的能力得到了改進(jìn)，非開挖鋪設(shè)新館顯得有點也越來越被廣泛地重視。對于大型工程，直徑較大（有些直徑大于1m）的管線施工則屬于“定向鉆進(jìn)”這一范疇，如穿越較大的河流、運河和高速公路施工。因此，國際上通用的分類方法將采用小型定向鉆及施工的方法稱之為“導(dǎo)向鉆進(jìn)”。到向鉆進(jìn)技術(shù)的基本原理大致和定向鉆進(jìn)相同，即先鉆一個小口徑的先導(dǎo)孔，隨后邊擴(kuò)孔邊回拉鋪設(shè)地下管線。各類設(shè)備的能力和應(yīng)用范圍見表41。水平定向鉆進(jìn)鋪管在美國使用最多。有時根據(jù)鉆機的能力和待鋪設(shè)管線的直徑大小，可先專門進(jìn)行一次或多次擴(kuò)孔后再回拉管線。水平定向鉆進(jìn)和導(dǎo)向鉆進(jìn)施工法水平定向鉆進(jìn)施工法最初是從事又鉆進(jìn)技術(shù)引入的，主要用于穿越河流、湖泊、建筑物等障礙物，鋪設(shè)大口徑、長距離的石油和天然氣管道。定向鉆進(jìn)施工時，按設(shè)計的鉆孔軌跡，于擴(kuò)空鉆頭的代鋪設(shè)管線，在回拉擴(kuò)空的同時，將待鋪設(shè)的管線拉入鉆孔，完成鋪管作業(yè)。在定向鉆中，大多數(shù)工作是通過回轉(zhuǎn)鉆桿柱來完成的，鉆機的扭矩與軸向給進(jìn)力和回拉力同樣重要。美國按照鉆機鋪設(shè)管線的直徑和長度能力，將用于非開挖鋪管的定向鉆機分為三類，即小型(Mini)、中型(Midi)和大型(Maxi)。表41水平定向鉆機的分類類型鋪管直徑mm鋪管長度m鋪管深度m扭矩kNm推/拉力kN鉆機（包括車）重，t應(yīng)用范圍小型50～2501001～1～1002～10通訊、電力電纜、聚乙烯煤氣管中型250～800600～10～1010～45010～20穿越河流、道路和環(huán)境敏感區(qū)域大型80～2000200010～10010～100450～500020～30穿越河流、高速公路、鐵路水平定向鉆進(jìn)河倒向鉆進(jìn)之間并沒有嚴(yán)格的界限。由于小型鉆機的鉆孔軌跡量測、控制技術(shù)與大中型鉆機的不一樣。“導(dǎo)向鉆進(jìn)”一般是指用于鋪設(shè)小治警、長度較短的管線；而將采用大中型定向鉆及施工的方法稱之為“定向鉆進(jìn)”。水平定向鉆進(jìn)河導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)在鋪設(shè)新管線中所占有的市場比例在不斷的增加。非開挖施工除了明顯的環(huán)境上的優(yōu)點外，導(dǎo)向鉆進(jìn)的相對成本在許多應(yīng)用場合也講到開挖施工的成本一下，即是忽略干擾交通等社會成本也是如此。定向鉆進(jìn)的不足之處在于對施工場地要求較大，在非粘性土層和礫石層中施工比較困難，一般是用于不含大卵石的各種地層，包括含水地層。導(dǎo)向鉆進(jìn)的施工原理大多數(shù)的導(dǎo)向鉆進(jìn)使用一種射流輔助切削鉆頭，鉆頭通常帶有一個斜面，因此當(dāng)鉆桿不停地回轉(zhuǎn)時則鉆出一個直孔，而當(dāng)鉆頭朝著某個方向給進(jìn)而不回轉(zhuǎn)時，鉆孔發(fā)生偏移。當(dāng)鉆孔向前推進(jìn)時，發(fā)射器發(fā)射出來的信號被地表接受其所接受和追蹤，因此可以監(jiān)視方向、深度和其他參數(shù)。導(dǎo)向鉆進(jìn)的程控方式有兩種：干式和濕式。濕式鉆具由射流鉆頭和探頭室組成，以高壓水射流切割土層，有時輔以頂驅(qū)式?jīng)_擊動力頭以破碎大塊卵石和硬土層，這是目前使用得最多的成孔方式。若同時給進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆桿柱，斜面失去方向性，實現(xiàn)保值鉆進(jìn)；若只給進(jìn)而不回轉(zhuǎn)鉆桿柱，作用與斜面的反力士鉆頭改變方向，實現(xiàn)造斜鉆進(jìn)。鉆機的錨固鉆機在安置期間發(fā)生事故的情況經(jīng)常發(fā)生，甚至和鉆進(jìn)期間發(fā)生事故的概率相當(dāng)，尤其是對地下管線的損壞。一臺鉆機的推拉力再大，如果再推拉過程中發(fā)生了移動，其推拉力不但會降低，而且可能會出現(xiàn)孔內(nèi)功率損失，這時會出現(xiàn)鉆機的全部功率作用在鉆機身上，容易發(fā)生設(shè)備破壞和人員傷害。鉆頭的選擇依據(jù)鉆頭是定向鉆進(jìn)的重要工具之一，對于不同的土層，須采用不同的鉆頭（圖42）。的鉆頭）。③在干燥的軟黏土中施工，采用中等尺寸鉆頭一半效果最佳（土層干燥，可較快地實現(xiàn)方向控制）。 ⑤在鈣質(zhì)層中，鉆頭向前推進(jìn)十分困難。⑥對于糖粒砂層，中等尺寸狗腿度的鉆頭使用效果最佳。另外，鉆機的錨固和鉆進(jìn)液是施工成敗的關(guān)鍵。如果鉆進(jìn)時土層條件發(fā)生變化，有時需要更高的扭矩來驅(qū)動鉆頭。在這種土層中推進(jìn)較難，可較快地實現(xiàn)控向。⑨在礫石層中施工，鑲焊小尺寸硬質(zhì)合金的鉆頭使用效果較佳。在礫石層中，回擴(kuò)難度最大，鋪管尺寸較大時尤其如此。但采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭鉆到硬巖石時，鉆孔可再無明顯方向改變的條件下完成施工。根據(jù)每段鋪設(shè)管設(shè)計標(biāo)高、地層及地型情況，進(jìn)行導(dǎo)向孔設(shè)計，確定導(dǎo)向孔的施工方案。導(dǎo)向鉆頭前端為15176。該造斜面的作用是在鉆具不回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時造斜面對鉆頭有個偏斜力，使鉆頭向著斜面的方方向偏斜；鉆具在回轉(zhuǎn)頂進(jìn)時，由于斜面在回轉(zhuǎn)中斜面的方向不斷改進(jìn)，斜面周向各方向受力均等，使鉆頭沿其軸向的原理有趨勢直線前進(jìn)（圖43）。導(dǎo)向儀器由探頭、地表接收器和同步顯示器組成。接收器接受并顯示探測數(shù)據(jù)。這類導(dǎo)向儀器的測量精度一般為3%～5%，測深能力一般在15m以內(nèi)，最大可達(dá)30m。導(dǎo)向鉆是按設(shè)計軌跡的參數(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏離設(shè)計軌跡時，就通過調(diào)整鉆頭斜面的方向，進(jìn)行造斜糾偏，直到鉆頭的位置回到設(shè)計軌跡時為止。但是，應(yīng)特別注意糾偏過渡，即偏向原來方向的反方向，這種情況一旦發(fā)生將給施工帶來不必要的麻煩，會大大影響施工的進(jìn)度和加大施工的工作量。擴(kuò)孔施工當(dāng)先導(dǎo)孔鉆至靶區(qū)就需用一個擴(kuò)孔器來擴(kuò)大鉆孔，以便安裝成品管線。根據(jù)成品管和鉆機的規(guī)格，可采用多級擴(kuò)孔。②拼合型鉆頭通孔器：它是由剖開的牙輪錐體制造的，并將其焊接到金屬板和短的間接構(gòu)件上。它們很容易定做，具有品種繁多的切削具類型和規(guī)格。③錐形牙輪擴(kuò)孔器：起初用于石油鉆井的垂直井的垂直井鉆進(jìn)，這種類型的擴(kuò)孔器用于導(dǎo)向鉆進(jìn)時，已被改進(jìn)，近幾年已用于水平鉆進(jìn)中。這種平衡式的球體牙輪是自穩(wěn)的，而且能自動跟蹤先導(dǎo)孔。擴(kuò)孔是將導(dǎo)向空的孔徑擴(kuò)大至所鋪設(shè)的管徑以上，以減小鋪管時的阻力。隨著擴(kuò)孔的進(jìn)行，在擴(kuò)孔鉆頭后面的單動器上不斷加接鉆桿，直到擴(kuò)至于鉆機同一側(cè)的工作場地，即完成了這一級孔眼的擴(kuò)孔，如此反復(fù)，通過采用不同直徑的擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔，直至達(dá)到設(shè)計的擴(kuò)孔孔徑為止。甚至有時可以同時完成擴(kuò)孔和鋪管施工。因此，它被視為導(dǎo)向鉆進(jìn)施工的“血液”，一般要求采用優(yōu)質(zhì)膨潤土制備泥漿，有時視地層條件在泥漿中加入適量的聚合物。 鉆井液非正常返回定向鉆進(jìn)經(jīng)常產(chǎn)生無法控制的鉆井液地下流失。但實際施工時鉆井液將沿阻力最小的通道流動，鉆井液往往會擴(kuò)散到鉆孔周圍的地層中去，有時也會滲透到地表上。一般在鋪管施工時，鉆井液非正常返回不是一個嚴(yán)重的問題。但是，如果在市區(qū)或是在風(fēng)景優(yōu)美的游覽勝地施工，鉆井液非正常返回就會給公眾帶來不便，有時鉆井液的流動還能沖壞街道、沖垮提壩。所以施工前，應(yīng)制定應(yīng)急計劃并準(zhǔn)備好可能的補救措施，同時還應(yīng)通知有關(guān)施工管理部門。通常把返回的鉆井液收集起來泵送到泥漿凈化設(shè)備中，再把凈化后的泥漿送回到鉆井液儲存或混合箱中反復(fù)利用。當(dāng)使用臨時管道時，應(yīng)檢查管道的設(shè)計方案，以確保管道的大小合適，防止管道損壞，泥漿流失?？椎足@具組合由一彎接頭和一帶噴嘴的鉆頭構(gòu)成。如果鉆柱不回轉(zhuǎn)，在給進(jìn)力方向和水射流作用下，可產(chǎn)生定向的弧形孔。若用三層牙輪鉆頭，有時將三個噴嘴中的兩個堵上，剩下的一個使水射流以一定的方向進(jìn)入地層。在硬巖或卵石層中，射流成孔的方法會失去作用，此時須鉆進(jìn)成孔?？筛鶕?jù)地層情況采用刮刀鉆頭、牙輪鉆頭或金剛石鉆頭。目前一般采用隨鉆測量方法。這三類系統(tǒng)是：①有纜式隨鉆測量系統(tǒng)。水平鉆進(jìn)電纜操作十分困難，采用多接頭電纜和“濕接頭”方式予以解決。②泥漿脈沖式無纜隨鉆測量系統(tǒng)。③電磁式無纜隨鉆測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前測量范圍還較小，在300m以內(nèi)。定向鉆孔施工中地下管線損壞預(yù)防鉆進(jìn)過程中鉆頭遇到一塊小巖石或卵石，鉆孔軌跡都可能較明顯地偏離設(shè)計軌跡。操作人員在意識到鉆頭遇到硬物或較難鉆進(jìn)情況等微小變化時，應(yīng)馬上停鉆，檢查鉆頭的位置。鉆進(jìn)時，應(yīng)較頻繁地檢測鉆頭的位置。但是，鉆壓加大后引起孔內(nèi)鉆桿柱彎曲。隨著鉆壓繼續(xù)增加，鉆桿可能進(jìn)入現(xiàn)有管線的安全區(qū)。在這種情況下，要適當(dāng)降低鉆壓，嘗試采用沖擊鉆進(jìn)的方法通過硬地層。如果操作者在施工先導(dǎo)孔期間忽略考慮回擴(kuò)鉆頭的直徑，則可能導(dǎo)致水平鉆進(jìn)施工中碰傷現(xiàn)有地下管線。 在回擴(kuò)后鋪設(shè)管線期間應(yīng)注意下面的問題：①如果擴(kuò)孔鉆頭由于某種原因在鉆孔中停留時間過長，由于鉆頭的重量較大，鉆頭會在其自重作用下下沉。在先導(dǎo)孔施工時，鉆進(jìn)已有管線區(qū)時須變向繞行，通過障礙物后要重新繞回到設(shè)計軌跡上，這種做法可能會偏離原來鉆孔一定的距離。在回擴(kuò)的過程中，鉆桿柱向彎曲鉆孔的內(nèi)壁施加一個壓力，回轉(zhuǎn)的鉆桿柱可能在此處擴(kuò)大鉆孔而偏離原來的軌跡，使先導(dǎo)孔變得較平直，從而可能損傷原來的管線。導(dǎo)（定）向鉆進(jìn)設(shè)備導(dǎo)（定）向鉆進(jìn)設(shè)備主要包括用于管線探測的儀器和導(dǎo)（定）向鉆機導(dǎo)向儀導(dǎo)向儀是導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵配件之一，它用來隨鉆測量深度、頂角、工具