隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，通訊、電能傳輸、石油工業(yè)、天然氣的開(kāi)采及水利事業(yè)的突飛猛進(jìn)，同時(shí)隨著城市高層建筑及鐵路、公路、核電基礎(chǔ)和水利工程設(shè)施的不斷興建，地下工程建設(shè)和應(yīng)用日益廣泛，非開(kāi)挖施工技術(shù)在穿越公路、鐵路、建筑物、河流以及在鬧市區(qū)、古跡保護(hù)區(qū)、農(nóng)作物和植被保護(hù)區(qū)等條件下，進(jìn)行供水、煤氣、電力、電訊、石油、天然氣等管線(xiàn)的鋪設(shè)、更新和修復(fù)等方面的作用日益明顯。隨著非開(kāi)挖技術(shù)在煤氣管線(xiàn)施工中應(yīng)用越來(lái)越廣，出現(xiàn)的問(wèn)題越來(lái)越多，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題從以下幾方面采用關(guān)鍵技術(shù)將其解決。

1、鉆機(jī)錨固

鉆機(jī)在施工中如錨固不好，鉆進(jìn)拖管過(guò)程中發(fā)生事故的情況非常多。在鉆機(jī)錨固前，對(duì)錨固區(qū)域用儀器進(jìn)行地下管線(xiàn)檢測(cè)，防止將錨桿打在地下管線(xiàn)上。合理鉆機(jī)錨固是順利完成鉆進(jìn)及回拖管的前提，鉆機(jī)錨固能力反映了鉆機(jī)在鉆進(jìn)和回拖施工時(shí)利用本身功率的能力。一臺(tái)鉆機(jī)推力再大，鉆機(jī)在定向中發(fā)生了移動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī)無(wú)法按預(yù)定的計(jì)劃完成鉆進(jìn)工作。在回拖管時(shí)，如錨固不好，鉆機(jī)移動(dòng)，需進(jìn)一步錨固，從而導(dǎo)致了管道有可能拖不動(dòng)，進(jìn)一步加大鉆機(jī)拖力，會(huì)出現(xiàn)鉆機(jī)的全部功率作用在鉆機(jī)機(jī)身上，容易發(fā)生設(shè)備破壞和人員傷亡。

2、信號(hào)接收

信號(hào)在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于地磁信號(hào)強(qiáng)(建筑物、高架橋屏蔽作用)，使定向信號(hào)無(wú)法接收。依靠在信號(hào)消失之前的鉆進(jìn)斜率與點(diǎn)數(shù)在鉆桿上作標(biāo)記進(jìn)行盲鉆，在盲鉆過(guò)程中，由鉆桿上的標(biāo)記及計(jì)算鉆桿的斜率來(lái)完成造斜及整個(gè)鉆進(jìn)，直至信號(hào)出現(xiàn)(例如泰安阿吉斯在施工過(guò)程盲鉆150m，直至收到信號(hào)，從而完成整個(gè)工程施工)。

3、鉆具選擇

鉆頭是定向的重要工具之一，對(duì)于不同的土層，采用不同的鉆頭，這樣才能防止卡鉆的出現(xiàn)。

(1)淤泥質(zhì)粘土：必需采用較大的鉆頭，要想向前推進(jìn)0．9m就實(shí)現(xiàn)鉆孔變向，狗腿度為10的鉆頭或大鉆頭。

(2)干燥的軟粘土：采用中等尺寸鉆頭效果最佳。

(3)硬土層：較小的鉆頭效果最佳，要保證鉆頭至少比探頭外筒的尺寸大12．5mm。

(4)鈣質(zhì)層：最小鉆頭效果最佳，采用特殊的切削破碎技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔方向改變。

(5)糖粒砂：中等尺寸狗腿度鉆頭效果最佳，鑲焊硬質(zhì)合金鉆頭耐磨性最好，鉆機(jī)的錨固和鉆進(jìn)液是成敗的關(guān)鍵。

(6)砂質(zhì)淤泥：中等到大尺寸鉆頭效果較好。有時(shí)需要高扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng)鉆頭。

(7)致密砂層：小尺寸錐形鉆頭效果最好，但鉆頭的尺寸必須大于探頭外筒的尺寸，這種土質(zhì)中，向前推進(jìn)較難，可較快實(shí)現(xiàn)控向，鉆機(jī)錨固是鉆孔成功的關(guān)鍵。

(8)礫石層：鑲焊小尺寸硬質(zhì)合金的鉆頭效果最佳，對(duì)于大顆粒卵石層，鉆進(jìn)難度大，不過(guò)若卵石層間有足夠的膠結(jié)性土，鉆進(jìn)還是可行的。在礫石層中，回?cái)U(kuò)難度最大。

(9)固結(jié)的巖層：使用孔內(nèi)動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)效果最佳。采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭鉆到硬質(zhì)巖時(shí)，鉆機(jī)可在無(wú)明顯方向改變的條件下完成施工。

4、設(shè)計(jì)軌跡與穿越地層的合理選擇

水平定向鉆可承擔(dān)各類(lèi)材質(zhì)管線(xiàn)的穿越任務(wù)，鉆機(jī)性能的很好發(fā)揮，依賴(lài)于理想的地質(zhì)條件和合理的軌跡設(shè)計(jì)，如果地質(zhì)條件理想，穿越曲線(xiàn)位于粘土、亞粘土或淤泥等造漿能力好的地層，就可以適當(dāng)加長(zhǎng)穿越長(zhǎng)度，而實(shí)際拖拉力不會(huì)增加太多，如果穿越曲線(xiàn)所在地層不理想時(shí)(流沙、鈣質(zhì)層、礫石層)，就會(huì)降低穿越成功的可能性，甚至導(dǎo)向孔無(wú)法完成。

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5、擴(kuò)孔器及擴(kuò)孔工藝

當(dāng)先導(dǎo)孔鉆至出鉆區(qū)需用一個(gè)擴(kuò)孔器來(lái)擴(kuò)大鉆孔，以便安裝成品管線(xiàn)，一般將鉆孔擴(kuò)大至成品管尺寸的1．2～1．5倍，擴(kuò)孔器的拉力或推力一般要求為每毫米孔徑175．1N，根據(jù)成品管和鉆機(jī)的規(guī)格可采用多級(jí)擴(kuò)孔。對(duì)于不同的地層，采用不同的擴(kuò)孔器，這是保證回?cái)U(kuò)成孔的關(guān)鍵。

(1)快速切削型擴(kuò)孔器：這種類(lèi)型的擴(kuò)孔器，對(duì)粘性大及砂土層較有效，但這種擴(kuò)孔器無(wú)法破碎堅(jiān)硬的巖石。

(2)拼合型鉆頭通孔器：它由剖開(kāi)的牙輪錐形體制造，并將其焊接到金屬板和短的間接構(gòu)件上。拼合型鉆頭通孔器是一種通用的，經(jīng)濟(jì)的擴(kuò)孔工具。易定做，有多種切削具類(lèi)型和規(guī)格，制造時(shí)必須特別焊接、熱處理以及其他的保護(hù)措施，以免損壞后牙輪失落于孔內(nèi)。

(3)錐形牙輪擴(kuò)孔器：這種擴(kuò)孔器現(xiàn)在廣泛應(yīng)用，應(yīng)用于除巖石以外，硬度在40MPa以?xún)?nèi)的各種地層。

(4)YO—YO型擴(kuò)孔器：這種擴(kuò)孔器非常適應(yīng)于非開(kāi)挖施工，它在巖石崩落的地層中可以向前或向后鉆進(jìn)。這種平衡式的牙輪是穩(wěn)定的，而且能夠自動(dòng)跟蹤先導(dǎo)孔。大型牙輪和密封式軸承的應(yīng)用延長(zhǎng)了其在孔內(nèi)的壽命。

6、鉆井液性能與鉆孔、回拖的關(guān)系

定向鉆穿越施工，由于鉆孔處于地表(一般位于地表層以下3m～20m)，地質(zhì)松軟，所以不易形成孔洞，鉆孔易塌方，這就要求所用泥漿的護(hù)壁性要好，泥餅質(zhì)量高，控制失水性要好，以保證鉆機(jī)性能的很好發(fā)揮。由于地層結(jié)構(gòu)不同所需泥漿性能也不相同。

泥漿作為鉆進(jìn)沖洗液，使用優(yōu)質(zhì)的膨潤(rùn)土和添加劑，嚴(yán)格按照比例經(jīng)攪拌系統(tǒng)攪拌成泥漿注入洞內(nèi)，具有潤(rùn)滑鉆具、穩(wěn)定孔壁、降低回轉(zhuǎn)扭矩和回拉力，降低拖管時(shí)鋼管和洞壁的摩擦系數(shù)、冷卻鉆頭和發(fā)射器、攜帶土屑、減少腐蝕、固孔護(hù)管等作用。

長(zhǎng)距離穿越，泥漿的作用尤其重要，孔內(nèi)缺少泥漿往往是鉆孔失敗的重要原因。保持整個(gè)過(guò)程中有反漿，對(duì)工程順利進(jìn)行至關(guān)重要，為改善泥漿性能，需加入適量的添加劑來(lái)配制成不同性能的泥漿。純堿，可增粘，增靜切力，調(diào)節(jié)pH值，投入純堿量一般為鈉土量的2％。為成孔良好，增加孔內(nèi)潤(rùn)滑，可加入適量的Drispac。為提高泥漿攜帶土屑的能力，將孔內(nèi)的土屑帶出，可在鉆孔過(guò)程中的某一段加入一定量的Flowzen，能夠達(dá)到很好的使用效果。

為了保證穿越工程的順利進(jìn)行，切實(shí)保證泥漿的性能才能保證穿越管線(xiàn)的成功。

(1)認(rèn)真研究地質(zhì)構(gòu)造圖，制定完善的泥漿配比方案，并認(rèn)真實(shí)施，對(duì)特殊地段應(yīng)提前采取特殊措施，及時(shí)加入添加劑，調(diào)節(jié)好泥漿性能，盡量保證孔內(nèi)狀況良好，形成良好的孔壁。

(2)在易塌方的地段，一方面改進(jìn)泥漿的性能，另一方面，改變鉆孔和回拖工藝等，盡量縮短停鉆時(shí)間，加快鉆進(jìn)速度，保證鉆孔不塌方。

(3)加強(qiáng)泥漿循環(huán)。停止鉆進(jìn)時(shí)，仍要注入適量泥漿，保證孔內(nèi)始終存在正壓，使泥漿把孔內(nèi)切削物盡量多的攜帶出來(lái)，防止沉積于孔內(nèi)。

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7、在拖管過(guò)程中出現(xiàn)管拖不動(dòng)的情況

拖管途中出現(xiàn)管道拖不動(dòng)，應(yīng)及時(shí)將鉆機(jī)移到管道入地端，與挖掘機(jī)配合，使拖力達(dá)到原來(lái)拖力的兩倍，將管道拖出地面。總結(jié)拖不動(dòng)的原因，審查各個(gè)工程環(huán)節(jié)及相關(guān)保障措施，并加以改善，如采用更大的回?cái)U(kuò)頭、使用進(jìn)口粘土和添加劑，更大動(dòng)力的鉆機(jī)，完成穿越。