第二章定向鉆施工法

定向鉆施工法也稱為往復式潛鉆施工法，簡稱ＨＤＤ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇ）。它是指無法以傳統開挖、推進的方式及作業人員無法進入工作區，須用機械方法來進行鉆掘、排土、清渣及方向控制，并同時在擴孔后將各種管材埋入地下的施工方法。第二章定向鉆施工法定向鉆施工法定向鉆施工法的優點如下：a.需要的作業空間小，對交通影響小。b.采用機械化施工，施工迅速，工期短。c.減少因施工發生的路面下陷及房屋龜裂。d.對已有埋設物的障礙處理減至最小限度。e.所需開挖空間少，安全防護容易。f.工人不需進入危險區作業，可保護工人安全。g.對市民生活影響小，在人口密集地區尤為明顯。h.適合穿越鐵路、公路、高速公路、機場跑道、河流、湖泊等處的埋管施工。定向鉆施工法的優點如下：第一節定向鉆施工法工作原理定向鉆施工法工作原理為：鉆頭先噴射高壓水柱將泥土松開，鉆桿再施轉前進；采用高科技制造的鉆頭可擊碎直徑為３００ｍｍ以下的石塊，鉆桿在最小彎曲半徑為３３ｍ內可３６０°調整其行進方向；采用無污染的天然粘土細粉作為潤滑劑，混合在水柱中噴入土壤，不但有潤滑作用且可穩固孔道壁，將拉管時的摩擦力降至最低，日后泥漿形成一圈干燥的黏土裹覆管線。第一節定向鉆施工法工作原理定向鉆施工法工作原理為鉆頭內裝有精確的導向及信號發射器，當其在地下潛鉆時，地面上的接收器可由其電磁波顯示鉆頭所在位置及深度，進而可轉繪成精確的地下管線圖表。整個施工過程最少僅需控制操作人員及探測指揮人員共３人，可同時埋設多條管線，并減少開挖施工所造成的影響交通及環保問題。鉆頭內裝有精確的導向及信號發射器，當其在地下潛鉆時，無論是大型還是中、小型水平定向鉆，其基本結構都包括主機、鉆具、導向系統、泥漿系統以及智能輔助系統。一、主機主機的動力系統一般為柴油發動機。柴油發動機的功率是衡量鉆機施工能力的指標之一。鉆機在鉆進、回拖過程往往需要鉆機以恒定的荷載運行，因此發動機的連續功率顯得更為重要。第二節水平定向鉆的基本結構無論是大型還是中、小型水平定向鉆，其基本結構都包括主為了降低勞動強度、提高勞動效率，主機一般裝備了鉆桿自動裝卸裝置：鉆進時，鉆機自動從鉆桿箱中取出鉆桿，旋轉加接到鉆桿柱上；回拖時，過程正好相反。有的還裝備了潤滑油自動涂抹裝置，對鉆桿連接頭螺紋的潤滑有助于延長鉆桿的壽命。為了降低勞動強度、提高勞動效率，主機一般裝備了鉆桿自鉆機在工作中應完全固定。如果主機在鉆進、回拖過程中發生移動，一方面有可能造成發動機的損壞，另一方面會降低推力或拉力，造成孔內功率損失。目前最新型的鉆機都裝備有自動液壓錨固系統，靠自身功率把錨桿鉆入土層。在干燥土層一般用直錨桿，在潮濕土層用螺旋錨桿。鉆機在工作中應完全固定。如果主機在鉆進、回拖過程中發

二、鉆具定向鉆鉆具包含鉆桿、鉆頭和擴孔器。鉆桿應當有足夠的強度，以免扭折、拉斷，又要有足夠的柔性，這樣才能鉆出彎曲的孔道。在長距離鉆孔中，鉆桿的長度直接影響鉆進效率，特別是在采用有線導向時，長鉆桿使鉆桿連接次數減少，明顯節約總連接時間。二、鉆具

鉆頭一般為楔形。在前進過程中，若鉆頭不斷旋轉，則鉆進軌跡為直線。當鉆頭想繞過障礙物或以一定曲率半徑前進時，鉆頭停止轉動，使楔面停留在某一角度再推進，這樣，鉆頭就以與楔面相背的方向前進。鉆頭上通常有噴嘴，泥漿高速從噴嘴噴出，對土層進行沖刷。鉆頭一般為楔形。在前進過程中，若鉆頭不斷旋轉，則鉆進對不同土層，應選用不同的鉆頭。在較軟的黏土中，一般選用較大尺寸的鉆頭，便于在推進過程改變方向。在較硬的鈣質層中，選用較小的鉆頭。若在硬巖鉆進，則要選用特殊的鉆頭，如鑲焊小尺寸硬質合金鉆頭。對不同土層，應選用不同的鉆頭。在較軟的黏土中，一般選擴孔器種類繁多，不同的擴孔器適用不同土層。如：凹槽狀擴孔器適用于沙地和含有巖石的緊密沙地，而在黏性高的黏土中運行則容易變成球狀；桿狀擴孔器適用于硬土層、黏土層，但無法在巖石層或卵石地層有效運行。擴孔器種類繁多，不同的擴孔器適用不同土層。如：凹槽狀

三、導向系統導向系統包括無線導向系統和有線導向系統。

無線導向系統由手持式地表探測器和裝在鉆頭里的發射器組成。探測器通過接收鉆頭發射的電磁波信號判斷鉆頭的深度、楔面傾角等參數，并同步將信號發射到鉆機的操作臺顯示器上，以便操作人員及時調整鉆進參數，控制鉆進方向。三、導向系統在穿越河流、湖泊時，由于地面行走困難或鉆孔深度太深，電磁波信號難以接收，這時就必須使用有線導向系統，發射器通過鉆桿后接電纜把信號傳給操作臺。由于電纜必須由人工通過鉆桿一根根搭接起來，因此有線導向儀的使用相當耗費時間。在穿越河流、湖泊時，由于地面行走困難或鉆孔深度太深，

四、泥漿系統泥漿系統是保證擴孔以及順利回拖管道的重要設備。膨潤土、水以及添加劑等在泥漿罐里充分攪拌混合后，通過泥漿泵加壓，經過鉆桿（中空）從鉆具噴嘴噴出，沖刷土層并把鉆屑帶走，起到輔助鉆進的作用。鉆進時，泥漿可冷卻孔底鉆具，以免鉆具過熱而磨損。四、泥漿系統泥漿的另一重要作用是在回拖管道時降低管壁與孔壁之間的摩擦力。在理想狀態時，鉆桿是懸浮在泥漿中被拉出。因此在實際工程中，若鉆孔成型好，則管道所需的拉力往往比預料的要小得多。另外，泥漿在鉆孔內凝固后可以起到穩定孔壁的作用。泥漿的另一重要作用是在回拖管道時降低管壁與孔壁之間的五、智能輔助系統鉆機的智能輔助系統近幾年發展很快。在預先輸入地下管線的走向及障礙物位置、鉆桿類型、鉆進深度、進出口位置、管道允許彎曲半徑等參數后，鉆進軟件可以自動設計出一條最理想的路徑，包括入土角、出土角、每根鉆桿的具體位置等，在實際工程中可以根據實際情況調整。五、智能輔助系統

第三節制訂定向鉆施工計劃

雖然每個工程的情況不同，但水平定向鉆掘設備具備了各種不同尺寸與規格的鉆具，鉆挖管徑從５０ｍｍ至２０００ｍｍ，長度從幾米至１２５０米，拉力可達７５０ｋＮ。制訂定向鉆施工計劃時應注意以下事項：第三節制訂定向鉆施工計劃雖然每個工程的情況不同

一、位置與路徑位置與路徑是影響計劃與執行定向鉆工程最重要的因素。例如城市及鄉村因位置狀況完全不同，其施工計劃也完全不同。在做施工計劃時，須先了解要穿越的是何種類型障礙，例如河流、公路、鐵路或機場跑道等。一、位置與路徑二、預埋物（管道）事先要知道所要埋設管道的種類、尺寸、數量以及功能，需知道是何種材料（塑料管或鋼管等）。因為不同的材料，管件受地表壓力或因地心引力會產生特殊的傾斜角度，這也是考慮的重點。目前，燃氣輸配的管道有鋼管，ＰＥ管和鑄鐵管。鑄鐵管采用承插式和機械接口，加上本身柔性差，不適合用定向鉆敷設。鋼管、ＰＥ管既可拉又可彎，適合用于定向鉆施工，其中盤卷ＰＥ管最為理想。二、預埋物（管道）

三、鉆掘長度依據地質狀況、鉆掘裝置與設備，也是鉆掘長度設計的考慮重點。四、位置限制該區域的地質情況，例如附近構筑物的狀況報告，這些信息包含以下內容：a.已有管線：在鉆孔線路或鉆孔設施附近，任何地下的管件、管道、電纜線或其他埋設物的詳細信息。b.計劃管線：在鉆孔線路或鉆孔設施附近，任何規劃將埋設的地下管件、管道、電纜線或其他埋設物的詳細信息。三、鉆掘長度

c.計劃建筑物：規劃將興建的建筑物、橋梁、隧道、河流拓寬、疏浚或港灣建設等建筑物的詳細信息。

d.施工區域歷史資料：包括施工區域構筑物資料或土地使用情形的歷史信息，尤其是該區域有鉆掘過又回填的舊有信息。

e.地形考察：地形考察包括已存在的構筑物及既有設施等，鉆掘線路上的既有設施也是鉆掘前應考慮的因素之一，這些因素會影響到鉆掘的進入點、出口點以及定向鉆鉆孔的整個輪廓。

c.計劃建筑物：規劃將興建的建筑物、橋梁、隧道、河f.地質勘測資料：地質勘測非常重要，地質情況決定了鉆孔工藝的可行性。通常所需的地質報告要非常接近鉆孔路線，但并不一定是延著定向鉆施工路線一一取得。這份報告須陳述取得重點地段的地質的實際位置與方法，并詳述此一重點地段地質的樣本，至于所需重點地段地質的數量與深度，則取決于鉆掘的長度及所經過的線路。重點地段地質取樣的深度需比計劃定向鉆掘的深度還要深。這份詳細而廣泛的地質報告是鉆掘計劃中最重要的信息。f.地質勘測資料：地質勘測非常重要，地質情況決定了鉆孔工藝的

除了上述信息外，在制訂定向鉆施工計劃時尚有一些施工上的限制必須留意，如表５-１所示。除了上述信息外，在制訂定向鉆施工計劃時尚有一

當完成位置考察后，則鉆掘的輪廓也就大致完成，一般鉆掘輪廓圖會標示出進入點角度、鉆掘曲率及出口點的角度。鉆掘曲率是依據鉆掘長度、深度、預埋管種類、直徑、材質等因素而決定。當完成位置考察后，則鉆掘的輪廓也就大致完一、入鉆區域與裝備因為在工作區域須放置一些重裝備，因此合適的通路是非常重要的。在鉆掘機組側須預留車輛進出通道，在管件側預留車輛通道有助于工程的進行。如果無法預留通路則可采用輪流施工的方式。大型的定向鉆工程須使用１６０ｔ的重型傳動齒棒及齒輪設備、消聲柴油發電機組、泥漿混合及回收裝置、控制室、鉆孔工具、導桿、鉆頭及擴孔器等，所有的裝備須有條不紊地安置在工作現場。第四節定向鉆施工方法及施工流程一、入鉆區域與裝備第四節定向鉆施工方法及施工流

２、陰極保護的方法（１）外加電流陰極法利用外部直流電源取得陰極極化電流來防止金屬遭受腐蝕的方法，稱為外加電流陰極保護。此時，被保護的金屬接在直流電源的負極上，而電源的正極則接輔助陽極，如圖８-４所示。通常對長輸管線、穿越鐵路的城市燃氣管道采用此法保護。２、陰極保護的方法

在鉆掘工具及輔助工具送達工作區域時，所有施工規劃及準備工作應先完成，包括準備７ｍ3／ｈ和３５ｍ3／日的干凈水源（無污染、無鹽分），此為最基本的要求。混合皂土（鉆掘液）的水量需求會因預埋管尺寸及地質情況的不同而不同。工作區域如果無天然或既有的堅固地基，則必須放置鋼板，或利用堅硬的碎石鋪地，或用圍籬圍一小塊堅固的地表供機具安置使用。在鉆掘工具及輔助工具送達工作區域時，所有施工規劃及準

在進入端（機具端）需最少９００ｍ2的工作范圍，此一工作范圍并不一定是正方形，但必須有一邊最少是１５ｍ寬，入鉆區域工作平臺布置如圖５-１所示。二、出鉆區域出鉆區（管件端）在鉆掘出口點需一塊接近１５ｍ×１５ｍ的工作區域，并在出口點挖掘一個泥漿（鉆掘液加泥沙）池及預留固定預埋管線的滾輪所需的空間。出鉆區域工作平臺布置如圖５-２所示。在進入端（機具端）需最少９００ｍ2的

定向鉆施工法課件三、挖坑在完成所有施工位置勘測后，即可確定鉆掘進入點并挖掘進入坑，并將挖出的土方堆放在施工范圍外。此外，泥漿池也應在機具端施工區域內先行挖妥。一般泥漿池的大小約為１５０３ｍ。在出鉆區域的出口坑及泥漿池，可在鉆頭到達出口時挖掘。三、挖坑

四、路線引導較早的鉆掘線路追蹤設備是校準器。校準器是由沒有磁性的不銹鋼外殼及內裝地下洞穴位置追蹤系統所組成。新型的導引系統則利用“磁性導引系統”監控鉆頭的位置，鉆頭的水平及豎直方位會通過位于鉆桿內的電纜線直接傳給鉆掘機控制室。這些信息通過導引系統的計算機顯示出來，這些信息在鉆孔過程會一直回饋，以便隨時修正鉆頭位置，使鉆頭能依既定路線鉆出最正確的孔。四、路線引導連接“磁性導引系統”及“導引系統計算機”的ＰＶＣ包覆電纜線卷放在一個防熱的套筒內，并依鉆掘長度的增加而增加。在施工過程中，每增加每一段鉆桿時，會先切斷電纜，待鉆桿安裝好后即重新連上。“磁性導引系統”的信息是由隨時提供直流電流的通信線所傳遞，經由“磁性導引系統”傳回的信息可完全排除原有埋設電纜管線或其他構筑物產生的干擾信號。連接“磁性導引系統”及“導引系統計算機”的ＰＶＣ包

五、出口當鉆頭鉆出出口點時，可取下鉆頭，并在鉆桿上換裝擴孔器。六、擴孔

為成功的埋設管線，在鉆孔后必須擴孔。將擴孔器裝在鉆桿的頭部，擴孔器由鉆掘機組以旋轉方式沿已形成的鉆孔回拉。回拉時鉆掘液泵也會通過鉆桿提供鉆掘液給擴孔器，擴孔器會使用本身的噴嘴噴出鉆掘液，這些鉆掘液不但有潤滑及暫時支撐已擴大孔徑的效果，而且會與擴孔過程中所刮下土坯混合，一起流出到兩端的泥漿坑。五、出口

這些泥漿在坯出口點會被集中到泥漿池，在鉆掘機組端（入口點）則會馬上被分離再回收利用。為確保鉆孔中隨時有鉆桿，當在鉆掘機組端取下一支鉆桿時，會在擴孔器后面（出口點）增加一支鉆桿。擴孔過程如圖５-３所示。這些泥漿在坯出口點會被集中到泥漿池，在鉆掘機組端（

七、擴孔器擴孔器的形狀是一個在切割面焊有切割牙的圓筒，圓筒上裝有鉆掘液噴嘴。擴孔器可依地質狀況及孔徑大小而調整，當擴孔器抵達進入坑時就會從鉆桿上拆除。假如擴孔一次無法達到預定管徑需求時，則可依上述擴孔程序重復進行擴孔。一般而言，擴孔的孔徑須比預埋管的外徑大３５％，這樣可以避免預埋管道在回拉過程中的阻礙。鉆掘液（泥漿）會提供地下孔可以抵抗地面壓力的液壓，替代地下孔在擴孔過程中所減少的土壤，當管道回拉并敷設完成后，則管道就會取代由進入坑或出口坑溢出的泥漿。七、擴孔器

八、管道回拉在擴孔器的尾端固定一只旋軸，并將管道連接在旋軸上，出鉆區域的工程師在重復檢查完每個環節是穩固的及活動部分可以旋轉之后，即可用對講機通知入鉆區域的工程師。在鉆掘機的回拉下，擴孔器進入出口坑，在此之前先使用泵將鉆掘液經由鉆桿送進擴孔器，以確定擴孔器中所有的噴嘴都是暢通的，通過連續的泵壓力、旋轉及控制即可進行管道的安裝，當所有的鉆桿在鉆掘機端一一被取下后，管道就完成了安裝。當擴孔器穿過地下孔抵達鉆掘機側時，操作人員必須謹慎控制旋轉扭力及鉆掘機的拉力負載，以確保管道不被拉壞。八、管道回拉九、鉆掘信息有關長度、深度及穿越位置等定向鉆穿越的信息，會在鉆孔時一一記錄。這些精確的記錄會被繪制在鉆掘竣工圖中，以確保日后此管道不會被挖掘。當管道安裝完成后，施工場地應一一復原。九、鉆掘信息十、環境保護定向鉆工程中應注意的環保問題是鉆掘液（泥漿）及被挖出的土壤的回收問題。為了減少廢棄物產出量，泥漿應被回收及再利用，而泥漿回收的費用則取決于工地現狀，尤其是入鉆區域和出鉆區域的交通狀況。此外，泥漿是天然物質并非人工化學合成物，不會像一般的有毒化學合成物那樣污染環境。十、環境保護十一、定向鉆施工流程圖

定向鉆施工流程如圖５-４所示。

十一、定向鉆施工流程圖

定向鉆施第五節定向鉆施工中常見問題及解決措施一、鉆機錨固若鉆機在施工中如錨固不好，則鉆進、回拖管道過程中易造成事故發生。在鉆機錨固前，要對錨固區域用儀器進行地下管線檢測，防止將錨桿打在地下管線上。合理的鉆機錨固是順利完成鉆進及回拖管道的前提，鉆機錨固的好壞反映了鉆機在鉆進和回拖時利用本身功率的能力。第五節定向鉆施工中常見問題及解決措施一、鉆一臺鉆機功率再大，若錨固不好，鉆機在定向鉆孔中會發生移動，這樣會導致鉆機無法按預定的計劃完成鉆進工作。在回拖管道時，如錨固不好，鉆機移動，需進一步錨固，從而導致了管道有可能拖不動，進一步加大鉆機拖力，又會出現鉆機的全部功率作用在鉆機機身上，容易發生設備破壞和人員傷亡的事故。一臺鉆機功率再大，若錨固不好，鉆機在定向鉆孔中二、信號接收在鉆進過程中，由于地磁信號強（建筑物、高架橋屏蔽作用）定向信號可能無法接收。在這種情況下，依靠在信號消失之前的鉆進斜率與點數在鉆桿上做標記進行自鉆。在自鉆過程中，由鉆桿上的標記及計算鉆桿的斜率來完成鉆進，直至信號出現為止。二、信號接收

三、鉆具選擇鉆頭是定向的重要工具之一。對于不同的土層，要采用不同的鉆頭，這樣才能防止卡鉆的出現。

a.對淤泥質黏土，必須采用較大的鉆頭。

b.對干燥的軟黏土，采用中等尺寸的鉆頭效果最佳。

c.對硬土層，較小的鉆頭效果最佳，但要保證鉆頭至少比探頭外筒的直徑大１２.５ｍｍ。d.對鈣質層，最小鉆頭效果最佳，可采用特殊的切削破碎技術來實現鉆孔方向改變。

三、鉆具選擇e.對糖粒砂層，中等尺寸的鉆頭效果最佳，鑲焊硬質合金的鉆頭耐磨性最好。對這種土層，鉆機的錨固和鉆掘液是關鍵。f.對砂質淤泥，中、大尺寸的鉆頭效果較好。有時需要高扭矩來驅動鉆頭。g.對致密砂層，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。在這種土層中，向前推進較難，可較快實現控向，鉆機錨固是鉆孔成功的關鍵。e.對糖粒砂層，中等尺寸的鉆頭效果最佳，鑲焊硬質合金的鉆頭耐h.對礫石層，鑲焊小尺寸硬質合金的鉆頭效果最佳。對大顆粒卵石層，鉆進難度大，不過若卵石層間有足夠的膠結性土，則鉆進還是可行的。在礫石層中，回擴難度最大。j.對固結的巖層，使用孔內動力鉆具鉆進效果最佳。采用標準鉆頭鉆到硬質巖時，鉆機可在無明顯方向改變的條件下完成施工。h.對礫石層，鑲焊小尺寸硬質合金的鉆頭效果最佳。對大顆粒卵石四、穿越地層與設計軌跡的合理選擇水平定向鉆可承擔管線的穿越任務。鉆機性能的很好發揮，依賴于理想的地質條件和合理的軌跡設計。如果地質條件理想，穿越曲線位于黏土、亞黏土或淤泥等造漿能力好的地層，則可以適當加長穿越長度，而實際拖力不會增加太多；如果穿越曲線所在地層不理想（如流沙、鈣質層、礫石層）時，則會降低穿越成功的可能性，甚至導向孔都可能無法完成。四、穿越地層與設計軌跡的合理選擇

1、地質要求對穿越工程，必須先勘測穿越處的地質情況，對不同地層（如淤泥、黏土、亞黏土、粉土層、砂土、流沙）的穿越，需選用不同的鉆具及其配套設施。穿越段地質必須詳勘。按要求在穿越中心線兩邊各２５ｍ，沿中心線方向間隔打勘測孔，對復雜的地段，勘測孔的間距還要加密。穿越段的地質勘探應提供取樣深度、含水量、顆粒度、液性指數、塑性指數、液限、塑限、標貫擊數、承載力等參數，并提供水質報告，提供穿越地段地形圖和地質鉆探剖面圖，供設計及施工單位參考。1、地質要求

２、設計軌跡根據敷管設計標高、地層及地形情況，根據鉆桿曲率半徑、工作場地、地下管線分布情況和圖紙來設計管道埋深、管道的彎曲曲率半徑，確定定向鉆鉆進過程中鉆頭的頂角、方位角、工具面向角，計算出測定空間坐標，設計出定向鉆進的軌跡圖及對特殊地層、地段制訂特殊施工方案，并且要把常用和應急材料準備一定的庫存量，以防特殊情況的發生，保證施工各階段的順利進行。２、設計軌跡五、導向孔工藝及卡鉆的解決方法１、導向鉆孔導向鉆孔采用射流輔助鉆進方式。導向孔鉆進是通過定向鉆的高壓泥漿射流沖蝕、破碎和鉆頭旋轉切削成孔的，以斜面鉆頭來控制鉆頭方向。鉆頭內的發射器發射鉆頭的位置、頂角、深度、鉆頭的溫度、面向角、發射器內電池的狀態等參數，這些參數由地面手提定位示蹤儀接收，供操作人員能及時、準確地確定鉆頭的具體位置、深度，并隨時通過鉆機調整鉆進參數，以控制鉆頭按設計軌跡鉆進。五、導向孔工藝及卡鉆的解決方法２、斜面糾偏地面示蹤儀測量精度一般為３％～５％，測量深度為２１ｍ。當發現定向鉆進偏離設計軌跡時，通過調整鉆頭斜面的方向進行糾偏。糾偏不能太急，應按照管道的曲率半徑在幾根鉆桿的長度內完成糾偏。不要在一根鉆桿的長度內就完成所有的糾偏，以防止回拖管道過程中出現拖不動的問題。２、斜面糾偏３、卡鉆及解決方法在礫石、糖粒砂、鈣質層鉆進中，可能會出現卡鉆的現象。此時應及時調整泥漿配比，使用最大泥漿排量，并與鉆機配合，將鉆桿撤出卡鉆區。在分析卡鉆的原因后，調整泥漿配比，使用進口膨潤土，增加泥漿切力與黏度，使用扭矩大、推力大的鉆機及相匹配的鉆頭，繼續進行導向孔的鉆進。３、卡鉆及解決方法六、擴孔器選擇

當先導孔鉆至出鉆區后，需用擴孔器來擴大鉆孔，以便安裝管道。一般將鉆孔擴大至管道尺寸的１.２～１.５倍，擴孔器的拉力或推力一般要求為１７５.１Ｎ／ｍｍ（孔徑）。根據管道的尺寸和鉆機的規格可采用多級擴孔。對于不同的地層要采用不同的擴孔器，這是保證回擴成孔的關鍵。六、擴孔器選擇

當先導孔鉆至

１、快速切削型擴孔器這種類型的擴孔器對黏性大及砂土層較有效，但這種擴孔器無法破碎堅硬的巖石。２、拼合型鉆頭通孔器它是將剖開的牙輪錐形體焊接到金屬板和短的間接構件上。拼合型鉆頭通孔器是一種通用的、經濟的擴孔工具，易定做，有多種切削具類型和規格，制造時必須采取特別焊接、熱處理以及其他的保護措施，以免損壞后牙輪失落于鉆孔內。１、快速切削型擴孔器

３、錐形牙輪擴孔器這種擴孔器現在廣泛應用，應用在除巖石層以外，強度在４０ＭＰａ以內的各種地層。４、ＹＯ-ＹＯ型擴孔器這種擴孔器非常適應于非開挖施工。它在巖石崩落的地層中可以向前或向后鉆進。這種平衡式的牙輪是穩定的，而且能夠自動跟蹤先導孔。３、錐形牙輪擴孔器

七、泥漿性能與鉆孔、回拖的關系定向鉆穿越施工的鉆孔多位于地表層以下３～２０ｍ，這里土層松軟，不易形成孔洞，鉆孔易塌方。這就要求所用泥漿的護壁、控制失水性要好，以保證鉆機性能的很好發揮。由于地層結構的不同，所需泥漿性能也不相同。七、泥漿性能與鉆孔、回拖的關系泥漿作為鉆進沖洗液，它是使用優質的膨潤土和添加劑，嚴格按照比例經攪拌系統攪拌后注入孔內，具有潤滑鉆具、穩定孔壁、降低旋轉扭矩和回拉力、降低回拖管道時管道和洞壁的摩擦系數、冷卻鉆頭和發射器、攜帶土屑、減少腐蝕，固孔護管等作用。泥漿作為鉆進沖洗液，它是使用優質的膨潤土和添

對長距離穿越，泥漿的作用尤其重要。孔內缺少泥漿往往是鉆孔失敗的重要原因。為改善泥漿性能，需加入適量的添加劑，配制成不同性能的泥漿。純堿可增黏，增靜切力，調節ｐＨ值，投入純堿量一般為膨潤土量的２％（質量分數）。為了保證穿越工程的順利進行，只有切實保證泥漿的性能，才能保證穿越施工的成功。在施工中，對泥漿要注意以下幾個方面。對長距離穿越，泥漿的作用尤其重要。孔內缺少泥漿

a.認真研究地質構造圖，制訂完善的泥漿配比方案，并認真實施。對特殊地段應提前采取特殊措施，及時加入添加劑，調節好泥漿性能，盡量保證孔內狀況良好，形成良好的孔壁。b.在易塌方的地段，一方面改進泥漿的性能，另一方面，改變鉆孔和回拖工藝，盡量縮短停鉆時間，加快鉆進速度，保證鉆孔不塌方。c.加強泥漿循環。停止鉆進時，仍要注入適量泥漿，保證孔內始終存在正壓，使泥漿把孔內切削物盡量多的攜帶出來，防止沉積在孔內。a.認真研究地質構造圖，制訂完善的泥漿配比方案，并認真八、在回拖管道過程中出現管道拖不動的情況在回拖管道途中出現管道拖不動時，應及時加大鉆機拖力，將管道拖出地面。要總結拖不動的原因，審查各個工程環節及相關保障措施是否到位，并加以改善，如采用更大的擴孔器、使用進口黏土和添加劑，采用更大動力的鉆機等。八、在回拖管道過程中出現管道拖不動的情況第三章氣錘式鋼管頂管施工法第一節氣錘式鋼管頂管施工法工作原理

氣錘式鋼管頂管施工法工作原理為：以空氣為動力，驅動活塞推動沖擊設備，空氣壓縮機不斷加壓，活塞以排壓模式將沖擊力加至頂管壁到切割刀頭，切割土壤前進，進入頂管內的土壤一部分由排土孔排出，剩余土壤在到達終點后再排除。第三章氣錘式鋼管頂管施工法其后的套管則以第一根管為水平基準，如長度較長時，也可在套管外側焊一水平翼來加強穩定。采用氣錘式鋼管頂管施工法施工時對道路產生的影響最小，適用于交通繁忙路段、鐵路下方、無法拆除設施等處，如因工地條件不良，也可在最小邊長為４ｍ的工作坑內施工。頂管管徑從１５０～２０００ｍｍ皆可，頂進長度可達８０ｍ。其后的套管則以第一根管為水平基準，如長度較長時

為維持頂管水平穩定，第一根套管安裝時須保持絕對水平，以較緩慢的速度頂進至土壤中，并以土壤本身壓力來穩定管身，若對行進路線的狀況無法確認，可配合小型潛鉆設備做探鉆。為保證頂管行進準確，也可在頂管外側焊一小管，內置信號發射器，在上方可測其深度及位置。為維持頂管水平穩定，第一根套管安裝時須保持絕對第二節氣錘式鋼管頂管施工流程氣錘式鋼管頂管施工流程如圖５-５所示。第二節氣錘式鋼管頂管施工流程氣錘式鋼管頂管施工流程如圖第三節氣錘式鋼管頂管施工方法一、頂管施工法施工順序1、開動空壓機。2、打開氣閥，慢激活氣錘。3、觀察垂直度，慢慢增加氣錘的動力。4、打完第一根鋼管后，氣錘與鋼管卸開。二、排土頂管在推進完成要排土時，視土壤及工地情況，可采用下列方式排土。第三節氣錘式鋼管頂管施工方法

定向鉆施工法課件定向鉆施工法課件

第二章定向鉆施工法

定向鉆施工法也稱為往復式潛鉆施工法，簡稱ＨＤＤ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇ）。它是指無法以傳統開挖、推進的方式及作業人員無法進入工作區，須用機械方法來進行鉆掘、排土、清渣及方向控制，并同時在擴孔后將各種管材埋入地下的施工方法。第二章定向鉆施工法定向鉆施工法定向鉆施工法的優點如下：a.需要的作業空間小，對交通影響小。b.采用機械化施工，施工迅速，工期短。c.減少因施工發生的路面下陷及房屋龜裂。d.對已有埋設物的障礙處理減至最小限度。e.所需開挖空間少，安全防護容易。f.工人不需進入危險區作業，可保護工人安全。g.對市民生活影響小，在人口密集地區尤為明顯。h.適合穿越鐵路、公路、高速公路、機場跑道、河流、湖泊等處的埋管施工。定向鉆施工法的優點如下：第一節定向鉆施工法工作原理定向鉆施工法工作原理為：鉆頭先噴射高壓水柱將泥土松開，鉆桿再施轉前進；采用高科技制造的鉆頭可擊碎直徑為３００ｍｍ以下的石塊，鉆桿在最小彎曲半徑為３３ｍ內可３６０°調整其行進方向；采用無污染的天然粘土細粉作為潤滑劑，混合在水柱中噴入土壤，不但有潤滑作用且可穩固孔道壁，將拉管時的摩擦力降至最低，日后泥漿形成一圈干燥的黏土裹覆管線。第一節定向鉆施工法工作原理定向鉆施工法工作原理為鉆頭內裝有精確的導向及信號發射器，當其在地下潛鉆時，地面上的接收器可由其電磁波顯示鉆頭所在位置及深度，進而可轉繪成精確的地下管線圖表。整個施工過程最少僅需控制操作人員及探測指揮人員共３人，可同時埋設多條管線，并減少開挖施工所造成的影響交通及環保問題。鉆頭內裝有精確的導向及信號發射器，當其在地下潛鉆時，無論是大型還是中、小型水平定向鉆，其基本結構都包括主機、鉆具、導向系統、泥漿系統以及智能輔助系統。一、主機主機的動力系統一般為柴油發動機。柴油發動機的功率是衡量鉆機施工能力的指標之一。鉆機在鉆進、回拖過程往往需要鉆機以恒定的荷載運行，因此發動機的連續功率顯得更為重要。第二節水平定向鉆的基本結構無論是大型還是中、小型水平定向鉆，其基本結構都包括主為了降低勞動強度、提高勞動效率，主機一般裝備了鉆桿自動裝卸裝置：鉆進時，鉆機自動從鉆桿箱中取出鉆桿，旋轉加接到鉆桿柱上；回拖時，過程正好相反。有的還裝備了潤滑油自動涂抹裝置，對鉆桿連接頭螺紋的潤滑有助于延長鉆桿的壽命。為了降低勞動強度、提高勞動效率，主機一般裝備了鉆桿自鉆機在工作中應完全固定。如果主機在鉆進、回拖過程中發生移動，一方面有可能造成發動機的損壞，另一方面會降低推力或拉力，造成孔內功率損失。目前最新型的鉆機都裝備有自動液壓錨固系統，靠自身功率把錨桿鉆入土層。在干燥土層一般用直錨桿，在潮濕土層用螺旋錨桿。鉆機在工作中應完全固定。如果主機在鉆進、回拖過程中發

二、鉆具定向鉆鉆具包含鉆桿、鉆頭和擴孔器。鉆桿應當有足夠的強度，以免扭折、拉斷，又要有足夠的柔性，這樣才能鉆出彎曲的孔道。在長距離鉆孔中，鉆桿的長度直接影響鉆進效率，特別是在采用有線導向時，長鉆桿使鉆桿連接次數減少，明顯節約總連接時間。二、鉆具

鉆頭一般為楔形。在前進過程中，若鉆頭不斷旋轉，則鉆進軌跡為直線。當鉆頭想繞過障礙物或以一定曲率半徑前進時，鉆頭停止轉動，使楔面停留在某一角度再推進，這樣，鉆頭就以與楔面相背的方向前進。鉆頭上通常有噴嘴，泥漿高速從噴嘴噴出，對土層進行沖刷。鉆頭一般為楔形。在前進過程中，若鉆頭不斷旋轉，則鉆進對不同土層，應選用不同的鉆頭。在較軟的黏土中，一般選用較大尺寸的鉆頭，便于在推進過程改變方向。在較硬的鈣質層中，選用較小的鉆頭。若在硬巖鉆進，則要選用特殊的鉆頭，如鑲焊小尺寸硬質合金鉆頭。對不同土層，應選用不同的鉆頭。在較軟的黏土中，一般選擴孔器種類繁多，不同的擴孔器適用不同土層。如：凹槽狀擴孔器適用于沙地和含有巖石的緊密沙地，而在黏性高的黏土中運行則容易變成球狀；桿狀擴孔器適用于硬土層、黏土層，但無法在巖石層或卵石地層有效運行。擴孔器種類繁多，不同的擴孔器適用不同土層。如：凹槽狀

三、導向系統導向系統包括無線導向系統和有線導向系統。

無線導向系統由手持式地表探測器和裝在鉆頭里的發射器組成。探測器通過接收鉆頭發射的電磁波信號判斷鉆頭的深度、楔面傾角等參數，并同步將信號發射到鉆機的操作臺顯示器上，以便操作人員及時調整鉆進參數，控制鉆進方向。三、導向系統在穿越河流、湖泊時，由于地面行走困難或鉆孔深度太深，電磁波信號難以接收，這時就必須使用有線導向系統，發射器通過鉆桿后接電纜把信號傳給操作臺。由于電纜必須由人工通過鉆桿一根根搭接起來，因此有線導向儀的使用相當耗費時間。在穿越河流、湖泊時，由于地面行走困難或鉆孔深度太深，

四、泥漿系統泥漿系統是保證擴孔以及順利回拖管道的重要設備。膨潤土、水以及添加劑等在泥漿罐里充分攪拌混合后，通過泥漿泵加壓，經過鉆桿（中空）從鉆具噴嘴噴出，沖刷土層并把鉆屑帶走，起到輔助鉆進的作用。鉆進時，泥漿可冷卻孔底鉆具，以免鉆具過熱而磨損。四、泥漿系統泥漿的另一重要作用是在回拖管道時降低管壁與孔壁之間的摩擦力。在理想狀態時，鉆桿是懸浮在泥漿中被拉出。因此在實際工程中，若鉆孔成型好，則管道所需的拉力往往比預料的要小得多。另外，泥漿在鉆孔內凝固后可以起到穩定孔壁的作用。泥漿的另一重要作用是在回拖管道時降低管壁與孔壁之間的五、智能輔助系統鉆機的智能輔助系統近幾年發展很快。在預先輸入地下管線的走向及障礙物位置、鉆桿類型、鉆進深度、進出口位置、管道允許彎曲半徑等參數后，鉆進軟件可以自動設計出一條最理想的路徑，包括入土角、出土角、每根鉆桿的具體位置等，在實際工程中可以根據實際情況調整。五、智能輔助系統

第三節制訂定向鉆施工計劃

雖然每個工程的情況不同，但水平定向鉆掘設備具備了各種不同尺寸與規格的鉆具，鉆挖管徑從５０ｍｍ至２０００ｍｍ，長度從幾米至１２５０米，拉力可達７５０ｋＮ。制訂定向鉆施工計劃時應注意以下事項：第三節制訂定向鉆施工計劃雖然每個工程的情況不同

一、位置與路徑位置與路徑是影響計劃與執行定向鉆工程最重要的因素。例如城市及鄉村因位置狀況完全不同，其施工計劃也完全不同。在做施工計劃時，須先了解要穿越的是何種類型障礙，例如河流、公路、鐵路或機場跑道等。一、位置與路徑二、預埋物（管道）事先要知道所要埋設管道的種類、尺寸、數量以及功能，需知道是何種材料（塑料管或鋼管等）。因為不同的材料，管件受地表壓力或因地心引力會產生特殊的傾斜角度，這也是考慮的重點。目前，燃氣輸配的管道有鋼管，ＰＥ管和鑄鐵管。鑄鐵管采用承插式和機械接口，加上本身柔性差，不適合用定向鉆敷設。鋼管、ＰＥ管既可拉又可彎，適合用于定向鉆施工，其中盤卷ＰＥ管最為理想。二、預埋物（管道）

三、鉆掘長度依據地質狀況、鉆掘裝置與設備，也是鉆掘長度設計的考慮重點。四、位置限制該區域的地質情況，例如附近構筑物的狀況報告，這些信息包含以下內容：a.已有管線：在鉆孔線路或鉆孔設施附近，任何地下的管件、管道、電纜線或其他埋設物的詳細信息。b.計劃管線：在鉆孔線路或鉆孔設施附近，任何規劃將埋設的地下管件、管道、電纜線或其他埋設物的詳細信息。三、鉆掘長度

c.計劃建筑物：規劃將興建的建筑物、橋梁、隧道、河流拓寬、疏浚或港灣建設等建筑物的詳細信息。

d.施工區域歷史資料：包括施工區域構筑物資料或土地使用情形的歷史信息，尤其是該區域有鉆掘過又回填的舊有信息。

e.地形考察：地形考察包括已存在的構筑物及既有設施等，鉆掘線路上的既有設施也是鉆掘前應考慮的因素之一，這些因素會影響到鉆掘的進入點、出口點以及定向鉆鉆孔的整個輪廓。

c.計劃建筑物：規劃將興建的建筑物、橋梁、隧道、河f.地質勘測資料：地質勘測非常重要，地質情況決定了鉆孔工藝的可行性。通常所需的地質報告要非常接近鉆孔路線，但并不一定是延著定向鉆施工路線一一取得。這份報告須陳述取得重點地段的地質的實際位置與方法，并詳述此一重點地段地質的樣本，至于所需重點地段地質的數量與深度，則取決于鉆掘的長度及所經過的線路。重點地段地質取樣的深度需比計劃定向鉆掘的深度還要深。這份詳細而廣泛的地質報告是鉆掘計劃中最重要的信息。f.地質勘測資料：地質勘測非常重要，地質情況決定了鉆孔工藝的

除了上述信息外，在制訂定向鉆施工計劃時尚有一些施工上的限制必須留意，如表５-１所示。除了上述信息外，在制訂定向鉆施工計劃時尚有一

當完成位置考察后，則鉆掘的輪廓也就大致完成，一般鉆掘輪廓圖會標示出進入點角度、鉆掘曲率及出口點的角度。鉆掘曲率是依據鉆掘長度、深度、預埋管種類、直徑、材質等因素而決定。當完成位置考察后，則鉆掘的輪廓也就大致完一、入鉆區域與裝備因為在工作區域須放置一些重裝備，因此合適的通路是非常重要的。在鉆掘機組側須預留車輛進出通道，在管件側預留車輛通道有助于工程的進行。如果無法預留通路則可采用輪流施工的方式。大型的定向鉆工程須使用１６０ｔ的重型傳動齒棒及齒輪設備、消聲柴油發電機組、泥漿混合及回收裝置、控制室、鉆孔工具、導桿、鉆頭及擴孔器等，所有的裝備須有條不紊地安置在工作現場。第四節定向鉆施工方法及施工流程一、入鉆區域與裝備第四節定向鉆施工方法及施工流

２、陰極保護的方法（１）外加電流陰極法利用外部直流電源取得陰極極化電流來防止金屬遭受腐蝕的方法，稱為外加電流陰極保護。此時，被保護的金屬接在直流電源的負極上，而電源的正極則接輔助陽極，如圖８-４所示。通常對長輸管線、穿越鐵路的城市燃氣管道采用此法保護。２、陰極保護的方法

在鉆掘工具及輔助工具送達工作區域時，所有施工規劃及準備工作應先完成，包括準備７ｍ3／ｈ和３５ｍ3／日的干凈水源（無污染、無鹽分），此為最基本的要求。混合皂土（鉆掘液）的水量需求會因預埋管尺寸及地質情況的不同而不同。工作區域如果無天然或既有的堅固地基，則必須放置鋼板，或利用堅硬的碎石鋪地，或用圍籬圍一小塊堅固的地表供機具安置使用。在鉆掘工具及輔助工具送達工作區域時，所有施工規劃及準

在進入端（機具端）需最少９００ｍ2的工作范圍，此一工作范圍并不一定是正方形，但必須有一邊最少是１５ｍ寬，入鉆區域工作平臺布置如圖５-１所示。二、出鉆區域出鉆區（管件端）在鉆掘出口點需一塊接近１５ｍ×１５ｍ的工作區域，并在出口點挖掘一個泥漿（鉆掘液加泥沙）池及預留固定預埋管線的滾輪所需的空間。出鉆區域工作平臺布置如圖５-２所示。在進入端（機具端）需最少９００ｍ2的

定向鉆施工法課件三、挖坑在完成所有施工位置勘測后，即可確定鉆掘進入點并挖掘進入坑，并將挖出的土方堆放在施工范圍外。此外，泥漿池也應在機具端施工區域內先行挖妥。一般泥漿池的大小約為１５０３ｍ。在出鉆區域的出口坑及泥漿池，可在鉆頭到達出口時挖掘。三、挖坑

四、路線引導較早的鉆掘線路追蹤設備是校準器。校準器是由沒有磁性的不銹鋼外殼及內裝地下洞穴位置追蹤系統所組成。新型的導引系統則利用“磁性導引系統”監控鉆頭的位置，鉆頭的水平及豎直方位會通過位于鉆桿內的電纜線直接傳給鉆掘機控制室。這些信息通過導引系統的計算機顯示出來，這些信息在鉆孔過程會一直回饋，以便隨時修正鉆頭位置，使鉆頭能依既定路線鉆出最正確的孔。四、路線引導連接“磁性導引系統”及“導引系統計算機”的ＰＶＣ包覆電纜線卷放在一個防熱的套筒內，并依鉆掘長度的增加而增加。在施工過程中，每增加每一段鉆桿時，會先切斷電纜，待鉆桿安裝好后即重新連上。“磁性導引系統”的信息是由隨時提供直流電流的通信線所傳遞，經由“磁性導引系統”傳回的信息可完全排除原有埋設電纜管線或其他構筑物產生的干擾信號。連接“磁性導引系統”及“導引系統計算機”的ＰＶＣ包

五、出口當鉆頭鉆出出口點時，可取下鉆頭，并在鉆桿上換裝擴孔器。六、擴孔

為成功的埋設管線，在鉆孔后必須擴孔。將擴孔器裝在鉆桿的頭部，擴孔器由鉆掘機組以旋轉方式沿已形成的鉆孔回拉。回拉時鉆掘液泵也會通過鉆桿提供鉆掘液給擴孔器，擴孔器會使用本身的噴嘴噴出鉆掘液，這些鉆掘液不但有潤滑及暫時支撐已擴大孔徑的效果，而且會與擴孔過程中所刮下土坯混合，一起流出到兩端的泥漿坑。五、出口

這些泥漿在坯出口點會被集中到泥漿池，在鉆掘機組端（入口點）則會馬上被分離再回收利用。為確保鉆孔中隨時有鉆桿，當在鉆掘機組端取下一支鉆桿時，會在擴孔器后面（出口點）增加一支鉆桿。擴孔過程如圖５-３所示。這些泥漿在坯出口點會被集中到泥漿池，在鉆掘機組端（

七、擴孔器擴孔器的形狀是一個在切割面焊有切割牙的圓筒，圓筒上裝有鉆掘液噴嘴。擴孔器可依地質狀況及孔徑大小而調整，當擴孔器抵達進入坑時就會從鉆桿上拆除。假如擴孔一次無法達到預定管徑需求時，則可依上述擴孔程序重復進行擴孔。一般而言，擴孔的孔徑須比預埋管的外徑大３５％，這樣可以避免預埋管道在回拉過程中的阻礙。鉆掘液（泥漿）會提供地下孔可以抵抗地面壓力的液壓，替代地下孔在擴孔過程中所減少的土壤，當管道回拉并敷設完成后，則管道就會取代由進入坑或出口坑溢出的泥漿。七、擴孔器

八、管道回拉在擴孔器的尾端固定一只旋軸，并將管道連接在旋軸上，出鉆區域的工程師在重復檢查完每個環節是穩固的及活動部分可以旋轉之后，即可用對講機通知入鉆區域的工程師。在鉆掘機的回拉下，擴孔器進入出口坑，在此之前先使用泵將鉆掘液經由鉆桿送進擴孔器，以確定擴孔器中所有的噴嘴都是暢通的，通過連續的泵壓力、旋轉及控制即可進行管道的安裝，當所有的鉆桿在鉆掘機端一一被取下后，管道就完成了安裝。當擴孔器穿過地下孔抵達鉆掘機側時，操作人員必須謹慎控制旋轉扭力及鉆掘機的拉力負載，以確保管道不被拉壞。八、管道回拉九、鉆掘信息有關長度、深度及穿越位置等定向鉆穿越的信息，會在鉆孔時一一記錄。這些精確的記錄會被繪制在鉆掘竣工圖中，以確保日后此管道不會被挖掘。當管道安裝完成后，施工場地應一一復原。九、鉆掘信息十、環境保護定向鉆工程中應注意的環保問題是鉆掘液（泥漿）及被挖出的土壤的回收問題。為了減少廢棄物產出量，泥漿應被回收及再利用，而泥漿回收的費用則取決于工地現狀，尤其是入鉆區域和出鉆區域的交通狀況。此外，泥漿是天然物質并非人工化學合成物，不會像一般的有毒化學合成物那樣污染環境。十、環境保護十一、定向鉆施工流程圖

定向鉆施工流程如圖５-４所示。

十一、定向鉆施工流程圖

定向鉆施第五節定向鉆施工中常見問題及解決措施一、鉆機錨固若鉆機在施工中如錨固不好，則鉆進、回拖管道過程中易造成事故發生。在鉆機錨固前，要對錨固區域用儀器進行地下管線檢測，防止將錨桿打在地下管線上。合理的鉆機錨固是順利完成鉆進及回拖管道的前提，鉆機錨固的好壞反映了鉆機在鉆進和回拖時利用本身功率的能力。第五節定向鉆施工中常見問題及解決措施一、鉆一臺鉆機功率再大，若錨固不好，鉆機在定向鉆孔中會發生移動，這樣會導致鉆機無法按預定的計劃完成鉆進工作。在回拖管道時，如錨固不好，鉆機移動，需進一步錨固，從而導致了管道有可能拖不動，進一步加大鉆機拖力，又會出現鉆機的全部功率作用在鉆機機身上，容易發生設備破壞和人員傷亡的事故。一臺鉆機功率再大，若錨固不好，鉆機在定向鉆孔中二、信號接收在鉆進過程中，由于地磁信號強（建筑物、高架橋屏蔽作用）定向信號可能無法接收。在這種情況下，依靠在信號消失之前的鉆進斜率與點數在鉆桿上做標記進行自鉆。在自鉆過程中，由鉆桿上的標記及計算鉆桿的斜率來完成鉆進，直至信號出現為止。二、信號接收

三、鉆具選擇鉆頭是定向的重要工具之一。對于不同的土層，要采用不同的鉆頭，這樣才能防止卡鉆的出現。

a.對淤泥質黏土，必須采用較大的鉆頭。

b.對干燥的軟黏土，采用中等尺寸的鉆頭效果最佳。

c.對硬土層，較小的鉆頭效果最佳，但要保證鉆頭至少比探頭外筒的直徑大１２.５ｍｍ。d.對鈣質層，最小鉆頭效果最佳，可采用特殊的切削破碎技術來實現鉆孔方向改變。

三、鉆具選擇e.對糖粒砂層，中等尺寸的鉆頭效果最佳，鑲焊硬質合金的鉆頭耐磨性最好。對這種土層，鉆機的錨固和鉆掘液是關鍵。f.對砂質淤泥，中、大尺寸的鉆頭效果較好。有時需要高扭矩來驅動鉆頭。g.對致密砂層，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。在這種土層中，向前推進較難，可較快實現控向，鉆機錨固是鉆孔成功的關鍵。e.對糖粒砂層，中等尺寸的鉆頭效果最佳，鑲焊硬質合金的鉆頭耐h.對礫石層，鑲焊小尺寸硬質合金的鉆頭效果最佳。對大顆粒卵石層，鉆進難度大，不過若卵石層間有足夠的膠結性土，則鉆進還是可行的。在礫石層中，回擴難度最大。j.對固結的巖層，使用孔內動力鉆具鉆進效果最佳。采用標準鉆頭鉆到硬質巖時，鉆機可在無明顯方向改變的條件下完成施工。h.對礫石層，鑲焊小尺寸硬質合金的鉆頭效果最佳。對大顆粒卵石四、穿越地層與設計軌跡的合理選擇水平定向鉆可承擔管線的穿越任務。鉆機性能的很好發揮，依賴于理想的地質條件和合理的軌跡設計。如果地質條件理想，穿越曲線位于黏土、亞黏土或淤泥等造漿能力好的地層，則可以適當加長穿越長度，而實際拖力不會增加太多；如果穿越曲線所在地層不理想（如流沙、鈣質層、礫石層）時，則會降低穿越成功的可能性，甚至導向孔都可能無法完成。四、穿越地層與設計軌跡的合理選擇

1、地質要求對穿越工程，必須先勘測穿越處的地質情況，對不同地層（如淤泥、黏土、亞黏土、粉土層、砂土、流沙）的穿越，需選用不同的鉆具及其配套設施。穿越段地質必須詳勘。按要求在穿越中心線兩邊各２５ｍ，沿中心線方向間隔打勘測孔，對復雜的地段，勘測孔的間距還要加密。穿越段的地質勘探應提供取樣深度、含水量、顆粒度、液性指數、塑性指數、液限、塑限、標貫擊數、承載力等參數，并提供水質報告，提供穿越地段地形圖和地質鉆探剖面圖，供設計及施工單位參考。1、地質要求

２、設計軌跡根據敷管設計標高、地層及地形情況，根據鉆桿曲率半徑、工作場地、地下管線分布情況和圖紙來設計管道埋深、管道的彎曲曲率半徑，確定定向鉆鉆進過程中鉆頭的頂角、方位角、工具面向角，計算出測定空間坐標，設計出定向鉆進的軌跡圖及對特殊地層、地段制訂特殊施工方案，并且要把常用和應急材料準備一定的庫存量，以防特殊情況的發生，保證施工各階段的順利進行。２、設計軌跡五、導向孔工藝及卡鉆的解決方法１、導向鉆孔導向鉆孔采用射流輔助鉆進方式。導向孔鉆進是通過定向鉆的高壓泥漿射流沖蝕、破碎和鉆頭旋轉切削成孔的，以斜面鉆頭來控制鉆頭方向。鉆頭內的發射器發射鉆頭的位置、頂角、深度、鉆頭的溫度、面向角、發射器內電池的狀態等參數，這些參數由地面手提定位示蹤儀接收，供操作人員能及時、準確地確定鉆頭的具體位置、深度，并隨時通過鉆機調整鉆進參數，以控制鉆頭按設計軌跡鉆進。五、導向孔工藝及卡鉆的解決方法２、斜面糾偏地面示蹤儀測量精度一般為３％～５％，測量深度為２１ｍ。當發現定向鉆進偏離設計軌跡時，通過調整鉆頭斜面的方向進行糾偏。糾偏不能太急，應按照管道的曲率半徑在幾根鉆桿的長度內完成糾偏。不要在一根鉆桿的長度內就完成所有的糾偏，以防止回拖管道過程中出現拖不動的問題。２、斜面糾偏３、卡鉆及解決方法在礫石、糖粒砂、鈣質層鉆進中，可能會出現卡鉆的現象。此時應及時調整泥漿配比，使用最大泥漿排量，并與鉆機配合，將鉆桿撤出卡鉆區。在分析卡鉆的原因后，調整泥漿配比，使用進口膨潤土，增加泥漿切力與黏度，使用扭矩大、推力大的鉆機及相匹配的鉆頭，繼續進行導向孔的鉆進。３、卡鉆及解決方法六、擴孔器選擇

當先導孔鉆至出鉆區后，需用擴孔器來擴大鉆孔，以便安裝管道。一般將鉆孔擴大至管道尺寸的１.２～１.５倍，擴孔器的拉力或推力一般要求為１７５.１Ｎ／ｍｍ（孔徑）。根據管道的尺寸和鉆機的規格可采用多級擴孔。對于不同