定向--挖法知識介紹
發布時間：2014-02-25 共1頁
早在公元1600年前后，中國四川就出現了穿越河流的竹制鹵水管道。1888年美國曾使用浮筒浮運的方法敷設過水下管道。定向鉆鋪管技術是國外八十年代發展起來的一項先進的管道鋪設技術。該項技術是國際上廣為采用的一項先進的非開挖技術，它通過在土層下定向鉆孔，斜拉工藝，在不開挖路面的條件下完成敷管工程。而不必象以往頂管必須開挖頂管機坑，具有工效高、造價低等特點，現國外已廣為采用。現在可以廣泛應用于市政、電信、電力、燃氣、給水等管線的建設中，九十年代后期開始進入中國。在非開挖技術行業中，定向鉆進一直是主要的增長領域。目前，在天然氣、自來水、電力和電信部門定向鉆進已是一種普通的施工工藝，最近由于在施工精度上的改善，定向鉆進也被用于污水管和其它重力管線的鋪設。
定向鉆敷設管道只需在需要敷設管道的地段兩端開挖2×1m見方的兩個工作坑，通過定向鉆現在兩個工作坑之間鉆制導向孔，通過擴孔器將導向孔回擴至需要的孔徑，然后將需要敷設的管道在定向鉆的拉力下，通過擴制好的孔洞由一個工作坑回拉至另外一個工作坑。由此，在只開挖兩個工作坑的情況下即可完成管道的敷設。
定向鉆施工法：
施工時，按照設計的鉆孔軌跡（一般為弧形），采用定向鉆進技術先施工一個近似水平的先導孔，隨后在鉆桿端部換接直徑的擴孔鉆頭和直徑小于擴孔鉆頭的待鋪管線，在回拉擴孔的同時，將待鋪設管線拉入鉆孔，完成鋪管作業。有時根據鉆機的能力和待鋪設管線的直徑小，可先專門進行一次或二次擴孔后再回拉管線。
鉆孔軌跡可以是直的，也可以是逐漸彎曲的。在導向繞過障礙物，或穿越高速公路、河流和鐵路時，鉆頭的方向可以調整。鉆孔過程可在預先挖好的發射坑和接受坑之間進行，也可在安裝鉆機的場地，以小角度直接從地表鉆進。工作管或導管的鋪設通常分兩步進行。首先是沿所需的軌跡鉆導向孔，然后回擴鉆孔以加孔徑適應工作管的要求。在第二步即回拖過程中，工作管通過旋轉接頭與擴孔器連接，并隨著鉆桿的回拖拉入擴了的鉆孔中。在復雜地層條件下、或孔徑需增加很時，可采用多級擴孔的方法將孔徑逐步擴。
在型設備中，多數工作是通過鉆桿回轉完成的，設備的扭矩與軸向給進力和回拖力一樣重要。對小型設備，通常是先鉆一個導向孔，然后再將孔徑擴至所需的尺寸，同時將管道隨擴孔器拉入，此時使用鉆進液有助于破巖、潤滑和冷卻鉆頭。在鉆進巖石或其它硬地層時，也可用鉆進液驅動孔底“泥漿馬達”，在這種情況下，需要很高的鉆進液流速。膨潤土／水的混合物是常用的鉆進液或“泥漿”，它能使攜帶的巖屑處于懸浮狀態，并能通過循環系統過濾。導向孔施工完成后，觸變泥漿可保持孔壁的穩定，以便于回擴。工作管或導管一般為聚乙烯管或鋼管，在擴孔的同時跟在擴孔器后一起撿入。
一些鉆進系統被設計用于無水或鉆進液的干式鉆進工藝，其操作更簡單，廢棄物少，不需要太多的現場設備；但要受到鋪管尺寸和地層條件的限制。
鉆機可致分為兩類：地表發射的和坑內發射的。地表發射鉆機通常為履帶式，可依靠自己的動力自行走進入工地。鋪設新管時它們不需要發射坑和接受坑，但管線連接時仍需要開挖。如果要求在地下相同深度連接其它管線，則可能會造成新管的開頭幾米廢棄。
坑內發射鉆機在鉆孔的兩端都需要挖坑，但可在空間受限的地方操作。一些設計更緊湊的鉆機的發射坑，可只比接管所需的坑稍一點就行。鉆桿單根的長度受坑的尺寸限制，這可能對鋪設速度和鉆桿成本造成影響。
根據鉆進地層的類型，選擇定向鉆機的能力可有很不同。通常，均質粘土地層最容易鉆進；砂土層要難一些，尤其是其位于地下水位之下或沒有自穩能力時；礫石層中鉆進會加速鉆頭的磨損。不帶沖擊作用或泥漿馬達的標準型鉆機，一般不適用鉆進巖石或堅硬夾層，因為一旦遇到此類障礙物，鉆頭會無法進尺或偏離設計軌跡。
無江河的穿越技術是提高管道施工技術水平的重要因素。型水平定向鉆穿越機成功解決了長距離輸送管道穿江越河施工的難題。如：位於河南省溫縣與博愛縣交界處的沁河定向鑽穿越工程全長1136．15米，穿越深度22米，是西氣東輸定向鉆穿越工程中地質條件最差、穿越距離最長、施工難度及風險最的一次河流穿越。管道職工操縱目前世界上最的ＤＤ－９９０水平定向鑽機，經過近一個月的日夜奮戰，將重８００餘噸的鋼管從２２米深的地層中牽引出來並與西氣東輸主管道實現連通。
開挖定向鉆水平穿越的優點，在于它很容易達到設計埋深，防腐層不易被破壞，能保證使用壽命，不改變河床的地質結構，不破壞堤及兩岸的地形地貌，不影響正常的航運和水面作業，而且工期短，耗資少，是當今世界最流行的無污染環保型穿越方法。
