市政油氣管道工程水平定向鉆簡介穿越施工分為二個階段第一階段是按照設計曲線盡可能準確的鉆一個導向孔；第二階段是將導向孔進行擴孔，并將產品管線（一般為鋼管，PE管道，光纜套管）沿著擴大了的導向孔回拖到導向孔中，完成管線穿越工作。2市政油氣管道工程水平定向鉆簡介鉆導向孔3市政油氣管道工程水平定向鉆簡介預擴孔4市政油氣管道工程水平定向鉆簡介回拖管道5市政油氣管道工程水平定向鉆簡介水平定向鉆施工的特點：1．定向鉆穿越施工具有不會阻礙交通，不會破壞綠地，植被，不會影響商店，醫院，學校和居民的正常生活和工作秩序，解決了傳統開挖施工對居民生活的干擾，對交通，環境，周邊建筑物基礎的破壞和不良影響。2．現代化的穿越設備的穿越精度高，易于調整敷設方向和埋深，管線弧形敷設距離長，完全可以滿足設計要求埋深，并且可以使管線繞過地下的障礙物。6市政油氣管道工程水平定向鉆簡介3．城市管網埋深一般達到三米以下，穿越河流時，一般埋深在河床下9—18米，所以采用水平定向鉆機穿越，對周圍環境沒有影響，不破壞地貌和環境，適應環保的各項要求。4．采用水平定向鉆機穿越施工時，沒有水上、水下作業，不影響江河通航，不損壞江河兩側堤壩及河床結構，施工不受季節限制，具有施工周期短人員少、成功率高施工安全可靠等特點。5．其它施工方法比較，進出場地速度快，施工場地可以靈活調整，尤其在城市施工時可以充分顯示出其優越性，并且施工占地少工程造價低，施工速度快。6．大型河流穿越時，由于管線埋在地層以下9—18m，地層內部的氧及其他腐蝕性物質很少，所以起到自然防腐和保溫的功用，可以保證管線運行時間更長。7市政油氣管道工程水平定向鉆簡介水平定向鉆機系統組成各種規格的水平定向鉆機都是由鉆進系統、動力系統、控向系統、泥漿系統、鉆具及附助機具組成，只是采取了不同的安裝方式或結構，它們的一般結構及功能介紹如下：1

鉆進系統：2

動力系統：3

控向系統：4

泥漿系統：5

鉆具及輔助機具

8市政油氣管道工程水平定向鉆簡介9市政油氣管道工程水平定向鉆簡介第二章

施工設計和施工前的準備非開挖穿越施工的關鍵是作好穿越曲線即導向孔曲線的設計和地質勘察。穿越曲線的設計和施工受許多因素的制約，其中最主要的是施工現場的地上和地下條件，地上條件包括地形，地貌以及周圍建筑物，道路，河流等；地下情況包括原有地下管道，地下水和地質結構等，因此，在穿越曲線設計和施工之前必須進行詳細的現場勘察，取得第一手的地質資料，為編制施工方案和計算工程造價提供依據。10市政油氣管道工程水平定向鉆簡介1．1現場勘察內容包括：1.原有地下管線及設施的直徑和埋深，原有電纜線路的走向等情況，并在地面作好標記。一般的城市檔案館或測繪院有檔案可查。2.穿越地層的土質類型，含水量，透水性，巖石硬度，含卵石或礫石的比例等情況。這些資料可以通過查找有關資料，開挖探孔或鉆探的方式取得，以便為設計曲線走向和深度提供依據。地勘要求和項目見相應的設計規范和標準。例如：《油氣田及管道巖土工程勘察規范》（SY/T0053—2004）；《巖土工程勘察規范》（GB50021—2001）；制定出相應的該項目的《巖土工程勘察統一技術規定》等。11市政油氣管道工程水平定向鉆簡介勘查報告的主要內容如下1)地表測量：2）土工測量：3）地下測量：

12市政油氣管道工程水平定向鉆簡介第二節鉆孔線路的設計方法鉆進曲線的設計，可以根據施工的要求和實測資料，預先規劃出一條理想的鉆進路徑。通常這些要求和資料包括：1．最小地面覆蓋厚度、鉆頭入土（地）/出土角度，所選機器的型號，鉆桿的長度和最小曲率半徑，這些資料決定了工程中需要鉆桿的數量，保證鉆桿的最小轉彎限制。13市政油氣管道工程水平定向鉆簡介2．待裝管線的直徑、一次鋪設的管線成組根數、管線允許的最小曲率半徑以及泥土的類型、導向孔和擴孔器的形式和直徑，這些資料可確保待安裝的管線不至于受力過度、所備鉆液的配比是否適當或是否足夠。3．水，河道或水渠、道路、橋涵或其他地面障礙物的資料；公用設施管線性質、水平位置、垂直深度和離計劃路徑的左右方位、管線的直徑及所需要的最小凈空，這些資料是保證施工過程中安全施工的可靠保證。14市政油氣管道工程水平定向鉆簡介當我們知道了穿越長度，深度，入土角度和出土角度，管道曲線造斜半徑，管道材質和直徑，壁厚等參數后，也可以手工進行鉆孔曲線的設計和校正。穿越曲線一般有五段組成，有時簡化為三段：如圖直線段和造斜段、水平直線段和出土及造斜段，如下圖：15市政油氣管道工程水平定向鉆簡介典型的穿越曲線16市政油氣管道工程水平定向鉆簡介主要參數選擇鉆頭入土角α一般選擇8—15度為好，管徑大選小角度。鉆頭出土角，一般選5—10度為合適。R1和R2主要由鉆桿的曲率半徑和待鋪設管線的允許彎曲半徑決定。若是PE管道，主要參考鉆桿的允許曲率半徑，若是鋼管時，一般取R≥800--1200d，d為待鋪管線的直徑（毫米）曲率半徑選擇是否正確，可以從鋼材的各項性能參數計算得到驗證。17市政油氣管道工程水平定向鉆簡介鉆孔穿越曲線設計的一般原則：鉆進曲線設計和規劃是成功穿越鉆進最重要的因素之一，尤其要重視以下的原則，保證安全施工：1．在作鉆進規劃時，計劃導向孔離地下公用管線或其它障礙物的最小凈空是非常重要的。因為擴孔器必定穿過整個鉆孔，足夠的凈空是非常重要的。同時，也允許鉆頭在定位時有點偏差。2．鉆進規劃軟件考慮到了鉆桿和管線的曲率半徑因素，以便提供規劃鉆進路徑要求的數據；要注意的是：鉆頭的入土點和出土點的地面的標高情況，對曲線的布局有一定的改變。18市政油氣管道工程水平定向鉆簡介3.當穿越河流時，要保證管道在河底的一定埋深，根據河道的級別和水量，河床結構和地質情況，一般要求在穩定河床下6--12米深，當然，還要看具體的地質地層情況和河道管理部門的要求，選擇合適的穿越層位也很關鍵，盡量選擇容易成孔的層位。4.要對周圍環境和交通走向進行詳細的了解和勘察，尤其大型管道項目，需要大型鉆機進行施工，所以，設計時要考慮穿越設備的進出場道路情況，要能夠保證鉆機設備的安全進入和撤離，同時要兼顧管道預制場地的情況。19市政油氣管道工程水平定向鉆簡介第一節典型的場地布置

1.1鉆機場地布置鉆頭入土點是定向鉆施工的主要場所，鉆機就布置在該側，所以施工占地比較大，大型鉆機的最小占地為50×40M，小型鉆機要15*10米左右，當然也可以根據現場的實際情況作相應調整，以便盡量減少占地面積。重點考慮鉆機運輸車輛的進出和道路狀況，根據鉆機和管徑大小，找到合適的取水地點，一般采用河水或打井取水的方法解決，也要考慮合適的泥漿儲存坑。20市政油氣管道工程水平定向鉆簡介21市政油氣管道工程水平定向鉆簡介1.2管道預制場地

鉆頭出土點一側主要作為管道焊接場地，在出土點應有一塊的場地作為預擴孔、回拖時接鉆桿和安裝其他設備時使用，大型鉆機要30×20M，小型鉆機要10*5米左右；在出土點之后有一條長度與穿越長度相等的管線焊接作業帶。同樣要考慮運輸鋼管和鉆桿車輛的道路情況，有時也要考慮管道試壓用水的來源和合適的泥漿儲存坑的問題。22市政油氣管道工程水平定向鉆簡介第二節導向孔的導向過程

大型鉆機一般用有線式導向系統，導向人員只需要在顯示屏前及時掌握數據并及時調整參數即可。小型鉆機的手持式無線導向系統，在鉆孔過程需要至少兩名操作人員，一名鉆機操作者，操作鉆機，控制鉆具在地下的工況；另一名是定位探測儀操作員，負責監測、探測鉆頭在地下的走向和進尺情況。24市政油氣管道工程水平定向鉆簡介1.鉆機操作者可以在鉆機上或操作室內，通過儀表掌握鉆進過程中施加給鉆桿的壓力和回轉扭矩，在探測遙顯儀上，還可以看到來自探測裝置反饋過來的一切信息，鉆機操作者通過這些信息知道鉆頭的實際鉆進路線，以便及時調整方向，按照設計路線完成導向孔的鉆進。2.要根據土質情況選擇泥漿和鉆孔工藝。3.看動畫：導向過程和重鉆25市政油氣管道工程水平定向鉆簡介26市政油氣管道工程水平定向鉆簡介27市政油氣管道工程水平定向鉆簡介定位原理：不管用哪種定位儀，其基本原理是相同的，都通過測量到鉆頭當前在地下的斜度、深度、方位等信息，來確定鉆孔是否符合設計線路。這些信息從發射器傳送到接收器，接收器再將信號處理后，用數字或其他方式顯示出來，以便進行記錄或對參數進行調整。28市政油氣管道工程水平定向鉆簡介29市政油氣管道工程水平定向鉆簡介有線導向系統30市政油氣管道工程水平定向鉆簡介電腦顯示的平面和斷面曲線31市政油氣管道工程水平定向鉆簡介預擴孔的工藝過程

預擴孔就是在實際鋪設管線之前，經過一次或多次的擴孔來擴大鉆孔的直徑，每次預擴孔的直徑和次數，視具體的鉆機型號和地質情況來定,導向孔完成后，將鉆頭從鉆桿上卸下，安裝上合適的擴孔器進行預擴孔。擴孔器有以下各種形式，還有其他另外的形式，可供選擇。擴孔的速度與地質及鉆機的參數等因素有關，要選用合適的擴孔工藝參數，才能順利完成擴孔工序，否則會出現擴孔塌方等事故。32市政油氣管道工程水平定向鉆簡介擴孔和已經成的孔33市政油氣管道工程水平定向鉆簡介預擴孔步驟：導向孔鉆進是將鉆頭從入土點向出土點鉆進，當鉆頭在出土點出土后，可能需要進行數次擴孔，擴孔時由鉆機將鉆桿從出土側反拉旋轉進行擴孔，要多次在出土側安裝擴孔器，拖頭，旋轉頭，預擴時，回擴頭后面帶的不是管子而是鉆桿，鉆桿是通過萬向節與回擴頭連接被拖入鉆孔中的。看動畫：多次擴孔34市政油氣管道工程水平定向鉆簡介第五節回拖管線的工藝過程

經過預擴孔后，才可以進行產品管線的回拖工作，回拖管線時產品管線在擴好的孔中是處于懸浮狀態，管壁四周與孔洞之間由泥漿潤滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護了管線防腐層。經過鉆機多次預擴孔，最終成孔直徑一般比管子直徑大300，所以不會損傷防腐層。在回拖鋪設管道時，擴孔器和管子之間要加裝一個旋轉接頭，使擴孔器旋轉而管子不旋轉，從而達到保護管子的目的，管子在擴孔器后面被拖進孔內。（見下面的示意圖和動畫）35市政油氣管道工程水平定向鉆簡介36市政油氣管道工程水平定向鉆簡介1.一定要根據