水平定向鉆進管線鋪設(shè)工程

技術(shù)規(guī)范

（試行）

中國非開挖技術(shù)協(xié)會

2023

中國非開挖技術(shù)協(xié)會

“水平定向鉆進管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范”編輯委員會

主任委員：李山

副主任委員：劉寶林王鵬

委員：（以姓氏筆劃為序）

丁樹滋王鵬尹剛乾烏效鳴手山劉寶林劉強

朱文鑒陳鐵勵林家輝賈傳嶺

編寫：中國非開挖技術(shù)協(xié)會“水平定向鉆進管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范”編輯委員會

執(zhí)筆：中國地質(zhì)科學院探礦工藝研究所李山

目錄

一、總則........................................1

二、技術(shù)概述...................................2

三、工程投標指南...............................6

四、施工協(xié)議（示范文本）.....................14

五、施工場地探測技術(shù)指南....................33

六、工程施工技術(shù)規(guī)范.........................?37

七、安全操作規(guī)程.53

參考文獻.58

近年來我國使用非開挖水平定向鉆進技術(shù)鋪設(shè)各類管線取得了巨大的進展，在電訊、自來水、

污水、燃氣、電力和熱力等管線鋪設(shè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。為此，中國非開挖技術(shù)協(xié)會于2023年

初專門成立了水平定向鉆進管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范編輯委員會。編委會由十余名專家和具有豐富實

踐經(jīng)臉的工程技術(shù)人員組成。歷經(jīng)一年多的時間，在收集國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料的的基礎(chǔ)上，起草、編

輯、出版了這本水平定向鉆進技術(shù)規(guī)范。規(guī)范的出版使水平定向鉆進工作有了行規(guī)、有了標準。它

使我國此后的水平定向鉆進工程有規(guī)可循并能更好地與國際接航，將對保證施工質(zhì)量、減少各類事

故的發(fā)生起到積極作用。

該版本規(guī)范為試用版，希望設(shè)計和施工人員在參考和使用本規(guī)范時，如發(fā)現(xiàn)有欠妥之

處，請將意見函寄中國非開挖技術(shù)協(xié)會水平定向鉆進技術(shù)委員會。

本規(guī)范僅供行業(yè)內(nèi)部使用，未經(jīng)允許不得翻印。

編者

2023年8月

“水平定向鉆進管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范”編輯委?員會

主任委員：李山

副主任委員：劉寶林王鵬

委員：（以姓氏筆劃為序）

丁樹滋王鵬尹剛乾烏效鳴手山劉寶林劉強朱文鑒陳鐵勵

林家輝賈傳嶺

(執(zhí)筆：中國地質(zhì)科學院探礦工藝研究所李山朱文鑒)

1.城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范中華人民共和國國家標準GB50289-98

2.城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程中華人民共和國行業(yè)標準CJJ61-94

3.建設(shè)工程施工協(xié)議(示范文本)中華人民共和國建設(shè)部

4.成功定向穿越工程投標文獻指南定向穿越承包商協(xié)會(DCCA),1995,張燕譯

5.成功定向穿越探測規(guī)范定向穿越承包商協(xié)會(DCCA),1998,李翠先譯

6.成功中型定向鉆進施工指南定向穿越承包商協(xié)會(DCCA),1997,李翠先譯

7.定向鉆進協(xié)議樣本定向穿越承包商協(xié)會(DCCA)張燕譯

8.水平定向鉆進技術(shù)指南鉆井承包商協(xié)會，1995,張燕譯

9.水平鉆進安全操作指南定向穿越承包商協(xié)會(DCCA),2023,李翠先譯

定向鉆進原理回..P.海沃..李翠先譯

管道穿越工程水平導向鉆進施工規(guī)范天津大力神非開挖工程有限公司公司標準

1.總則

1.0.1采用水平定向鉆進穿越地面及障礙物鋪設(shè)管線技術(shù)正在我國蓬勃發(fā)展。為規(guī)范我

國水平定向鉆進穿越鋪設(shè)工程施工市場，統(tǒng)一施工技術(shù)質(zhì)量標準，中國非開挖技術(shù)協(xié)

會特制定本規(guī)范。水平定向鉆進穿越鋪設(shè)管線工程無論大小，都必須進行設(shè)計和施工的

質(zhì)量控制。中國非開挖技術(shù)協(xié)會希望通過應(yīng)用本規(guī)范，提高我國水平定向鉆進穿越鋪設(shè)

管線技術(shù)水平；提高工程承包商的施工質(zhì)量和效益。

1.0.2中國非開挖技術(shù)協(xié)會推薦本規(guī)范應(yīng)用于水平定向穿越鋪設(shè)管線工程中工程承包商與管線業(yè)

主進行業(yè)務(wù)協(xié)商、工程承包商進行施工管理及其質(zhì)量、安全控制等。

1.0.3本規(guī)范合用于采用機械回轉(zhuǎn)鉆進設(shè)備進行水平定向鉆進，使各種材質(zhì)的管道或纜

線在障礙物之下穿越鋪設(shè)的工程施工。

2.術(shù)語

2.0.1非開挖技術(shù)(TrenchlessTechnology)

以最小的地表開挖量進行各種地下管線探查、鋪設(shè)、更換和修復的施工技術(shù)。

2.0.2水平定向鉆進(HorizontaIDirectionaIDrilling-HDD)

運用水平定向鉆機以可控轉(zhuǎn)進枕跡的方式，在不同地層和深度進行鉆進并通過定位儀導向到達設(shè)計

位置而鋪設(shè)地下管線施工的施工方法。施工時，一方面用導向鉆具鉆進小口徑的導向孔；然后用回

獷鉆頭將鉆孔擴大至所需的口徑；最后將生產(chǎn)管拉入孔內(nèi)。(注：涉及導向鉆進)。

2.0.3頂進/起始工作坑(Drive/EntryShaft/Pit)

為布置水平定向鉆進施工存儲泥漿而開挖的工作坑。

2.0.4接受/出口工作坑(Reception/ExitShaft/Pit)

為回收水平定向鉆進施工中排出的泥漿而開挖的工作坑，有稱目的工作坑(TargetShaft/Pit)。

2.0.5穿越(Crossing)

在地表下鋪設(shè)跨越障礙物(河流、建筑物、鐵路、高速公路等)管線的非開挖施工。

2.0.6鉆進液/泥漿(DrillingFluid/Mud)

通常指水和澎泗土或聚合物的混合物。

2.0.7導向孔(PilotHole)

水平定向鉆進施工時，一方面運用導向儀測控鉆孔方向拈進的小口徑鉆孔。

2.0.8人口/出口傾角(Entry/ExitAngle)

在進行水平定向鉆進時，鉆桿柱進入地層或從地層鉆出的傾角。

2.0.9回擴

水平定向鉆進時，鉆完導向孔后，往往需要擴大鉆孔直筱，此時將回擴鉆頭接在鉆桿柱的前端往回

拉進行擴孔的施工工序。

2.0.10回擴鉆頭(BackReamer)

水平定向鉆進施工時，鉆完導向孔后，用于擴大導向孔、接在鉆桿柱前端的切削頭。

2.0.11回拉(Pull-back)

水平定向鉆進施工時，經(jīng)獷大的鉆孔將鉆桿柱從出口坑向回拉到發(fā)射坑，同時鋪設(shè)生產(chǎn)管的施工工

序。

2.0.12生產(chǎn)管(ProductPipe)

為不同目的而鋪設(shè)的各種永久性地下管線。

2.0.13定位儀(Locator/zWalkoverSystem)

一種用于擬定從發(fā)射探頭發(fā)射出來的電磁波信號位矍和強度的電子儀器，也可用于探測地下管線的

位蜜。

2.0.14隨鉆測量(MeasurementWhileDrilling-MWD;

在鉆進的同時連續(xù)不斷地檢測有關(guān)鉆孔信息的測量技術(shù)。

3.技術(shù)概述

3.1發(fā)展與應(yīng)用

始于二十世紀七十年代的水平定向鉆進穿越技術(shù)，綜合了傳統(tǒng)的道路鉆孔、地質(zhì)勘探和油氣井

定向鉆進技術(shù)。這項技術(shù)已成為一種完善的施工方法。它應(yīng)用于穿越河流和水渠、街道、高速公路、

鐵路、機場跑道、海灘、鳥嶼、建筑物擁擠的地方、管線通道和運河等的石油、天然氣、自來水、

污水及其它流體的管線鋪設(shè)和電力與電訊電纜的導管鋪設(shè)等。

3.2優(yōu)越性

在非開挖技術(shù)行業(yè)中，水平定向鉆進是重要的增長領(lǐng)域之一。目前，在石油、天然氣、自來水、

電力和電信部門，水平定向鉆進已是一種得到廣泛認可的鋪管施工技術(shù)，由于水平定向鉆進施工精

度的提高，也可用于污水管和其它重力管線的鋪設(shè)。

水平定向鉆進穿越與其它施工方法相比，對環(huán)境的影響最小，能提供障礙物下管線覆蓋的深度

大，對管線的保護作用大，維修費用小，許多情況下費用更低。水平定向鉆進穿越尚有一個可預(yù)測

的短期施工計劃。

3.3技術(shù)局限

水平定向鉆進穿越鋪設(shè)管線技術(shù)正在全世界廣泛推廣。迄今為止，水平定向鉆進最長的穿越距

離為2308米（鋪設(shè)管徑273毫米，中國）。水平定向鉆進用于均質(zhì)土層的穿越可以取得滿意效果，在

雜填土、砂卵礫石層、冰漬層和硬巖層中的穿越也越來越多。

3.4技術(shù)工藝

水平定向鉆進穿越鋪設(shè)施工普遍采用：一方面鉆進導向孔，然后擴孔，最后回拉鋪管的施工技

術(shù)工藝（圖3.4）0

3.4.1導向孔導向孔鉆進一般采用小直徑全面鉆頭，進行全孔底破碎鉆進。在

鉆頭底唇面上或鉆具上，安裝有專門的控制鉆進方向的機構(gòu)。在鉆具內(nèi)或在緊接其后部

位，安裝有測量探頭。鉆進過程中，探頭連續(xù)或間隔地測量鉆孔位置參數(shù)，并通過無線

或有線的方式實時地將測量數(shù)據(jù)發(fā)送到地表接受器。操作者根據(jù)這些數(shù)據(jù)及其解決這些

數(shù)據(jù)得到的圖表，采用適當?shù)募夹g(shù)措施調(diào)整孔內(nèi)控制鉆進方向的機構(gòu)，從而人工控制

鉆孔的軌跡，達成設(shè)計規(guī)定。

常用的孔內(nèi)控制鉆進方向的機構(gòu)重要有兩類：一類是鉆頭底唇面采用非平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計，如常鉆

頭唇面是一個斜面，當砧頭連續(xù)回轉(zhuǎn)時砧進直亂，保持4m頭不回轉(zhuǎn)加壓時，則砧扎砧進儕斜。這類

方法因需要在不回轉(zhuǎn)的條件下破碎巖層，所以在軟質(zhì)的土層大多數(shù)采用鉆進液噴射輔助破碎方式鉆

進。另一類是鉆具采用彎外管或彎接頭，其彎曲方向即決定了鉆頭的鉆進方向。這類方法導向鉆進

鉆桿是不回轉(zhuǎn)的，鉆頭破碎巖石的扭矩，來自于鉆頭后胡的孔底動力機，如螺桿馬達或渦輪馬達。

這類方法通常用于鉆進巖石等硬地層。

3.4.2擴孔導向孔完畢后，必須將鉆孔擴大至適合成品管鋪設(shè)的直徑。一般,

在鉆機對面的出口坑將擴孔器連接于鉆桿上，再回拉進行回擴，在其后不斷地加接鉆

桿。根據(jù)導向孔與適合成品管鋪設(shè)孔的直徑大小和地層情況，擴孔可一次或多次進行。

推薦最終擴孔直徑按下式計算：

D'=K,D

式中：

D'——適合成品管鋪設(shè)的鉆孔直徑

D成品管外徑

K1經(jīng)驗系數(shù)，一般K仁1.2?1.5,本地層均質(zhì)完整時，K1取小值，本地層復雜時，K1取大

值。

3.4.3拉管擴孔完畢后，即可拉入需鋪設(shè)的成品管。管子最佳預(yù)先所有連接妥

當，以利于一次拉入。本地層情況復雜，如：鉆孔縮徑或孔壁垮塌，也許對分段拉管

導致困難。拉管時，應(yīng)將擴孔器接在鉆桿上，然后通過單動接頭連接到管子的拉頭上,

單動接頭可防止管線與擴孔器一起回轉(zhuǎn)，保證管線可以平滑地回拖成功。

圖3.4水平定向鉆進鋪設(shè)管線施工工藝過程

3.5施工設(shè)備

3.5.1鉆機鉆機根據(jù)工作位置分為兩類：地表始鉆式和坑內(nèi)始鉆式。

地表始鉆式鉆機具有行走機構(gòu)，方便遷移。鋪管施工時，可不需要起始坑和出口坑，但管線連

接時需要開挖。假如規(guī)定在地下相同深度連接其它管線，也許會浪費幾米新管。地表始鉆式鉆機有

幾種樁定方式錨固鉆機，性能完善的鉆機樁定系統(tǒng)是液壓驅(qū)動的。一些地表始鉆式鉆機是整裝式的，

載有鉆進液用攪拌池和泵，以及動力輔助裝置、閥和控制系統(tǒng)，有的還配矍有鉆桿自動裝卸系統(tǒng)，

定K的拈桿裝在一個“傳送盤”上，隨拈進或回擴的過欄自動地從拈桿柱上加、減拈打；有的攪抨

池和泵等設(shè)備是分離配置的。

坑內(nèi)始鉆式鉆機一般體積較小，施工時在鉆孔的兩端都需要挖坑，可在操作空間受限的地方使

用?？觾?nèi)始鉆鉆機固定在發(fā)射坑中，運用坑的前、后壁承受回拉力和給進力。一些設(shè)計緊湊的鉆機

的起始坑，比接鉆桿所需的坑稍大一點即可。鉆桿單根長度受坑的尺寸限制，這對鋪設(shè)速度和鉆桿

成本導致影響。

3.5.2鉆桿鉆桿規(guī)定有很高的物理機械性能，必須有足夠的軸向強度承受鉆機

給進力和回拖力；足夠的抗扭強度承受鉆機施加的扭矩；足夠的柔韌性以適應(yīng)鉆進時的

方向改變；還要盡也許地輕，以方便運送和使用；同時，還要耐磨損。

3.5.3導向系統(tǒng)多數(shù)水平定向鉆進技術(shù)要依靠準確的鉆孔定位和導向系統(tǒng)。隨

著電子技術(shù)的進步，導向儀器的性能已有明顯改善，能獲得相稱高的精度。

導向系統(tǒng)有幾種類型，最常用是“手持式跟蹤(walk-over)”系統(tǒng)，它以一個裝在鉆頭后部空

腔內(nèi)的探測器或探頭為基礎(chǔ)。探頭發(fā)出的無線電信號由地面接受器接受，除了得到地下鉆頭的位直

和深度外，傳輸?shù)男盘栠€涉及鉆頭傾角、斜面面向角、電池電量和探頭溫度等等。這些信息通常也

轉(zhuǎn)送到鉆機附屬接受器上，使鉆機操作者可直接掌握孔內(nèi)信息，從而據(jù)此做出必要的軟跡調(diào)整。

手持式跟蹤系統(tǒng)的重要限制是：必須要直接到達位于鉆頭上部的地面，這一局限性可采用有纜

式導向系統(tǒng)或裝有電子羅叁的探頭來克服。有纜式導向系統(tǒng)用通過鉆桿柱的電纜從發(fā)電器向控制臺

傳送信號。雖然纜線增長了復雜性，但由于不依靠無線電傳送信號，對鉆孔的導向可以跨越任何地

形，且可用于受電磁干擾的地方。

為使電子元件免受嚴重動載，一種基于磁性計的導向系統(tǒng)用于有沖擊作用的干式水平定向鉆進

系統(tǒng)上。系統(tǒng)的永久磁鐵裝在沖擊錘體上，當其旋轉(zhuǎn)時即產(chǎn)生磁場，磁場的強度及變化由地表磁力

計探測，數(shù)據(jù)交由計算機解決，計算出鉆頭的位矍，深度及面向角。

3.5.4附助設(shè)備大量的附屬和輔助設(shè)備在水平定向鉆進施工中起著重要的作用。

拉頭——拉管的拉頭類型很多，涉及壓力密封式拉頭和專用于水平定向鉆進的改善型拉頭。水

平定向鉆進拉頭的一個重要作用是防止鉆進液或碎屑進入成品管，這對鋪設(shè)飲用水管特別重要。

單動接頭一單動接頭（又稱旋轉(zhuǎn)接頭）是擴孔和拉管操作中的基本構(gòu)件，應(yīng)設(shè)計成防止泥漿

和碎屑進入密封式軸承。單動接頭的承載能力從低于5t至200t以上。

安全接頭一可使用安全接頭保護成品管，該接頭上有一系列在預(yù)定載荷下斷開的銷釘，可根

據(jù)成品管的允許拉伸載荷斷開接頭。這種斷開式接頭不僅可以減少因疏忽導致?lián)p失的風險，并且可

防止操作者試圖追求高效率采用超過允許載荷回拉力。

其它重要的附助設(shè)備涉及：聚乙煒管焊接機、管道支護滾筒和電纜牽引器。在一些特殊條件下，

還可采用管道頂推裝置輔助拉管。

3.6鉆進液/泥漿

多數(shù)定向鉆機采用泥漿作為鉆進液。鉆進液可冷卻、潤滑鉆頭、軟化地層、輔助破碎地層、調(diào)整鉆

進方向、攜帶碎屑、穩(wěn)定孔壁、回擴和拖管時泗滑管道；還可以在鉆進硬地層時為泥漿馬達提供動

力。常用的鉆進液/泥漿是膨泗土和水的混合物。導向孔施工完畢后，泥漿可穩(wěn)定孔壁，便于回擴。

鉆進巖石或其它硬地層時，可用鉆進液驅(qū)動孔底“泥漿馬達”。

一些鉆機采用空氣作為鉆進液，又稱為“千式鉆進工藝''。其操作簡樸，廢棄物少，不需要太多的現(xiàn)

場設(shè)備，但受鋪管尺寸和地層條件的限制。與采用泥漿鉆進工藝不同，干式鉆機施工采用高頻氣動

鋒鉆進。與采用泥漿鉆進工藝同樣，干鉆的鉆頭也有一個斜面，當在某個方位停止回轉(zhuǎn)沖擊鉆進時，

可控制鉆孔抗跡。鋪設(shè)小直徑的管道、導管或電纜線，可使用鑲有碳化鴿合金齒的錐形擴孔器，這

種擴孔器安裝有空氣噴嘴，氣流通過鉆桿柱進入，在回擴時空氣氣流清除鉆屑。對于大直徑管道鋪

設(shè)，采用氣動錘擴孔器，同樣在其后部用單動接頭連接管道。此時回擴孔起重要作用的是氣動錘擴

孔器的沖擊作用，而不是鉆機的回拉力，并且回獷過程中可不回轉(zhuǎn)。

4施工技術(shù)

4.1工程設(shè)計

4.1.1程序安排

一項有效的施工設(shè)計應(yīng)有下列條目：

準備

——過去施工情況的調(diào)查

——設(shè)計計算

——進一步確認設(shè)計、圖紙及計算

——施工地層情況調(diào)查

——施工測量

——辦理施工許可證

工程實行

——測量入土點、出土點、鉆孔軌跡軸線和切點

----鉆機場地準備

——進場道路準備

——管子場地準備

----設(shè)備和人員調(diào)動

——管子卸車

管子焊接

壓力實臉

減阻實臉（假如需要）

連接拉管頭

,焊縫測試

解決鉆桿的過度彎曲

?實行鉆進

鉆進

----調(diào)動鉆機和人員

——安放砧機

——準備鉆進液混合設(shè)備

——鉆導向孔

——通過鉆桿清洗鉆孔

——分級擴孔（根據(jù)需要）

拉管

去掉拉管頭

?實行焊縫測試

?實行減阻

施工配合

?清理施工現(xiàn)場

撤走鉆機和人員或迂移到下一個工地

4.1.2設(shè)計計算

4.1.2.1軌跡測量一旦選擇擬定了施工位置，就應(yīng)當對鉆孔軌跡作測量并準備

具體的圖紙。鉆孔軌跡和基準線的最后精度取決于測量資料的精度.

4.1.2.2軌跡設(shè)計參數(shù)：

覆蓋深度完畢巖土勘察，擬定了穿越的軌跡，就可擬定穿越的覆蓋深度，需要考慮的因

素涉及鉆孔施工對地面道路、建筑物或河流的影響，以及對該位置已有的管線的影響。推薦穿越的

最小覆蓋深度大于鉆孔最終擴孔直徑的6倍以上;在穿越河床時，應(yīng)在河床斷面最低處之下5m米以

上。

入、出土角和曲率半徑8-20°的入、出土角合用于大多數(shù)的穿越工程。對地面始鉆式，入

土角和出土角應(yīng)分別在6°至20°之間（取決于欲鋪設(shè)管的直徑等）。對坑內(nèi)始鉆式，入土角和出土

角一般應(yīng)采用0°或近似水平。進行大曲率的彎曲以前最佳鉆進一段直線段。曲率半徑的擬定由欲

鋪設(shè)管的彎曲特性擬定，管徑越大曲率半徑越大。

鋪設(shè)鋼管的最小允許彎曲半徑可用下列公式計算。但是，為了利于鋪管，最小彎曲半徑應(yīng)盡也

許大。

%,廣206?D?S/K2（m）

t,n一最小彎曲半徑（m）

206—常數(shù)（Nm/mm?）

D一管子的外徑（mm）

S—安全系數(shù)，S=1?2

（一管子的屈服極限（N/mm2）

輔助參數(shù)入土點或出土點與欲穿越的第一個障礙物之間的距離（例如道路、溝渠等）應(yīng)至

少大于3根鉆桿的長度。

與水體的最小距離應(yīng)至少為5—6m,以保證不發(fā)生泥漿噴涌。

從鉆進技術(shù)方面考慮，第一段和最后一段鉆桿柱應(yīng)是直線的，即沒有垂直彎曲和水平彎曲，這

兩段鉆桿柱的長度應(yīng)至少為10m。

入土點與出土點有高差時，應(yīng)專門另作討論。

鉆進測量與精度孔內(nèi)測量工具是測量傾角（上/下控制）、方位角（左/右控制）和深度等參數(shù)

的電子裝置。

鉆孔軌跡精度很大限度上取決于孔內(nèi)測量的精度。當有干擾時，如：無線電發(fā)射臺、大型鋼結(jié)

構(gòu)（橋梁、樁及其它管線等）和電力運送線，會影響測量結(jié)果。合理的鉆孔抗跡精度應(yīng)是：導向孔出

口處左右±lm,上下士1m。

鉆孔軌跡控制鉆進導向孔時，每2?3m應(yīng)進行一次測量計算。工程承包商在這些測量計算

基礎(chǔ)上作出鉆孔軌跡圖。

4.1.2.3管材的選擇

管線壁厚一D/T經(jīng)臉公式下表給出

了根據(jù)鋼管直徑選擇壁厚的推薦值，這

些推薦值僅供設(shè)計時參考。在最后的設(shè)壁厚CT)mm

計中，應(yīng)根據(jù)計算應(yīng)力進行選擇。

直徑（D）mm

W1526.25

152-3059.25

305-76212.70

2762D/t<50

對高密度聚乙飾管（HDPE管），推薦D/t值小于或等于11,并且征詢制造廠家。

此外，選擇管線壁厚應(yīng)考慮鋪管長度。鋪管長度越長，管壁應(yīng)越厚。

4.1.3校核計算

—開始拉管時的管線應(yīng)力（摩擦力、重力）

—所有拉入時的管線應(yīng)力（摩擦力、浮力、彎曲）

—由于過度彎曲導致的管線應(yīng)力（出土角度）

——拉入過程中的管線應(yīng)力（內(nèi)部壓力、溫度、彎曲、過度彎曲）

----鉆機的錨固力（水平和垂直）

——鉆進設(shè)備的尺寸（土填、管線尺寸、鉆孔剖面）

在最后的校核設(shè)計計算中，必須計算管道在施工和使用時的應(yīng)力大小，校核是否在材料強度允

許的范圍內(nèi)。計算中，每一階段的應(yīng)力都必須從單獨受力和聯(lián)合受力分別考慮。如：拉管時，滾柱

間跨距導致的應(yīng)力、作靜A實驗產(chǎn)生的應(yīng)力、鋪設(shè)時的拉力、曾入孔時彎曲和鉆扎軌跡彎曲產(chǎn)生的

應(yīng)力、鉆孔內(nèi)的附加力和工作應(yīng)力。

1.鋪管前

a,計算岸壓實驗產(chǎn)生的環(huán)向和軸向應(yīng)力：

b.根據(jù)滾柱間的距離，可計算出管線的最大上拱和下垂，并計算出管線的最大張應(yīng)力。注：在

靜壓實瞼期間管線是注滿水的，因此計算中必須計入水的重量。

2.鋪設(shè)中

a.在1.b中計算張應(yīng)力的方法可用于鋪設(shè)階段；

b.為了計算出應(yīng)力，必須先計算理論拉力?？紤]管線的安全性和拉管時鉆孔彎曲的影響，推薦

孔內(nèi)摩擦系數(shù)為1.0。最大預(yù)測拉力用于計算軸向應(yīng)力。

c.當計算軸向彎曲應(yīng)力時，允許有10舟的實際偏差，即按設(shè)計曲率半徑的90$計算。

d.必須考慮孔內(nèi)液體耗壓力產(chǎn)生的附加應(yīng)力。考慮到液體靜壓力的軸向和周向力的影響，推薦

安全系數(shù)取值1.5o

3.鋪設(shè)后

a.軸向彎曲應(yīng)力的計算見2c;

b.附加外力的計算見2.d；

c.計算最后的靜壓實臉產(chǎn)生的環(huán)向和軸向應(yīng)力。

4.使用中

a.鉆孔曲率的影響見2.c;

b.附加外力的計算見2.d;

c.用于計算的管線在使用中的最大工作壓力而產(chǎn)生的軸向和周向應(yīng)力。

許用應(yīng)力計算出施工各個階段的單獨受力和聯(lián)合受力后，必須與許用應(yīng)力比較，進行強度

校核。

一般，許用應(yīng)力按以下計算：

軸向最大許用應(yīng)力：最小屈服強度的80%：

周向最大許用應(yīng)力：最小屈服強度的72%；

組合應(yīng)力下的許用應(yīng)力：最小屈服強度的90%。

當權(quán)威機構(gòu)也許在以上內(nèi)容之外提出其他限制條件時，業(yè)主應(yīng)認可并允許修改設(shè)計，

4.1.4作圖

剖面圖

剖面圖至少應(yīng)包含下列信息：

——工地的縱向剖面圖

——入土角

----出土角

鉆孔的水平長度

鉆孔的實際長度

——鉆孔剖面的絕對高度（或相對）

——覆蓋層

—最小（垂直）彎曲度

——鉆孔枕跡區(qū)域內(nèi)的建筑物或其它管線

——障礙物

——欲鋪設(shè)管線的信息

平面圖

平面圖至少應(yīng)涉及下列信息：

——從委托方提供的施工區(qū)地形圖了解到場地的特配情況

——鉆孔軸線

----入土點和出土點的坐標

——指北的箭頭

——鉆孔附近的建筑物和其它管線

——障礙物

——鉆孔軸線與障礙物之間的最短距離

—最小（水平）彎由度

——規(guī)劃的設(shè)備場地和管線場地

現(xiàn)場平面困

現(xiàn)場平面圖至少應(yīng)包含下列信息:

——各種設(shè)備的位置（鉆機、工作站、泵等）

----鉆機的固定方法

——鉆井液配制設(shè)備的安放位置

——進出場道路

運送線路圖

擬定的運送線路圖至少應(yīng)涉及下列信息：

—運送設(shè)備的數(shù)量、各自的承載能力

——運送設(shè)備的位置

——運送設(shè)備在平面圖中的擺放位置

——運送設(shè)備的細節(jié)

管束圖

一束管子的示意圖至少應(yīng)涉及下列信息：

------束管線的橫截面圖

—單根管線的直徑

----捆成一束的方法

4.2設(shè)備儀器

4.2.1定向鉆機

水平定向鉆機無論大小，操作與用途都是相似的。一般，鉆機都采用機械或液壓驅(qū)動鉆桿，通

過鉆桿對孔底鉆頭施加回轉(zhuǎn)扭矩、給進或回拖力。對水平定向鉆進穿越鋪管的鉆機來說，回轉(zhuǎn)扭矩

和回拖力是其重要參數(shù)，它們是根據(jù)工程大小及規(guī)定選擇鉆機的重要依據(jù)。由于水平定向穿越往往

鉆進彎曲的鉆孔，所以與其它鉆機相比，對鉆機的轉(zhuǎn)速規(guī)定不高。

地表始鉆式鉆機有一個傾斜的給進導就：坑內(nèi)始鉆式鉆機一般采用水平的給進導軌。給進導抗

長度決定鉆桿單根的長度，也直接影響鉆進過程的平穩(wěn)性和純鉆效率。

(1)當施工條件已知，鉆孔設(shè)計擬定期，定向鉆機的選型重要考慮以下因素：

(2)鉆孔設(shè)計終孔口徑、彎曲曲率半徑、鋪管長度等，根據(jù)它們的大小通過回轉(zhuǎn)扭理和回拖

力來選擇擬定鉆機。考慮鉆孔復雜情況到，所選的鉆機能力至少應(yīng)大于計算所需的30舟

以上。

(3)現(xiàn)場地形、交通條件、管線埋深等，評價這些因素后，選擇采用地表始鉆式鉆機或坑內(nèi)

始鉆式鉆機。

現(xiàn)場能源供應(yīng)條件，選擇采用電驅(qū)動還是采用燃油驅(qū)動4占機。

地層情況和現(xiàn)場水源供應(yīng)條件，選擇應(yīng)用液體循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機或是氣動潛孔錘鉆機。

4.2.2定位與導向儀器

對于水平定向鉆進穿越工程來說，定位與導向儀是最為關(guān)鍵的設(shè)備，對的地選擇和使用這些儀

器，對施工的成敗和效率，具有決定性的意義。

最常用的定位和導向儀有無纜式地表定位系統(tǒng)(手掙式跟蹤儀器)和有纜式定向系統(tǒng)，兩種系

統(tǒng)的定位和導向性能都能滿足常規(guī)水平定向鉆進穿越工程的需要。

在鉆進導向孔時，鉆進工作人員才用導向儀擬定鉆其位置,，運用導向儀獲取的數(shù)據(jù)，與預(yù)先批

準的基準線和軌跡進行比較，調(diào)整鉆進軌跡。常用的儀器有以下幾種。

4.2.2.1無纜式地表定位與導向系統(tǒng)

手持式跟蹤儀這種儀器在水平定向鉆進中使用最廣，它由一個裝在鉆頭后面的電子信號探

頭(發(fā)射器)和一個手持式跟蹤接受器組成。探頭(發(fā)射器)一般安裝在鉆頭后面的鉆具內(nèi)，用于測

量孔底鉆具位置的信息，并將信息的電磁信號發(fā)射給跟膾接受器，探頭發(fā)射的信號到地表后，由導

向人員手持的接受器接受，跟蹤接受器顯示信號強度，信號越強，接受器越靠近發(fā)射器。導向人員

通過度析接受器提供的數(shù)據(jù)來監(jiān)測鉆孔就跡。許多鉆機裝配有一個遠程接受器，通過它鉆機操作者

可以分析和記錄定位數(shù)據(jù)。一般，在擬定的技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)，使用手持式跟蹤儀是最經(jīng)濟的。

大多數(shù)的探頭（發(fā)射器）具有方位傳感器，它們是傾角、轉(zhuǎn)角以及在某些情況下的左/右偏轉(zhuǎn)計。

傳感器測得的數(shù)據(jù)，顯示在接受器上，并用于控制方向。接受器也能擬定從接受器到發(fā)射器的深度。

操作人員遵守制造商推薦的標準化程序，有助于提高深度測量的準確性。

手持式跟蹤儀的優(yōu)點涉及：

費用——除購置費用外，生產(chǎn)開支頻繁，但成本較低，平時僅需更換電池。更換琛頭很昂貴，

但一般不會發(fā)生。

操作有效——接受過訓練的定位人員能有效地操作手持式跟蹤儀，為了保證高精度，讀數(shù)和解

釋信號的知識必須與強烈的責任感相結(jié)合。鉆孔的全面測量可提高手持式跟蹤儀的定位精度。

生產(chǎn)率——與其它方法相比，其數(shù)據(jù)解釋及時，有助于提高生產(chǎn)率。

繪圖一手持式跟蹤儀可直接將數(shù)據(jù)傳送給計算機，由計算機做出鉆孔軌跡圖。

手持式跟蹤儀的缺陷涉及：

地形——在有障礙物的地方，如繁忙的快車道交叉口或穿過河流。

干擾——以下情況往往會干擾信號讀數(shù)的精確度：儀器上方電力線的磁干擾、地下通訊信號的

磁干擾、埋在地下的廢棄物或地層中的障礙物干擾、無線電發(fā)射基站的電波干擾等等。

深度——手持式跟蹤儀受鉆孔穿越深度和其它與孔有關(guān)的因素的限制，如：手持式跟蹤儀器一

般用于深度不超過21m的鉆孔。

連續(xù)工作時間——定位系統(tǒng)發(fā)射器的電池壽命，是選擇能否完畢一個鉆孔所需時間的重要指

標。

遠程跟蹤能力——道路和小河的穿越通?？捎玫乇矶ㄎ幌到y(tǒng)進行。然而，遠程跟蹤能力通常限

于約10m的距離。

抗沖擊磁性定位與導向系統(tǒng)這種儀器是近年來最新開發(fā)的用于干式水平定向鉆進的定位與

導向系統(tǒng)。在潛孔錘沖擊破碎鉆進中，為使電子元件不受大動載的影響，一種基于磁性計的導向系

統(tǒng)用于有沖擊作用的干式水平定向鉆進系統(tǒng)上。系統(tǒng)的永久磁鐵裝在沖擊錘體上，當其旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生

磁場，磁場的強度及變化由地表磁力計探測，探測數(shù)據(jù)交由計算機解決，從而得出鉆頭的位置、深

度及面向角。

水W定向鉆進施工中，推薦采用下表進行現(xiàn)場記錄；

跳跡記錄

測點序號鉆桿長度水平距離側(cè)向偏移垂深傾角轉(zhuǎn)角（左/右）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

???

???

出口

一些地表定位系統(tǒng)帶有鉆孔軌跡設(shè)計和繪圖系統(tǒng)，它們以特定的間隔，記錄孔內(nèi)鉆具的深度,

可做出導向孔的測量或施工過程圖。

4.2.2.2有纜式定位與導向系統(tǒng)

有纜式定向與導向系統(tǒng)有纜式定向系統(tǒng)又稱為有纜式隨鉆測斜儀。有纜式定向儀是與位于

孔底非磁性鉆具內(nèi)的磁性探頭或位于普通鉆具內(nèi)的陀螺儀相連的，連續(xù)的纜線穿過鉆桿內(nèi)部，再與

地面的計算機相連。

有纜式定向系統(tǒng)的優(yōu)點涉及:

深度——由于電源和信號由纜線傳輸，因此對導向鉆孔的深度或長度沒有限制。

精度——有纜式系統(tǒng)可與地面坐標測量輔助系統(tǒng)一起使用，可提高測量精度。探頭產(chǎn)生的信息

傳送到地表計算機，可用于評價施工枕跡。

記錄解決——計算機解決測到數(shù)據(jù)，得出精確的“隨鉆”施工數(shù)據(jù)。

有效性一在費時的堅硬巖石鉆進中，不用為更換電池而頻繁地起下鉆具。

有纜式定向系統(tǒng)的塊陷涉及：

費用——在低價的地下管線鋪設(shè)施工市場，設(shè)備購置費或人員設(shè)備的租金高，然而該缺陷經(jīng)常

被高成功率和復雜孔的準確度所消除。

數(shù)據(jù)的解釋——儀器的操作需要通過培訓的專家，這對于許多砧進承包商來說，年以穩(wěn)定地發(fā)

揮作用并且成本較高。

纜線的連接——連接纜線需要時間，一節(jié)一節(jié)的纜線連成電纜，也許導致讀數(shù)不準，并且增長

了非生產(chǎn)性的輔助時間。

常用的有纜式定位與導向系統(tǒng)有以下兩種：

磁性定向儀磁性定向儀是用于長、深孔穿越的行業(yè)標準儀器。使用磁性定向儀，鉆進操作

人員可在鉆進的任何時候計算鉆孔位置，進行鉆孔糾偏，因此能使鉆孔軌跡與設(shè)計穿越軌跡一致。

磁性定向儀用堅固的三軸磁力計測定鉆具位置與本地地磁場的關(guān)系，它是一個電子羅盤，用一

個三軸加速度計測定鉆具住置與地軸的關(guān)系，它是一個電子水平儀。由數(shù)字傳送儀揄出數(shù)據(jù)，給出

鉆具的狀態(tài)信息，狀態(tài)信息涉及：導向鉆具的傾角、方位角和工具面向角。

連續(xù)取得的每一組測量數(shù)據(jù)都用于計算鉆孔的實際位置與設(shè)計軌跡的偏差。

計算每一測點增長的位置偏差，能繪出實際的鉆孔軌跡。這類儀器的精度為：傾角度數(shù)+/-0.1,

方位角度數(shù)+/-0.3o

磁性定向儀還可以與實時跟蹤系統(tǒng)(Tru-Tracker)結(jié)合使用。實時跟蹤系統(tǒng)由放置于鉆孔上方

地表的電纜組成。測量也級的位置，給其選擇性地施加電壓，產(chǎn)生已知強度和位置的局部磁場。磁

性定向儀對感應(yīng)磁場很敏感，鉆進期間，采用專用軟件可提高磁性定向儀的定位精度。

陀螺儀陀螺儀測量系統(tǒng)用得不多。陀螺儀可保持固定的方向，且不受磁干擾的影響。然而，

陀螺儀的大小受鉆桿內(nèi)徑尺寸限制。小尺寸的陀螺儀精度低，且漂移增長，還規(guī)定專業(yè)人員操作。

4.2.2.3注意事項

選擇應(yīng)用上述儀器，應(yīng)以現(xiàn)場技術(shù)規(guī)定和費用考慮為基礎(chǔ)。一般，地表定位系統(tǒng)最便宜，但僅

能用于距離較小的穿越。磁性定向儀用于較大的管線鋪設(shè)工程，這些工程為避開已有地下管線鉆進

較深，且磁干擾小，能辨認和量化。

工程選擇的磁性定向儀和備用儀器，應(yīng)有最近期的工廠標準校驗，以保證其誤差在生產(chǎn)商的額

定范圍之內(nèi)。在現(xiàn)場對轉(zhuǎn)角的標準誤差檢查，應(yīng)在工程施工前進行。轉(zhuǎn)角的標準誤差檢查也可在探

頭安裝進鉆具后，與擬定的方向?qū)φ者M行檢查。

磁性定向儀應(yīng)直于沿鉆孔基準線的地面上——即相同磁干擾區(qū)——使儀器在一個圓周內(nèi)以不變

的方向轉(zhuǎn)動時，記錄下數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)動檢查至少應(yīng)檢查8個點。按鉆進時的傾角狀態(tài)檢查，4個點足夠。

應(yīng)沿鉆孔軌跡的不同位置，選擇地按鉆進時的傾角狀態(tài)檢查磁場變化，擬定儀器通過該處的方位。

假如也許，傾角狀態(tài)檢查應(yīng)使用裝