JF380非开挖水平定向钻机技术介绍及设计说明
非开挖水平定向穿越设计施工技术
成功关键点
非开挖钻机设备性能一定要好 泥浆处理得当（润滑、护壁、携岩） 导向精度控制到位
2020/2/6
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非开挖 Trenchless Technology ————水平定向钻进穿越施工 Crossing Construction Of Horizontal Directional Drilling
2.2.3预扩孔
成功关键点
非开挖钻机设备性能一定要好 泥浆处理得当（润滑、护壁、携岩） 扩孔器类型以及扩孔级数选择恰当
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非开挖 Trenchless Technology ————水平定向钻进穿越施工 Crossing Construction Of Horizontal Directional Drilling
广泛推广、领域拓展
经济规模
2018年总体约1000亿美元。其中美国达300亿美元、欧 盟约450亿美元、世界其他地区约250亿美元
2018年总体达600亿人民币
贵州省 萌芽、起步
备注
项目少、规模小，2018年约 5000万人民币
数据摘自中国非开 挖技术信息网以及 其他非开挖技术文
献资料
技术发展情况
小口径硬岩顶管技术、裂管替换修复技术、紧贴合缠 绕技术、原位缠绕技术、常温固化CIPP技术、紫外光 CIPP技术以及多技术综合应用在现场已经取得成功
水平定向钻进穿越施工动画演示
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非开挖 Trenchless Technology
主 要 内 容 ————水平定向钻进穿越施工 Crossing Construction Of Horizontal Directional Drilling
水平定向钻非开挖施工的运用实例
水平定向钻非开挖施工的运用实例非开挖施工方案即水平钻机钻孔牵引管道的施工方法。
水平导向钻进法，它的主要特点是，可根据预先设计好的铺管线路驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入，地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处。
在整个工作中，特别的混合机组提供的钻孔混合液不断地从钻头的钻口嘴喷出，用以润滑钻头，钻杆和加固钴道，以提高整个工程的工作效率。
标签：水平定向钻；非开挖施工；实例一、工程概况蚌埠市高新区污水拉管工程是蚌埠市高新区内的污水截流工程，对于企业污水排放、环保生产具有重要意义。
本次施工共涉及九家企业，均是从厂区截流污水穿过已建成的水泥混凝土路面至污水干管。
管道采用F型钢筋混凝土D400管，全长356米，最长拉管距离72米，最短拉管距离28米。
二、施工准备1.地层勘探主要了解有关地层和地下水的情况，为选择钻进方法和配制钻液提供依据。
其内容包括：土层的标准分类、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基岩深度和含卵砾石情况等。
地下管线探测主要了解有关地下已有管线和其它埋设物的位置，为设计钻进轨迹提供依据。
根据现场实际情况解决施工用电、用水。
以钻机路线的入土点和出土点各挖一个工作井和接收井，便于钻机入土开钻，并且作为泥浆的排放和收集点，若泥浆过多采用泥浆车外运。
2.技术准备（1）组织工程施工技术人员参与设计单位、建设单位的施工图会审和企业内施工技术交底，了解施工特点和技术要求，熟悉施工操作规程和各项技术数据。
（2）根据敷设管道的管径尺寸，计算出管道孔的扩孔次数和每次回扩所使用的回扩器的规格。
（3）根据钻机操纵手册和导向仪的控制、精度要求，制定出详细的技术交底。
并向施工作业人员进行交底。
（4）与钻机操作手共同制定出管道中线和高程的控制数据和纠偏措施。
水平定向钻施工技术-顶管施工技术介绍
水平定向钻施工技术-顶管施工技术介绍水平定向钻施工技术介绍“水平定向钻”是在不开挖地表面的条件下，采用定向钻机铺设各种地下公用管道设施的一种非开挖施工工艺，它广泛应用于供水、电力、通讯、燃气、石油、污水管道等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石（含量较少）等地况。
它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。
水平定向钻进设备一般适用于管径φ1200mm以内的的钢管和PE 管，目前最大铺管长度达到3302米。
（2016年中国石油天然气集团公司管道局穿越公司创下的世界纪录：5月21日，在靖江-江阴段长江河床下通过的水平定向钻管道穿越工程顺利完成，该管道直径711毫米，全长3302米，用于输送天然气）（公司目前完成的最长穿越为花都机场航煤DN406+DN110钢管，穿越长度为700米）一、定向钻进的工艺流程水平定向钻机进行管线穿越施工顺序为：地质勘探及管线探测、设计钻孔导向轨迹、导向施工、回拉扩孔（同时进行管道焊接）、管道回拖。
1、地质勘探：主要是通过地质钻探了解地质分布情况，形成地质勘查报告，为施工提供参考依据。
地质钻探现场钻探取样2、地下管线探测：主要是通过采用管线探测仪了解地下已有管线埋设的位置和深度等信息，为设计导向钻进轨迹提供依据。
雷迪8100管线探测仪管线探测仪地下管线探测3、导向施工：利用造斜原理，在地面导向仪引导下，按预先设计的铺管线路，由钻机驱动带导向钻头的钻杆，从入钻点至出钻点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔。
水平定向钻钻机（钻通25T）月蚀导向仪普通导向钻头岩石钻三牙轮钻头4、回扩施工：一般采用逐级扩孔，将钻孔扩大到管道回拖所需孔径，回扩终孔直径一般为回拖管道外包直径的1.2~1.5倍。
挤压式扩孔器（普通）三牙轮扩孔器（岩石）5、管道焊接：PE管通常采用热熔对接焊机将管道焊接成型，钢管则采用电焊焊接管道。
热熔对接焊机PE管道焊接钢管焊接。
非开挖水平定向钻进的施工技术及应用实例
非开挖水平定向钻进的施工技术及应用实例摘要：本文对非开挖水平定向钻进技术的特点和施工工艺进行了介绍，并进一步结合新会南车给水工程等成功实例对相关的技术要点进行了分析，为非开挖水平定向钻进技术在供水工程中的推广应用提供参考。
关键词：供水管道水平定向钻进非开挖0.前言对于城镇供水管道的施工，普遍地使用明挖法施工，但当在横穿道路时常常容易造成交通堵塞，车流量大的主干道更是不可行，而经过绿地和园林时也会造成毁坏，甚至因为建筑物存在，不允许开挖，进而会影响整个项目的施工进度。
正是在这种背景下，孕育和产生了地下管线建设的技术革命——非开挖技术。
非开挖技术是指在无需开挖地表路面的情况下铺设各种地下公用设施（管道和电缆）的一种技术和方法，常使用水平定向钻进施工和顶管施工。
它与传统的“开槽埋管法”相比具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著等优点。
1.前期调查在项目具体施工前，需要进行细致全面的调查，施工地区的水文、地质勘查，以及对施工风险的评估，掌握施工涉及区域地表和地下的地质情况，分析非开挖定向水平钻进施工的可行性，并合理设计管线走向和进出洞口位置。
2.水平钻进施工技术要点2.1导向孔轨迹的设计导向孔是扩孔拉管的母线，也是最终形成的管线孔。
与其它管线不同，重力管对于深度、坡度允许误差均有较严格的要求，施工难度大。
因此，对于施工项目的情况，管线设计要考虑满足施工的基本条件，以确保管线钻进时有可行的入土角度。
工作井位置一般按100—200m的间距设置，当管线较深时，为保证入土角度，入土工作坑设计。
2.2回拉力的计算及定向钻机的选择定向钻根据穿越长度实际需要的回拉力进行选型，回拉力的计算参考《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》。
具体公式如下：f拉=πlf [d2γ泥/4 - dδ1 （d -δ1）]+k粘πdl式中：f拉——计算的拉力，kn；l ——穿越长度，m；f——摩擦系数，f=0.1～0.3； d——生产管直径，m；γ泥——泥浆密度，kg/m3；δ1——生产管壁厚，m；k粘——粘滞系数，k粘= 0.01～0.03。
市政管道工程非开挖水平定向钻进拉管施工技术
市政管道工程非开挖水平定向钻进拉管施工技术摘要：在介绍水平定向钻进拉管施工方法的基础上，通过市政管道工程实例阐述了非开挖水平定向钻进拉管施工的前期准备、钻机就位、配置钻液、导向孔施工、扩孔施工、管道回拖施工、监测和控制等全过程施工技术，对3种质量通病提出了预防措施，可供施工技术人员在进行城市地下中小直径管道施工时参考。
关键词：市政管道工程；非开挖；水平定向；钻进拉管；施工技术1水平定向钻进拉管施工方法采用水平定向钻进拉管施工技术进行地下管道施工，不需挖掘工作井即可快速完成地下管线施工。
其施工方法如下：首先布设钻机，即按照地下管线设计图纸，将水平定向钻机布置在地下管线设计位置的始端并固定；其次导向孔施工，即将钻杆端部装上楔形钻头并从地面钻入，按照设计好的线路绕开障碍物，直接到达管线设计位置的终端；再次回拉扩孔，即在导向孔终端卸下楔形钻头、安装尺寸合适的扩孔器，在钻液辅助下完成扩孔施工；最后拉管施工，即在扩孔后孔洞终端将管道与钻杆连接起来，回拉钻杆到扩孔后孔洞的始端，从而完成管道安装施工。
2工程实例2.1工程简介某市政管道水环境综合治理工程第三标段是该工程的主要施工标段。
该标段管网施工范围涵盖18km2以上，包括大型雨污水分流管网工程施工，管网涉及多达25个社区。
该管网的施工区域为老旧城区，这里有大量商业区和住宅区。
该管网的施工项目中，老城区北环路至洋仔二路DN800补水管和新沙路DN400~DN600污水管过路施工，采用非开挖钻进拉管施工技术，总长度为4km[1]。
2.2工程特点该管道施工项目从商铺、居民区和道路上经过，还要穿过很多路口，施工影响范围比较广，给居民生活、周围环境和道路交通造成的影响非常明显。
3非开挖水平定向钻进拉管施工3.1前期准备采用探测、查阅资料和现场调查的方法，全面了解整个施工区域管线的分布情况，做到了如指掌。
邀请给水、电力和燃气等单位到施工现场做技术交底工作，将施工给相关管线造成的影响降到最小。
非开挖水平定向钻机拉管施工工法
非开挖水平定向钻机拉管施工工法随着城市建设发展，城市管网越发复杂，有些后期开挖铺设管道需破坏原有构筑物，影响周边环境、交通等。
有些特殊情况如穿越河道、道路开挖铺设管道就不现实。
非开挖技术很好的解决了此问题。
非开挖技术主要有盾构、顶管和拉管等技术。
盾构通常用于大型隧道施工，顶管主要一般用于管径800mm以上自流水管道，拉管一般适用于管径800mm以下压力管、穿线管应用，本工法主要介绍拉管施工工法。
由我司投资兴建的漳州碧湖市民生态公园配套基础设施建设工程中，为保证东西湖连通，由东湖向西湖补水，需穿越浦头港渠下方铺设连通管（见图1-1），2.特点相对于传统通过开挖地面来敷设管道施工的技术，拉管具有其无可替代的优点：2.1不影响周边环境在施工过程中无需开挖地面，就能够穿越公路、建筑物、铁路、河流，极大地降低了地下管线施工对交通、环境、基础设施、居民生活工作等造成的影响，取得良好社会效益；2.2延长管道寿命由于拉管技术不挖开地面，管道上层的土壤未经扰动，故而大大延长了管道的使用寿命，减小了管道的变形；2.3施工速度快拉管施工对于地下管道铺设特别是深埋管道，由于无需开挖回填及地面恢复工作，施工速度快；2.4施工精度高拉管施工应用了定向钻进技术，能实时监测管道走向，及时调整，能满足施工精度要求；2.5安全由于施工过程无需开挖，不会产生大量土方占用场地，减少塌方等安全隐患。
3.适用范围拉管一般适用于管径800mm以下压力管道或者穿线套管施工，目前广泛应用于城市给排水、电力、电讯、天然气、煤气等市政和石油管线铺设施工中，适用于沙土、粘土等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。
4.工艺原理非开挖水平定向钻机拉管技术是利用地表放置的钻机、随钻测量仪器以及有关钻具，沿欲铺设管线设计轨迹钻成一个先导孔，然后回拉扩孔，将孔径扩大到铺管要求的口径，最后将管线同步或分步拉入并采取相应孔道加固措施，以实现不开挖铺管的施工技术。
5.工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程拉管施工工艺流程如下：5.2各流程操作要点5.2.1施工准备5.2.1.1技术准备(1)组织图纸会审，仔细阅读工图，了解设计意图及熟悉施工规范和技术标准；(2)根据地勘资料、施工图纸及规范相应要求、质量控制目标，编制施工专项方案，此方案需通过总包单位及监理单位审批后方可执行；(3)对所有操作工人进行技术交底和岗前技术培训，对现场人员进行“三级安全教育”培训；5.2.1.2机械设备准备：施工现场根据施工现场的工程进度情况配备必备的施工机械设备。
井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术
井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术1. 引言井下水平长钻孔定向钻进是一种在地下水平方向钻探的技术，用于地下矿山的开采和勘探。
本文将重点介绍井下水平长钻孔定向钻进所使用的装备和配套工艺技术。
2. 井下水平长钻孔定向钻进装备2.1 钻机井下水平长钻孔定向钻进所使用的钻机通常是一种特殊的地下钻机，具备以下特点：•高功率：用于克服地下的阻力，保证钻进的顺利进行；•定向控制系统：通过操控系统控制钻机的定位，保证钻孔的准确性；•快速回转系统：实现快速回转钻杆，提高钻进效率；•安全措施：具备安全系统，保证操作人员的安全。
2.2 钻杆井下水平长钻孔定向钻进所使用的钻杆具备以下特点：•高强度：用于承受地下的高压力和摩擦力；•铰接连接：钻杆通过铰接连接，方便在地下进行钻进和转向；•高导向性：钻杆具备一定的导向性能，保持钻孔的准确性；•耐磨性：钻杆表面经过特殊处理，提高耐磨性，延长使用寿命。
2.3 定向控制工具为了保证井下水平长钻孔定向钻进的准确性，通常需要使用定向控制工具。
主要有以下几种：•轴位器：用于确定钻杆的轴线，保证钻孔的定向准确；•MWD（测量井下方位）工具：通过测量钻杆的方位，确认钻孔的定向情况；•倾斜度测量工具：用于测量钻孔的倾斜度，控制钻孔的倾斜程度；•定向软件：利用计算机软件进行钻控系统的控制和钻孔数据的处理。
3. 配套工艺技术3.1 钻进工艺井下水平长钻孔定向钻进的钻进工艺主要包括以下步骤：•钻孔布置：确定钻孔的位置和方向，进行布置；•钻孔导向井段：通过定向控制工具控制钻杆的方向，控制钻孔的导向；•钻孔平整井段：通过钻进工具在地下进行钻杆的快速回转，保证钻孔的平整度；•钻孔终端井段：钻孔接近终点时，通过导向软件进行实时控制，确保钻孔的准确结束。
3.2 钻进液体井下水平长钻孔定向钻进需要使用特殊的钻进液体来降低钻进的阻力，冷却钻杆和钻头，并带走钻屑。
主要有以下几种类型的钻进液体：•基础钻进液体：包括水、泥浆等，用于正常的钻进工作；•高密度钻进液体：用于增加钻进液体的密度，提高钻杆的稳定性；•气泡钻进液体：通过注入气体产生气泡，减小摩擦阻力，提高钻进速度。
水平定向钻穿越施工教程说明
水平定向钻穿越施工教程说明水平定向钻穿越施工水平定向钻穿越施工简介：随着现代文明意识和环保意识的逐渐加强，开挖路面进行各类地下管线施工导致的社会问题，交通问题和环境污染问题已越来越受人民的关注，城市限制开挖施工的法规将陆续出台，这里介绍的就是用来进行非开挖施工的水平定向钻穿越施工技术。
关键字：非开挖施工水平定向钻穿越随着现代文明意识和环保意识的逐渐加强，开挖路面进行各类地下管线施工导致的社会问题，交通问题和环境污染问题已越来越受人民的关注，城市限制开挖施工的法规将陆续出台，这里介绍的就是用来进行非开挖施工的水平定向钻穿越施工技术。
采用水平定向钻穿越技术进行管线穿越施工，是城市市政建设和电气化管网改造，通讯光缆敷设和穿越大中小型江河，湖泊以及不可拆迁建筑物的最佳选择，是不破坏地貌状态和保护环境的最理想的施工方法。
近几年水平定向钻穿越技术在世界各国及各个行业得到了广泛的应用，尤其在环保和市政管网改扩建项目及大型管道穿越江河工程项目上更显出了其独特的优势，其工作过程是通过计算机控制进行导向和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。
1、水平定向钻穿越施工工艺：使用水平定向钻机进行管线穿越施工，一般分为二个阶段：第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔，并将产品管线（一般为PE管道，光缆套管，钢管）沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。
1.1 钻导向孔:要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达，开动泥浆泵对准入土点进行钻进，钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）切削地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置，以便及时调整钻头的钻进方向，保证所完成的导向孔曲线符合设计要求，如此反复，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔的钻孔作业。
市政工程教学课件：非开挖水平定向钻机 (一)
市政工程教学课件：非开挖水平定向钻机(一)市政工程教学课件：非开挖水平定向钻机非开挖水平定向钻机是市政工程建设中的常用机械设备，它能够在无需挖掘土方的情况下完成管道敷设，大幅度降低了工程影响和施工难度。
以下是有关非开挖水平定向钻机的详细介绍：一、非开挖水平定向钻机的基本概念非开挖水平定向钻机是通过向地下注入液态泥浆，将钻头沿水平方向钻进地面，钻头穿过地下障碍物后，将管道沿着钻孔桶的空腔中引入，最终完成管道的敷设。
二、非开挖水平定向钻机的基本结构非开挖水平定向钻机包括钻头部分、输送槽、泵站和电气控制系统。
其中，钻头部分包括钻孔桶、钻头、钻杆和立管等。
三、非开挖水平定向钻机的工作原理钻机启动工作后，先将钻孔桶推入地层，然后调节方向使其与具体敷设方向一致，并慢慢向前推进。
同时，机器还会不断注入液态泥浆带动钻孔桶，同时将钻屑从钻孔开口吸出，以保证硬土壤或石头等硬质物料不会卡住钻头，接着过程便相对顺畅了。
四、非开挖水平定向钻机的优势非开挖水平定向钻机能够减轻工程建设中的土方开挖，降低工程影响和施工难度。
这种机械设备还能够减少建筑运输成本，缩短施工周期，并且在施工过程中产生的噪音和尘土较少，更环保。
五、非开挖水平定向钻机的应用范围非开挖水平定向钻机广泛应用于市政建设中的排污管、自来水管、燃气管等管网的敷设、市政建设中的桥涵、高速公路、铁路管线集中等区域中的地下建设、城市迎宾路、广场等地面景观的建设等。
综上所述，非开挖水平定向钻机作为一种新型施工工具，不仅能极大地提高市政施工的效率和质量，减少了对城市环境的影响和破坏，同时还降低了施工成本，将为我国的城市建设带来更多的福利。
非开挖水平定向钻导向轨迹设计
非开挖水平定向钻导向轨迹设计非开挖水平定向钻导向轨迹设计随着非开挖水平定向钻技术的应用越来越广，对于定向钻施工过程中遇到的难题越来越多。
目前市场上所用的小型钻机，其导向孔施工过程中大多是采用无线定位技术，本文就无线定位技术穿越施工时导向孔轨迹设计方法作一简单的介绍。
标签水平定向钻；导向；轨迹设计1 非开挖定向钻轨迹设计与原理非开挖铺管的关键技术在于导向钻孔轨迹的精确控制，确保避开原有地下管线及障碍物，按设计路线准确、顺利地铺管。
它的基本步骤是：采用先进的导向探测仪对地下钻头的前后倾角、深度、导向板面向角等进行测量，根据测量结果人为预定其导进方向，并不断地调整钻头面角进行推进或继续钻进。
其中，“人为预定”是凭操作经验来进行的，依靠操作者判断和调整前进方向，这就使导向精度和速度降低。
一旦发现当前钻出的孔段轨迹与理想轨迹有差异时，退回重新校，由于在先期的钻进过程中，旧孔轨迹周围环境在高压泥浆液的强力冲刷下已变得松散，再想靠导向板的推进来改变方向校正出新轨迹孔就较为困难了，往往要退回很大的量才能校正过来，并且回程量也只有靠经验来控制。
因此，在导向钻进时总是希望能够预先知道按操作控制所能得到的地下轨迹，最好是在设计好钻进轨迹时就有一套操作控制程序。
对此，进行非开挖导向钻进轨迹的研究是非常必要的。
1.1 几何关系的建立在导向钻进过程中，钻头以回转钻进和只推进两种方式运动。
回转钻进时，其方向不发生变化，轨迹线为直线；推进时，其方向会按一定的规律变化，轨迹力地下空间曲线。
这样整个钻孔轨迹由若干段直线和弧线组成。
1.2 钻孔轨迹的控制设计导向钻进的轨迹设计一般要考虑三方面的要求。
1.2.1 铺设管线的深度和水平距离；1.2.2 避开的地下管线和石块等障碍物；1.2.3 钻进角度或出钻角度的弧度变化控制。
例如说，在横穿马路钻进施工中常见到这样的情况：钻机置于马路边缘一定距离外，钻机以一定的钻进角度开孔，向下偏导向钻进，希望经过一定长度的弧形轨迹，达到铺管设计深度时钻头的方向恰好调整到水平方向，再保持水平方向旋转钻进，保正钻孔准确地从地下原有两根管道之间的间隙中穿越。
非开挖技术--定向钻的基本原理及施工方法
非开挖技术--定向钻的基本原理及施工方法在非开挖技术行业中，定向钻进一直是主要的增长领域。
目前，在天然气、自来水、电力和电信部门定向钻进已是一种普通的施工工艺，最近由于在施工精度上的改善，定向钻进也被用于污水管和其它重力管线的铺设。
尽管这样，世界上有许多地方、许多行业仍然还在认识普通非开挖和定向钻进非开挖的益处。
一、基本原理钻孔轨迹可以是直的，也可以是逐渐弯曲的。
在导向绕过障碍物，或穿越高速公路、河流和铁路时，钻头的方向可以调整。
钻孔过程可在预先挖好的发射坑和接受坑之间进行，也可在安装钻孔机的场地，以小角度直接从地表钻进。
工作管或导管的铺设通常分两步进行。
首先是沿所需的轨迹钻导向孔，然后回扩钻孔以加大孔径适应工作管的要求。
在第二步即回拖过程中，工作管通过旋转接头与扩孔器连接，并随着钻杆的回拖拉入扩大的钻孔中。
在复杂地层条件下、或孔径需增加很大时，可采用多级扩孔的方法将孔径逐步扩大。
近年来，设备能力有了改善，非开挖技术的优越性也得到了更多的赞赏。
一些公用管线公司已经设想，在有非开挖可作替代时，要反对采用明挖施工方法(特别是在道路上)。
非开挖施工除了有显著的环境效益外，在许多工程应用中，导向孔钻进的相对成本已经降低到明挖法施工之下，即使忽略干扰与延缓交通等的社会成本时也是如此。
大多数定向钻机采用钻进液辅助碎岩钻头钻压从钻杆尾部施加。
钻头通常都带有一个斜面，所以钻头连续回转时则钻出一个直孔，而保持钻头朝某个方面不回转加压时，则使钻孔发生偏斜。
探测器或探头可以安装在钻头内，也可安装在紧靠钻头的地方，探头发出信号，被地面接收器接收或跟踪，从而可以监测钻孔的方位、深度和其它参数。
在那些从地表不能稳定跟踪钻孔轨迹的地方，或因钻孔深度太大，用无线电频率方法难以保证定位精度的地方，也可采用有缆式导向系统，其缆线通过钻杆连接。
膨润土/水的混合物是常用的钻进液或"泥浆"，它能使携带的岩屑处于悬浮状态，并能通过循环系统过滤。
非开挖定向钻进铺管钻机说明书
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言1.1 概述非开挖定向钻进铺管钻机是新兴起来的地下管线铺设设备，在结构上和性能上已日趋完善，并形成了品种和规格较为齐全的系列。
目前，随着城市的迅速发展，对于地下管线的铺设，从20世纪70年代开始，在西方发达国家中开始推广应用非开挖技术。
这项技术可以在少量开挖地表的条件下探测、检查、修复、更新和铺设管线等多种底下设施。
与开挖发地下管线施工相比，非开挖发具有不影响交通，不污染环境等优点，并且在许多情况下不开挖法施工周期短、成本低。
因此，它被各国政府的重视，非开挖发正以越来越快的速度，在越来越多的场合取代开挖法地下管线施工。
目前，非开挖技术施工量已占管线施工量的10%，个别地区高达40%，已经成为衡量一个国家地下管线施工科技含量高低的重要标志之一。
为了缩短与世界发达国家技术水平的差距，赶上非开挖先进技术发展的趋势，研究和开发具有自主知识产权的非开挖技术是非常紧迫和必要的。
非开挖施工技术具有以下优点：（1）不开挖路面，减少了渣土储运给城市带来的污染，提高城市建设的文明程度，避免了开挖所引起的破坏性中伏建设，节省了原材料，保护了资源，保持了良好的路面状况。
（2）不开挖路面，不影响市民的正常工作、生活，减少了市民的埋怨，提高了决策者的威望，提高了城市文明形象。
（3）不中断交通，减少了因施工而改道的车辆拥挤、堵塞，减少了尾气排放，减少了空气污染，降低了交通事故发生率，保护了国家和人民的生命财产安全。
（4）不开挖施工，使得无法开挖（河流、建筑）和不宜开挖（主干道、闹市区等）地段的铺管得以实施。
为规划、设计部门提供了技术手段，避免了管道绕行，节约了宝贵的地下空间。
（5）不损坏地下管线，保持了各类管线的正常运行，保证了各行各业正常的工作秩序近几年采用的非开挖施工方法进行地下管线施工逐年增加，所以非开挖工程市场前景将十分巨大。
这就需要有更多品种、性能更卓越的非开挖钻机的出现。
非开挖水平定向钻机工作原理
非开挖水平定向钻机工作原理
非开挖水平定向钻机是一种用于在地下开挖水平孔道的设备，它的工作原理涉及多个方面。
首先，非开挖水平定向钻机利用液压系统提供动力，通过液压马达驱动钻杆旋转，进而实现在地下钻孔。
液压系统的工作原理是利用液体在封闭管道中的传递压力来实现动力传递和运动控制。
其次，定向钻机配备了钻头和钻杆，钻头通常采用聚晶钻头或者钻头钻具，通过旋转和推进的方式在地下进行钻进作业。
钻杆的推进和回转是通过液压系统控制的，钻杆的推进是通过液压缸提供推力，而钻杆的回转则是通过液压马达提供动力。
此外，非开挖水平定向钻机还涉及到钻孔润滑和冷却系统。
在钻进过程中，钻头需要不断冲击地层并进行切削作业，因此需要注入润滑液体来减少摩擦阻力，同时也需要喷射冷却液体来降低钻头温度，防止过热损坏。
最后，非开挖水平定向钻机还需要配合定位系统，通过地下雷达或者GPS定位等技术来确保钻孔的准确位置和方向，以满足工程
设计要求。
总的来说，非开挖水平定向钻机的工作原理涉及液压系统驱动、钻头钻杆的旋转推进、润滑冷却系统和定位技术等多个方面，通过
这些技术手段来实现在地下开挖水平孔道的工作。
水平定向钻施工技术方案
水平定向钻施工技术方案目录一、项目概述 (2)1.1 工程概况及重要性 (3)1.2 水平定向钻施工的目的和意义 (4)二、施工准备工作 (5)2.1 前期勘察与调研 (6)2.2 施工队伍组织与培训 (8)2.3 设备材料采购与准备 (8)三、技术方案介绍 (10)3.1 水平定向钻施工原理 (12)3.2 工艺流程及操作要点 (13)3.3 技术难点及应对措施 (14)四、施工现场布置与管理 (16)4.1 施工现场选址及要求 (17)4.2 施工现场布置图 (18)4.3 施工安全管理措施 (20)五、施工进度计划与保障措施 (21)5.1 施工进度计划安排 (22)5.2 进度保障措施与资源配置 (23)5.3 应急处理预案 (24)六、质量控制与验收标准 (25)6.1 质量控制关键环节 (26)6.2 质量检测方法与标准 (27)6.3 验收标准及流程 (28)七、环境保护与恢复治理 (28)7.1 环境保护措施 (29)7.2 生态恢复治理方案 (30)7.3 后期环境评估与监测 (31)八、成本预算与效益分析 (33)8.1 成本预算及构成 (34)8.2 效益分析及预测 (35)九、风险分析及应对措施 (36)9.1 风险识别与评估 (38)9.2 风险防范与应对措施 (40)十、总结与建议 (42)10.1 项目总结回顾 (43)10.2 改进建议与展望 (44)一、项目概述我们荣幸地为您提供一份关于“水平定向钻施工技术方案”该方案旨在展示我们专业团队设计并实施高质量水平定向钻工程的承诺和能力。
我们的项目目标是通过采用先进水平定向钻技术，实现对地下管道的精确和最小影响施工，同时确保周围环境的安全和施工过程的效率最大化。
我们深知在城市基础设施运作中，这样的项目必须以最高的专业标准负责任地执行。
水平定向钻技术以其推测性少、安全风险低、施工速度快的优势在现代管线铺设施工中倍受青睐。
【管道工程】非开挖水平定向钻机
•
定好穿越长度后，根据入土点、入土角度结合现场实际情况
使钻机准确就位。钻机设备、泥浆设备安装完成后，对设备进行
调试、检查、确保设备安全运行。导向设备仪器安装完成后，对
其进行校准，确保导向孔的精度。
五、 施五工、过定程向中钻注施工意工问艺题
• 2、导向孔钻进
要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头
。
•
在导向孔钻进时，每钻进一根钻杆，至少测量一次方向
水平定向钻机
目录
一.水平定向钻概述 二.施工现场勘察 三.穿越“仪器”概述，流程及曲线设计 四.泥浆配置 五.施工过程注意问题 六.施工经验
一、 水平定向钻概述
• 1、发展前景
•
随着城市高速
现代化,地下管网建设
迅速发展,管道穿越由
于其技术综合成本低
、施工周期短、环境
影响小、不影响交通
、施工安全性好等优
•
钻杆必须确保连接到位、牢固才可回扩，以防止回扩过
程中发生脱扣事故。
•
根据各种不同土质配制不同浓度的泥浆，使其扩孔时回
拖力的数值和扭距值控制在钻机正常工作参数之内。
•
回扩过程根据不同地层地质情况以及现场出浆状况确定
回扩速度和泥浆浓度及压力，确保成孔质量。
五、 施五工、过定程向中钻注施工意工问艺题
• 4、 回拖
•
2）、地下管线测绘
•
地下管线测绘是对已查明的地下管线位置的平面位置和深度进行测量
。
•
我们要 沿穿越方向，对已探测地下管线的深度及管线走向做出标记；
•
•
根据探查结果，对现场地下管网进行复查，准确掌握地下各种管线和
其他基础设施的分布及埋深，为导向孔轨迹提供准确的设计依据。
非开挖定向钻施工方案
非开挖定向钻施工方案一、引言非开挖定向钻施工是一种基于钻孔技术进行管线铺设或修复的方法。
相比传统的开挖施工方式，非开挖定向钻具有无需破坏地表、快速施工、低环境影响等优点，被广泛应用于城市地下管线的建设与维护。
本文将介绍非开挖定向钻施工的基本原理、施工步骤以及注意事项，旨在帮助工程师和施工人员更好地理解和应用这一技术。
二、基本原理非开挖定向钻施工利用钻孔设备在地下钻取孔道，并通过这些孔道进行管线铺设或修复。
其基本原理如下：1.孔道钻取：首先进行孔道的钻取，通常使用水平定向钻机进行。
通过合理的钻孔参数设置，钻孔设备能够在地下水平或垂直钻取出一条通道。
2.孔道加固：钻取完成后，需要对孔道进行加固，以确保其稳定性。
一般采用灌注密封的方式进行加固，即通过注入水泥浆等材料，使孔道壁面形成一层坚固的衬垫。
3.管线铺设或修复：当孔道加固完毕后，可以通过孔道进行管线的铺设或修复。
通常情况下，管线将通过滑动套管或拖曳设备的方式从一端滑入孔道，最终完成管线的安装。
三、施工步骤非开挖定向钻施工包括以下主要步骤：1.工程准备：在开始施工前，需要进行周密的工程准备工作。
包括确定钻孔的位置、深度和方向等，制定施工计划，并准备好所需的钻孔设备和材料。
2.钻孔设备安装：将水平定向钻机等钻孔设备安装在施工现场，并进行必要的调试和检查。
确保设备正常运行，并做好安全防护措施。
3.钻孔施工：按照施工计划进行钻孔工作。
根据钻孔的长度和方向进行调整，并确保钻孔的质量符合要求。
在钻孔过程中，施工人员需密切关注孔壁稳定性，及时采取加固措施。
4.孔道加固：完成钻孔后，需要对孔道进行加固。
通过灌注密封材料等方式，加固孔道的壁面，以提高孔道的稳定性。
同时，注意控制加固材料的用量和均匀性。
5.管线铺设或修复：当孔道加固完毕后，可以进行管线的铺设或修复工作。
通过滑动套管或拖曳设备将管线从一端滑入孔道，直至到达目标位置。
同时，注意管线的连接和固定等环节。
6.验收与清理：在管线铺设或修复完成后，进行验收工作。
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JF380非开挖水平定向钻机技术介绍及设计说明佟明内容提要：本文主要对JF380非开挖水平定向钻机的工作原理、技术特点、性能参数、结构原理、关键技术和关键部件做了较详细的说明。
重点对动力头的设计做了详细介绍和说明。
关键词：非开挖 JF380 钻机原理设计介绍一、非开挖技术简介非开技术是指利用少开挖或不开挖的方法对地下管线、管道进行铺设、维修、更换或者探测的一门施工技术。
非开挖施工应用了定向钻进技术的原理，极大地降低了地下管线施工对交通、环境、基础设施、居民生活工作等造成的影响，成为现代城市技术设施施工、建设、管理的一个重要组成部分。
非开挖施工开始于1896年的美国，兴起于上世纪80年代发达国家并形成产业，我国于1953年首次在北京应用非开挖技术施工，上世纪90年代开始起步，近年来发展迅速。
目前在石油天然气、城市给排水、煤气供应、电力、通讯、供热等管道铺设与维护领域得到了广泛应用。
非开挖水平顶钻机的工作原理和施工程序主要分为下面三个步骤：1、钻头、钻杆钻进固定设备后，按照设定的角度，在动力头的作用下，钻头带动钻杆旋转前进，并在导向仪的控制下，按照施工要求的深度和长度进行钻进，穿过地面障碍物后，穿出地面。
在钻进的过程中，为防止钻杆被土层夹紧、抱死，需要由泥浆泵通过钻杆、钻头打出膨化水泥或泥浆，同时也起到固化通道，防止管道塌陷的作用。
钻杆钻进示意图2、回扩头回扩在钻头带着钻杆穿出地面后，卸掉钻头，将回扩头于钻杆安装固定，动力头回拖，钻杆带着回扩头反向回拖，扩大管道直径尺寸。
回扩示意图3、管道回拖在回扩头回拖的同时，将管道固定在回扩头后，动力头拖动钻杆，带着回扩头和管道同时进行反向回拖运动，直至将管道拖出地面，完成管道铺设施工。
管线回拖示意图二、JF380非开挖水平定向钻机的基本结构无论是大型还是中小型水平定向钻机, 其基本结构都包括主机、钻具、导向系统、泥浆系统，有的还配备智能辅助系统。
我们设计的JF380非开挖水平定向钻机设计思路为中端产品，故未配备智能辅助系统。
1、主机主机主要由底盘、发动机、动力头、驾驶室和泥浆系统构成。
（1）底盘的设计JF380水平定向钻机底盘为液压驱动, 刚性连接式车架。
行走装置主要包括驱动轮、导向轮、支重轮、托链轮、履带总成、履带张紧装置、行走减速机和纵梁组成。
底盘示意图行走装置中左、右纵梁分别整体焊接后, 与中间整体框架式车架焊接成为一个整体车架。
车架后端设置2 个支腿, 可有效降低支腿部分重力及简化结构, 工作时支腿支起, 增强整车的稳定性。
行走减速机选用进口的内藏式行星减速机 ( 包括马达), 输出扭矩大、结构紧凑。
履带采用金属履带，强度高, 可承受更大的载荷, 损坏后可以更换。
（2）发动机的选用水平定向钻机的发动机系统包括发动机、散热器、空滤器、消音器、燃油箱等。
发动机作为设备的心脏，其功率和性能是衡量钻机能力的重要指标，钻机在钻进和回拖的过程中，往往需要以恒定的载荷运行。
钻机工作时功率消耗主要集中在旋转和泥浆上，由于JF380水平钻机采用油缸进给机构，所以功率消耗不大，减小了系统的发热量，同时油缸进给机构效率高。
通过对动力头、泥浆泵的载荷计算，同时对比借鉴了国内其他大规模厂家的40吨左右非开挖设备的发动机配置，最终选择康明斯160Kw发动机。
在可以完全满足钻机工作需要的同时，让机器在动力方面拥有更加卓越的表现，远胜徐工等厂家选配的140kw发动机，从而在市场竞争中更具优势。
（3）动力头的设计动力头是钻机设计最重要的部分，如果说发动机是机器的心脏，那么动力头就是核心。
其功能主要有: 驱动钻杆钻头回转; 承受钻进、回拖过程中产生的反力; 泥浆进入钻杆的通道。
动力头由两个低速大扭矩马达驱动减速机, 由减速机驱动减速箱, 再由减速箱输出轴驱动钻杆转动, 输出轴中空, 结构如下图所示。
动力头示意图动力头功率计算如下：①动力头旋转在额定15000N.m扭矩，仅63ml泵供油工作时：额定压力20MPa液压传动装置总效率:ηy=0.85减速箱机械效率:ηj=η齿轮*η轴承= 0.96*0.98=0.94液压泵总效率:ηb≈0.8考虑管路及阀件中压力损失的效率:ηg≈(20-1.5)/20=0.93总效率:η总=ηy*ηj*ηb*ηg=0.85*0.94*0.8*0.93=0.59液压泵总功率:Q=P*q*n/(60*ηb’)=20*63*2200/(60*0.88)=52500(W)式中：P ——液压系统压力 q——液压泵排量n ——液压泵转速ηb’——液压泵机械效率②动力头旋转在额定15000N.m扭矩， 63ml+32ml泵供油工作时：额定压力20MPa液压传动装置总效率:ηc=0.85减速箱机械效率:ηj=η齿轮*η轴承= 0.96*0.98=0.94液压泵总效率:ηb≈0.8考虑管路及阀件中压力损失的效率:ηg≈(20-2.5)/20=0.88总效率:η总=ηc*ηj*ηb*ηg=0.85*0.94*0.8*0.88=0.56液压泵总功率:Q=P*q*n/(60*ηb’)=20*(63+32)*2200/(60*0.88)=79166(W)式中：P——液压系统压力 q——液压泵排量n——液压泵转速ηb’——液压泵机械效率(4) 动力头回转机构的设计由于动力头钻机具有给进行程长、传动链短、结构简单、操作方便等特点, 所以选用动力头作为回转运动的输出机构并将其作为本设计的回转机构。
给进/回拖机构是动力头回拉或进给运动的执行机构, 通过液压马达、减速机、链条, 由链条向动力头提供进给力或回拉力，前后油缸协调动作, 以调节合适的钻进角度。
动力头给进/ 回拖机构示意图(5)夹持器的设计JF380非开挖水平定向钻机采用前夹紧设计，夹持器有夹紧与旋转两个动作，配合动力头完成装卸钻杆的任务。
夹持器钳主要由2 个夹紧体和加力机构构成, 夹紧体主要由钳臂、夹紧块、V 形块构成; 加力机构由带有左右旋向螺纹的十字形螺杆和分别带有左、右旋螺纹的2 个销轴构成。
带牙的V 形块用螺钉分别固定在钳臂和夹紧块的凹槽内，活节螺栓与钳臂通过销铰接; 螺杆和加力臂成十字形焊在一起, 构成十字形螺杆。
工作时, 分别将钳臂和夹紧块通过活节螺栓、螺母夹紧两钻杆相邻端部, 将带有左、右旋内螺纹的左、右销轴分别从十字形螺杆两头旋入, 并将左、右销轴分别插入两钳臂的末端销轴孔, 用限位销分别将左、右销轴限位,转动十字形螺杆, 即可实现钻杆的拧紧或分离。
°夹持器翻转工作示意图(6) 驾驶室针对野外施工环境，JF380非开挖水平定向钻机专门为操作者设计了驾驶室，并在驾驶室内配置了空调系统。
这是国内其他钻机厂家从未做过的设计，虽然增加了生产成本，但是为操作者提供了更加舒适的工作环境，充分体现了人性化设计的理念，提高了设计层次和产品档次。
2、钻具(1) 钻头钻头一般为楔形, 在前进过程中, 若钻头不断旋转, 则钻进轨迹为直线。
当钻头想绕过障碍物或以一定曲率半径前进时, 钻头停止转动, 使楔面停留在某一角度再推进。
这样, 钻头就以与楔面相背的方向前进。
改变钻孔方向就是依靠导向设备，应用此原理来控制钻头的姿态从而实现的。
钻头斜板通常有喷嘴, 高速膨胀水泥或泥浆从喷嘴喷出, 对土层进行冲刷、加固。
对不同土层, 应选用不同的钻头，如在较软的粘土中, 一般选用较大尺寸的钻头, 便于在推进过程改变方向；在较硬的钙质层中, 选用较小的钻头；而在硬岩钻进则要选用特殊的钻头, 如镶焊小尺寸硬质合金钻头。
由于日后的销售主要针对东北市场，所以针对东北的土层结构我们选用了河北中星穿越公司生产的φ130mm硬质钻头，使用简单、方便，结实耐用。
(2)钻杆钻杆为中空结构，这样才能让膨胀水泥或泥浆从中穿过，但是又必须有足够的强度, 以免扭折、拉断；同时还要有足够的柔性, 才能钻出弯曲的孔道。
在长距离穿越中, 钻杆的长度直接影响钻进效率, 特别是采用有线导向时, 长钻杆使钻杆连接次数减少, 将明显节约连接时间。
我们为JF380非开挖水平定向钻机选配的是河北中星穿越公司生产的φ73×3000mm，壁厚9.19mm的钻杆。
完全能够满足施工要求。
钻杆起始杆导向钻钻头带钻头的钻杆示意图(3)扩孔器扩孔器种类繁多, 不同的扩孔器适用不同土层。
如凹槽状扩孔器适用于沙地和含有岩石的紧密沙地, 而在粘性高的粘土中运行容易变成球状; 杆状切割器适用于硬土层、粘土层, 而无法在岩石地或卵石地有效运行。
扩孔器需要按照具体的施工环境来具体确定，JF380钻机的设计性能是能够穿越硬土层和冬季的冻土层，并顺利回扩1000mm 一下的孔。
这点也顺利的通过了后来的实际施工检验。
导向完之后从八方套拆开接扩孔器扩孔器心轴公拉头(30T)分动器母拉头扩孔器示意图3、导向系统导向系统包括无线导向系统和有线导向系统。
无线导向系统由手持式地表探测器和装在钻头里的探头组成。
探测器通过接收探头发射的电磁波信号判断钻头的深度、楔面倾角等参数, 并同步将信号发射到钻机操作台的显示器上, 以便司钻及时调整钻进参数以控制钻进。
在穿越河流、湖泊时, 由于地面行走困难或钻孔深度太深, 电磁波信号难以接收, 就必须使用有线导向系统。
探头通过钻杆后接电缆把信号传给操作台，来指导司钻操作钻机。
4、泥浆系统泥浆系统是保证扩孔以及管道回拖顺利进行的重要设备。
膨胀水泥、膨润土、水以及添加剂等在泥浆罐里充分搅拌混合后, 通过泥浆泵加压, 经过钻杆从钻具喷嘴喷出, 冲刷土层并把钻屑带走, 起到辅助钻进的作用。
钻进泥浆还可冷却钻具, 以免钻具过热而磨损。
钻进泥浆的另一重要作用是在回拖管道时降低管壁与孔壁之间的摩擦力。
在理想状态时, 管道是悬浮在泥浆中被拉出, 因此在实际工程中, 若钻孔成型好时, 管道所需的拉力往往比预料的要小得多。
水平定向钻管孔直径一般比较大, 孔壁稳定性差, 而钻进泥浆凝固后, 可以起到稳定孔壁的作用。
泥浆泵工作功率计算如下：泥浆泵在仅32+32ml泵供油, 油压20MPa压力下工作时：泥浆泵自身总效率:ηn=0.7泥浆泵驱动马达总效率:ηm=η容积*η机械= 0.96*0.91=0.87液压泵总效率:ηb≈0.8考虑管路及阀件中压力损失的效率:ηg≈(20-1.5)/20=0.93总效率:η总=ηn*ηm*ηb*ηg=0.7*0.87*0.8*0.9=0.45液压泵总功率:Q=P*q*n/(60*ηb’)=20*64*2200/(60*0.88)=52500(W)式中：P ——液压系统压力 q——液压泵排量n ——液压泵转速ηb’——液压泵机械效率最终我们选用的衡阳BM320泥浆泵，最大流量为320L/min，最大压力10Mpa。
三、设备技术指标及设计要求JF380水平定向钻机最终的技术参数为：发动机功率： 160kw最大给进/回拖力： 380/380KN最大扭矩：15600N*m回转速度：110/58rpm动力头行走速度：0-25m/s整机外形尺寸：6970×2200×2875mm主机重量：11.5T泥浆泵型号：BM320泥浆泵最大流量：320L/min1、整机采用全液压驱动, 履带行走；双低速马达驱动动力头双速钻进，马达链条给进系统；2、桅杆能够在8-20°范围内开孔，要求整机重心低，稳定性好；3、设备扭矩大，动力配置高，设备的设计和操作方式能够保证钻机的高效施工；4、国内独有的驾驶室设计，能够为操作者提供舒适的操作环境，体现良好的人性化设计理念，外形美观大方；四、结论首台JF380非开挖水平定向钻机于2011年8月研制成功，成功完成了厂内的实地试验，并先后成功接受了沈阳、吉林、铁岭等地的现场施工检验，全部顺利完成现场施工任务。