非开挖管道施工技术下
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水平定（导）向施工注意事项
如在西气东输工程中针对当地的地质条件，采 用的钻具以板式扩孔器和桶式扩孔器为主（板式扩 孔器主要适用于粘土层和含砾石较多的砾土层，桶 式扩孔器主要适用于含砂量较多的松软不宜成型的 土层。另外，根据不同的土层要尽量控制不同的回 扩速度，但回扩速度最快不宜高于1m/min），在进 行较大的扩孔时辅以扶正器，较好地解决了预扩孔 的偏移和波浪问题。
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水平定（导）向施工注意事项
（5）防止塌孔 孔的稳定性随着穿越地层岩性的不同存在很大
差别。在粘土、亚粘土层，孔的稳定性比较好，而 在粉砂、流砂和砾石层，孔的稳定性很差。
防止塌孔的主要措施是：在满足管道回拖的前 提下，尽可能选用较小的扩孔直径；选用适宜的钻 具和钻具组合，并尽可能缩短施工周期。
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水平定（导）向施工注意事项
（3）控制预扩孔的偏移和波浪 水平定向穿越的最终扩孔直径一般为管道直径的1.3~1.5
倍，对于大口径管道的水平定向穿越，当穿越沿程的土质不 均匀时，由于钻杆、钻具自身重力的作用，土质松软的地方 下切比较多，土质坚硬的地方下切比较少，从而造成预扩孔 偏移，使预扩后的穿越曲线变成波浪形。这种偏移和波浪对 管道的顺利回拖是极其有害的。尽可能减小这种偏移和波浪 的主要措施是选择合理的钻具和钻具组合。
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水平定（导）向施工注意事项
（4）确保泥浆的流变性。 水平定向穿越的成孔依赖于钻具对周围土壤的
切削和挤压，泥浆的重要作用之一就是悬浮和携带 泥屑。如果泥浆的流变性不好，其悬浮和携带泥屑 的作用就会大打折扣，钻具切削下来的泥屑就可能 大量地沉积在孔内，从而增加回拖阻力。为了尽可 能地将孔内的泥屑清除干净，必须确保泥浆的流变 性。同时，经验表明，板式扩孔器扩孔后，采用桶 式扩孔器清孔整形对确保预孔质量有很大的好处。
面向角显示在屏幕上，并且绘制出钻孔轨迹曲线。
9
定向钻轨迹控制
10
2、孔内随钻测量系统
使用较多的孔内随钻测量仪有： 美国Sharewell公司生产的TruTracker系统 Maurer公司开发的AccuNav系统
11
穿越管道的防腐
管道防腐：三层PE或双层环氧粉末防腐涂层。 现场补口：在现场金属表面处理后，宜采用配套的冷
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水平定（导）向施工注意事项
工程失败主要表现为回拖失败、扩孔报废。 其主要原因可能是：钻机能力不够；导向孔不符合
要求；预扩孔偏移量过大；孔内泥屑堆积过多；塌 孔；管道进孔不顺畅；设备故障。
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水平定（导）向施工注意事项
（1）选择适宜的钻机
通常选择钻机所要考虑的主要参数是最大推、拉力 和最大输出扭矩。
水平定（导）向施工注意事项
（6）妥善处理发送道（沟）
妥善处理发送道（沟）对穿越成功具有重要影响。在大 口径穿越施工中极易发生钻具断裂事故，除地质不均和钻具 疲劳原因外，有相当一部分是因进孔不顺畅，管道强制入洞 后钻具与管段不在一条轴线上，其局部薄弱环节在交变应力 的作用下发生脆裂而造成的。
为防止这种现象的发生，在开挖发送道（沟）时，应尽 可能使发送道（沟）与管孔自然衔接。其方法是：在出土点 处向前端开挖10m，向后开挖20m距离，并保证其斜度与穿越 的出土角一致。
涂环氧漆，再采用PE热收缩带进行包覆。
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适用范围
水平定（导）向钻现在是穿越河流、人口密集区、 工业区、建筑群、铁路、公路等的首选施工方案。
适用于地层为粘土层、粉砂层、中砂层。不适用于 粒径大于100 mm 砾石、卵石层、流砂层、基岩层。
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水平定（导）向钻施工应用现状
水平定向钻作为无沟敷设的一种方法早在70年代在北美 洲开始应用，80年代后期迅速发展。我国1985年从美国里 丁·贝茨公司引进了一套RB-5水平定向钻机，1986年正式用于 黄河穿越起，到目前已采用定向钻穿越了松花江、黄河、辽 河、长江以及苏丹国尼罗河，共计24条大型河流穿越工程， 国内的最长记录已经达到2350 m（管径为DN600 mm），最大 管径为Ф1016mm，该管径下穿越的最大长度为1321 m。
一般情况下，钻机的最大回拖力应不少于管段自重 的1/2。
同时，应尽快采取措施，最大限度地减少回拖力。 方法之一就是回拖时采用水浮法发送穿越管段。
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水平定（导）向施工注意事项
（2）确保导向孔质量 • 导向孔是预扩孔的基础，导向孔的基本控制指标是
出、入土角，曲线偏移和造斜段曲率半径（水平定 向钻一般曲率半径以1500D为宜）。 • 对大口径管道的水平定向穿越来说，造斜段的曲率 半径应作为导向孔的重要指标加以控制。
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导向钻 轨迹控制
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1、地面步行测量系统 常用的地面步行跟踪测量仪有： 美国Digital Control公司生产的Digitrak系统 英国Radiodetection公司生产的Drill Track系统 美国Ditch Witch公司生产的Subsite系统等。
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2、孔内随钻测量系统
孔内随钻测量系统又称孔内磁力惯性测量仪或磁性导向 仪。整个系统由孔内探头、地面信号接收器、信息处理器和 显示装置组成。孔内探头安置在3 m长的无磁钻铤内，探头 内有2组方向测量传感器，一组是三轴加速度计，另一组是 三轴磁力计。加速度计测量地球重力矢量，磁力计测量地球 磁力矢量。测出这些数据后，经过数学计算，就可以确定钻 孔任一点的方位角、顶角和工具面向角；加上钻孔位置增量 数据，便可计算出钻孔中各测点的X、Y、Z坐标。数据输入 计算机后，软件程序能够把实时的钻头顶角、方位角和工具
定向钻头
1
回拉扩孔器
2
扩孔器
3
其它配件
U型卡
钻杆
4
钻进时对钻头的跟踪和导航
地面步行测量系统：在钻孔距离地面深度较浅（小
于15 m）选用。
孔内随钻测量系统：在钻孔距离地面深度大于15 m、
在跟踪测量路线上有地面障碍物、周围环境有明显 磁性干扰的情况下选用。
5
1、地面步行测量系统
地面步行测量系统又称步行式跟踪测量仪，它 由发射器、接收器和远程显示器组成。装在钻头上 方保护壳内的发射器发送无线电信号（8~33 kHz）， 地面接收器接收这些信号。除了得到地下钻头位置 和深度信号外，传送来的信号还包括钻头倾角、面 向角、探头温度、电池状态等。这些信号可以同时 转送到钻机控制台的远程显示器上，以便操作人员 作出沿原方向钻进还是纠正偏斜的决定。
水平定（导）向施工注意事项
如在西气东输工程中针对当地的地质条件，采 用的钻具以板式扩孔器和桶式扩孔器为主（板式扩 孔器主要适用于粘土层和含砾石较多的砾土层，桶 式扩孔器主要适用于含砂量较多的松软不宜成型的 土层。另外，根据不同的土层要尽量控制不同的回 扩速度，但回扩速度最快不宜高于1m/min），在进 行较大的扩孔时辅以扶正器，较好地解决了预扩孔 的偏移和波浪问题。
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水平定（导）向施工注意事项
（5）防止塌孔 孔的稳定性随着穿越地层岩性的不同存在很大
差别。在粘土、亚粘土层，孔的稳定性比较好，而 在粉砂、流砂和砾石层，孔的稳定性很差。
防止塌孔的主要措施是：在满足管道回拖的前 提下，尽可能选用较小的扩孔直径；选用适宜的钻 具和钻具组合，并尽可能缩短施工周期。
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水平定（导）向施工注意事项
（3）控制预扩孔的偏移和波浪 水平定向穿越的最终扩孔直径一般为管道直径的1.3~1.5
倍，对于大口径管道的水平定向穿越，当穿越沿程的土质不 均匀时，由于钻杆、钻具自身重力的作用，土质松软的地方 下切比较多，土质坚硬的地方下切比较少，从而造成预扩孔 偏移，使预扩后的穿越曲线变成波浪形。这种偏移和波浪对 管道的顺利回拖是极其有害的。尽可能减小这种偏移和波浪 的主要措施是选择合理的钻具和钻具组合。
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水平定（导）向施工注意事项
（4）确保泥浆的流变性。 水平定向穿越的成孔依赖于钻具对周围土壤的
切削和挤压，泥浆的重要作用之一就是悬浮和携带 泥屑。如果泥浆的流变性不好，其悬浮和携带泥屑 的作用就会大打折扣，钻具切削下来的泥屑就可能 大量地沉积在孔内，从而增加回拖阻力。为了尽可 能地将孔内的泥屑清除干净，必须确保泥浆的流变 性。同时，经验表明，板式扩孔器扩孔后，采用桶 式扩孔器清孔整形对确保预孔质量有很大的好处。
面向角显示在屏幕上，并且绘制出钻孔轨迹曲线。
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定向钻轨迹控制
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2、孔内随钻测量系统
使用较多的孔内随钻测量仪有： 美国Sharewell公司生产的TruTracker系统 Maurer公司开发的AccuNav系统
11
穿越管道的防腐
管道防腐：三层PE或双层环氧粉末防腐涂层。 现场补口：在现场金属表面处理后，宜采用配套的冷
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水平定（导）向施工注意事项
工程失败主要表现为回拖失败、扩孔报废。 其主要原因可能是：钻机能力不够；导向孔不符合
要求；预扩孔偏移量过大；孔内泥屑堆积过多；塌 孔；管道进孔不顺畅；设备故障。
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水平定（导）向施工注意事项
（1）选择适宜的钻机
通常选择钻机所要考虑的主要参数是最大推、拉力 和最大输出扭矩。
水平定（导）向施工注意事项
（6）妥善处理发送道（沟）
妥善处理发送道（沟）对穿越成功具有重要影响。在大 口径穿越施工中极易发生钻具断裂事故，除地质不均和钻具 疲劳原因外，有相当一部分是因进孔不顺畅，管道强制入洞 后钻具与管段不在一条轴线上，其局部薄弱环节在交变应力 的作用下发生脆裂而造成的。
为防止这种现象的发生，在开挖发送道（沟）时，应尽 可能使发送道（沟）与管孔自然衔接。其方法是：在出土点 处向前端开挖10m，向后开挖20m距离，并保证其斜度与穿越 的出土角一致。
涂环氧漆，再采用PE热收缩带进行包覆。
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适用范围
水平定（导）向钻现在是穿越河流、人口密集区、 工业区、建筑群、铁路、公路等的首选施工方案。
适用于地层为粘土层、粉砂层、中砂层。不适用于 粒径大于100 mm 砾石、卵石层、流砂层、基岩层。
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水平定（导）向钻施工应用现状
水平定向钻作为无沟敷设的一种方法早在70年代在北美 洲开始应用，80年代后期迅速发展。我国1985年从美国里 丁·贝茨公司引进了一套RB-5水平定向钻机，1986年正式用于 黄河穿越起，到目前已采用定向钻穿越了松花江、黄河、辽 河、长江以及苏丹国尼罗河，共计24条大型河流穿越工程， 国内的最长记录已经达到2350 m（管径为DN600 mm），最大 管径为Ф1016mm，该管径下穿越的最大长度为1321 m。
一般情况下，钻机的最大回拖力应不少于管段自重 的1/2。
同时，应尽快采取措施，最大限度地减少回拖力。 方法之一就是回拖时采用水浮法发送穿越管段。
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水平定（导）向施工注意事项
（2）确保导向孔质量 • 导向孔是预扩孔的基础，导向孔的基本控制指标是
出、入土角，曲线偏移和造斜段曲率半径（水平定 向钻一般曲率半径以1500D为宜）。 • 对大口径管道的水平定向穿越来说，造斜段的曲率 半径应作为导向孔的重要指标加以控制。
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导向钻 轨迹控制
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1、地面步行测量系统 常用的地面步行跟踪测量仪有： 美国Digital Control公司生产的Digitrak系统 英国Radiodetection公司生产的Drill Track系统 美国Ditch Witch公司生产的Subsite系统等。
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2、孔内随钻测量系统
孔内随钻测量系统又称孔内磁力惯性测量仪或磁性导向 仪。整个系统由孔内探头、地面信号接收器、信息处理器和 显示装置组成。孔内探头安置在3 m长的无磁钻铤内，探头 内有2组方向测量传感器，一组是三轴加速度计，另一组是 三轴磁力计。加速度计测量地球重力矢量，磁力计测量地球 磁力矢量。测出这些数据后，经过数学计算，就可以确定钻 孔任一点的方位角、顶角和工具面向角；加上钻孔位置增量 数据，便可计算出钻孔中各测点的X、Y、Z坐标。数据输入 计算机后，软件程序能够把实时的钻头顶角、方位角和工具
定向钻头
1
回拉扩孔器
2
扩孔器
3
其它配件
U型卡
钻杆
4
钻进时对钻头的跟踪和导航
地面步行测量系统：在钻孔距离地面深度较浅（小
于15 m）选用。
孔内随钻测量系统：在钻孔距离地面深度大于15 m、
在跟踪测量路线上有地面障碍物、周围环境有明显 磁性干扰的情况下选用。
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1、地面步行测量系统
地面步行测量系统又称步行式跟踪测量仪，它 由发射器、接收器和远程显示器组成。装在钻头上 方保护壳内的发射器发送无线电信号（8~33 kHz）， 地面接收器接收这些信号。除了得到地下钻头位置 和深度信号外，传送来的信号还包括钻头倾角、面 向角、探头温度、电池状态等。这些信号可以同时 转送到钻机控制台的远程显示器上，以便操作人员 作出沿原方向钻进还是纠正偏斜的决定。