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水平定向钻进（HDD）用钻杆探讨 来源：非开挖技术 作者：耿瑞伦 胡远彪 日期：2009年09月22日 访问次数： 一、水平定向钻进技术应用领域非开挖铺设地下管线技术（“TT”）已有百余年历史，但其迅速发展始于20世纪50年代。非开挖技术不仅能施工许多高难度地下管线工程，而且是一项有利于环境保护的技术，与21世纪联合国议程目标相一致，从而获得许多国家政府和公用事业的支持。最明显的是于1986年9月在英国伦敦成立了国际非开挖技术协会（ISTT）。迄今已有包括中国（含香港和台湾地区）共28个国家和地区参加，并成立了各自的非开挖技术协会，拥有千余家公司会员和近两千名个人会员。每年都有国际性技术交流会和展览活动。出版有专门国际性刊物——《NO DIG INTERNATIONAL》。非开挖技术已被视为一项新兴的、包括设备制造与工程施工的产业，亦是很多基础设施地下管线工程不???缺少的技术。不仅有广阔持久的发展前景，而且其技术本身也发展特别快，应用领域日益拓宽。据估计，目前全世界从事非开挖技术的制造商已超过400家；从事非开挖技术施工的承包商已超过4000家。队伍还在继续扩大。在非开挖铺设管线技术中除气动矛、夯管锤和微型隧道外，水平定向钻进技术（HDD－Horizontal Directional Drilling）一直是主要增长发展快的领域。正因为其有以下主要优点和应用领域：1.HDD的主要优点：（1）可以按照工程需要设计的钻孔轨迹，在非固结地层和岩层中准确施工水平孔或弧形孔和弯曲孔；（2）可以先施工较小直径先导孔，然后经一次或两次以上扩孔施工较大直径的钻孔，铺设大直径管线；（3）可以一次钻孔并铺设管线，超长管线亦可以分段接力施工；。（4）可以穿越江河、沼泽、公路、铁路、机场、城市建筑物和禁止破坏地面区带以及绕障施工各类管线；（5）技术较易掌握，作业安全迅速，可比成本较低；（6）有利于保护环境，不影响交通，噪音低。2.HDD的主要应用领域：（1）管道?给水管道：用于生活、工业、农业、牧业、养殖、绿化、消防等。??排水管道：用于生活与工业污水、自然降水等。??降水管道：用于降低湖泊与地下水水位。??集水管道：用于大口径集水井和坑内集水。??油气管道：用于石油、天然气、煤气、燃油、液化天然气等。??热力管道：用于热水和蒸汽。??工业管道：用于工业浆液、煤浆、粉（颗粒）状物质输送。??环境监测管道：用于地下水、土壤污染监测与处理。??特种用途管道：如塌坑救险等。?（2）缆线：含量大、面广的电力、照明、通讯、广播、电视、光纤网络缆线等。二、水平定向钻进技术发展与新成就伴随着社会发展需求的促进、相关技术的进步、HDD应用领域的拓宽，加上本项技术行业界的努力创新，推动HDD技术不断向前发展，日新月异，呈现一派繁荣景象。新的成就主要有：1.设计制造了从超小型到超大型一系列HDD用配套装备。包括能满足不同孔径、铺管直径、不同距离和不同工况管线铺设施工要求。表1列出了国外用于水平定向钻进钻机的若干性能参数（摘录自15家主要HDD钻机制造商提供的134种钻机数据）。 2.研究制造出一系列高分辨率地下管线探测仪和探地雷达（Interrogator, Ground Penetration Radar）。目前探测有效深度从5m发展到20m左右。可以在施工前探明原有管线及障碍物，防止HDD施工时发生破坏性事故。一种新开发的被称作真空抽吸挖掘法（Vacuum Excavation）已被用来在土层中成孔（Potholing），以揭露地下原有管线，特别是用在如具危险性的电力缆线、光缆、煤气管道等。这种真空抽吸挖掘法不会破坏原有管线，通过反循环吸出被破碎之土屑而形成孔穴，可以直接观察到地下有无管线的真实情况。地下管线探测技术已发展成为TT技术分支，并已在国外成立了专业技术协会。3.开发了完善的HDD导向“前视”系统。含发射器、接收器、钻头定位视屏、远程显示器、数据实时记录视图系统等。在深度较大或地表不能有效跟踪钻孔轨迹或难以保证精度时，则采用了有缆导向系统，信号通过专门设计的钻杆向地表实时传输（MWD）。4.HDD施工实现高度机械化、自动化。发展了一系列现场机械化和自动化操作控制系统，包括钻机移动就位，搬移和拧卸钻杆，涂螺纹润滑脂、给进与回拉扩孔、铺设管线等。5.研究开发了适应不同地层条件?HDD用循环介质。由于HDD大多在非固结地层施工，要求钻进循环介质有良好防塌、护孔、防渗漏、润滑减阻、减少泥包、降低回转扭矩和回拖力等作用。与比同时，推出了一系列高效泥浆制备与处理系统。6.开发了多种钻进工艺。除软地层采用水力喷射回转钻进外，在硬岩和漂砾层成功采用了液动和气动潜孔冲击器。在长距离钻孔施工时为减少摩擦阻力发展