不挖開地面如何鋪設(shè)地下管道？水平定向鉆機

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發(fā)表于 2022-11-30 14:28:03 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)在居住的城市里馬路經(jīng)常被挖開，不管是新修的還是使用一段時間的馬路，總覺得居住地周邊的馬路就沒有完整過，天天都在開挖維修，讓出行一點都不方便，還會造成環(huán)境的污染，這種將完整的馬路挖掉一部分的現(xiàn)象還被人們稱為“拉鏈路”。

造成這種拉鏈路的主要原因除了馬路破損外，還有就是修建馬路時沒有規(guī)劃好，而隨著城市的快速發(fā)展，已有的地下管線跟不上城市的需求，另外就是一些新的管線也需要經(jīng)過馬路。

圖片來源：pixabay

前幾天就看到一個新聞，某地就規(guī)定新修的城市馬路交付使用后5年內(nèi)禁挖，這將有效杜絕城市馬路經(jīng)常被挖的現(xiàn)象，還能避免反復(fù)出現(xiàn)“拉鏈路”造成的經(jīng)濟損失。

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但同時也對城市馬路地下管網(wǎng)建設(shè)提出了更高的要求，不能對馬路“開膛破肚”就需要更先進的地下管網(wǎng)鋪設(shè)機械設(shè)備來完成。

你是否經(jīng)常在城市的綠化帶，或者人行道上看到一種機械在作業(yè)，它將旋轉(zhuǎn)的鐵管插入到地下打孔，而在不遠處正在往機器打好的孔內(nèi)塞入電纜和管道，這種機械就是水平定向鉆機。

水平定向鉆機就是在不需要開挖地面的情況下，鋪設(shè)地下管線的機械設(shè)備，它能在地下一定半徑內(nèi)成功避開障礙物，能在地下為粘土，沙土等地層中作業(yè)，廣泛使用于電力，通訊，石油以及天然氣等領(lǐng)域的柔性管線鋪設(shè)。

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水平定向鉆施工的特點

與對整條馬路進行封路大挖大修不同，就像我們經(jīng)常看到的那樣，水平定向鉆機只需要在馬路邊上就可以完成施工，并不會影響交通和人們的正常出行。

通過先進的設(shè)備計算和定位，能讓整個鉆頭的穿越過程繞開障礙物到達預(yù)定的位置，保證施工精度。

與傳統(tǒng)的施工方法比較，水平定向鉆這種新型施工方法還有著施工效率高，成本低，不影響環(huán)境等諸多的優(yōu)點。

但同時水平定向鉆施工，在地下所開的孔在鋪設(shè)好管線后，并不能像在地面直接開挖那樣回填夯實，會留下一定的間隙，所以有時地面也會造成部分區(qū)域的塌陷。

水平定向鉆機發(fā)展

水平定向鉆這種技術(shù)，是將普通的管線鋪設(shè)技術(shù)，與石油開采過程中使用到的鉆井技術(shù)結(jié)合在一起的新型施工方法。

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在還沒有發(fā)明水平定向鉆機的時候，要鋪設(shè)管線穿過河道或者障礙物時，就需要采用挖坑，沉管等方式來完成，不但效率低而且成本還很高。

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水平定向鉆最早出現(xiàn)在美國，在20世紀60年代美國一位工程師將油田所使用的定向鉆井技術(shù)用于管道鋪設(shè)中。

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后來又發(fā)明了再擴孔技術(shù)，這也讓大直徑的管道鋪設(shè)成為可能，從此也形成了一種新的水平定向鉆技術(shù)。

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中國在上世紀80年代首次引進了這項水平定向鉆技術(shù)，近幾十年來隨著原油管道和城市管線的快速建設(shè)，水平定向鉆在我國得到了快速的發(fā)展，不管是穿越長度還是管線直徑都創(chuàng)造了很多紀錄。

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水平定向鉆機是怎么工作的

水平定向鉆機在施工前首先就是要根據(jù)施工圖紙，確認好水平定向鉆機開鉆的位置以及出鉆口的位置，通常這兩個點都是在一條直線上，并記錄好相關(guān)的坐標數(shù)據(jù)。

還要將泥土，水以及添加劑等原料制成泥漿，通過機械中的泥漿泵送入到鉆頭噴嘴中，泥漿的功能主要是冷卻鉆頭和降低鉆頭的摩擦力，避免鉆頭卡阻現(xiàn)象的發(fā)生，泥漿是可以通過回收過濾后重復(fù)使用的。

將水平定向鉆機固定在鉆口位置后，選擇合適的鉆頭，按照預(yù)定的位置和角度，讓發(fā)動機為鉆機提供動力，并驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的鉆桿帶動鉆頭前進，鉆頭工作時泥漿馬達也會持續(xù)噴射泥漿，鉆頭穿過地面障礙物，最終穿出地面形成導(dǎo)向孔。

其實水平定向鉆也需要在地下按一定的弧度轉(zhuǎn)彎，所以水平定向鉆的鉆桿實際上是彎曲的，這樣的設(shè)計不僅是讓鉆頭能在地下輕松活動，更主要的就是為了讓鉆頭在地下好控制轉(zhuǎn)彎。

之所以水平定向鉆能在地下按設(shè)計要求精準的開孔，首先在鉆頭上安裝了導(dǎo)向系統(tǒng)，其次在每節(jié)鉆桿末端也安裝有轉(zhuǎn)向檢測系統(tǒng)，這些導(dǎo)向和檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r將數(shù)據(jù)傳遞給地面操作人員，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常就需要操作人員控制鉆頭及時修正方向。

當鉆頭帶著的鉆桿穿出地面后，就會卸掉鉆頭，將擴孔工具與鉆桿安裝固定，擴孔工具直徑要根據(jù)所鋪設(shè)的管線尺寸決定，開始回拖擴孔作業(yè)，在回拖的過程中鉆桿反方向旋轉(zhuǎn)，鉆機帶動鉆桿和擴孔頭后退，進行回拖擴孔，最終擴大地下管道的直徑尺寸。

在擴孔回拖的同時，還要將需要鋪設(shè)的管線固定在擴孔工具后面，鉆機拖動鉆桿，就會帶著擴孔工具和管線同時進行回拖，最后就將管線繞開地面障礙物拖出地面，完成整個管線的鋪設(shè)施工。

擴孔過程中還要根據(jù)不同的土層選用擴孔工具，松軟土層只需要選用擠擴式擴孔器，如軟巖或者硬土層就需要帶牙輪或者滾刀的擴孔器，如有巖石層就需要使用具有切削和排屑功能的擴孔器。

橫向鉆機技術(shù)

我們都知道開采石油需要很高的技術(shù)，這是因為它們都埋藏在看不見的地下，想要得到它就需要我們進行高難度的開采。

在開采的時候首先需要進行非常重要的打井工作，還要根據(jù)不同的地質(zhì)而采用不同的方法來打井，這樣才能獲得石油資源。

傳統(tǒng)的打井方法一般都是垂直打井，但是很多時候還需要采用在地下橫向打井尋找石油，這種技術(shù)是在鉆頭上安裝了先進的聲波和伽馬射線功能，在開采的時候通過鉆頭采集地層中的各項數(shù)據(jù)傳遞給地面操作人員，就可以實時采取更理想的鉆井方案，能控制鉆頭在地下隨意彎曲前進，這就相當于給地下鉆頭安裝了千里眼，最終找到石油。

這種橫向進行的定向鉆機技術(shù)自從出現(xiàn)后，讓人類的鉆井技術(shù)又提高了一個臺階，提高了開采效率還降低了工程風險。

隨著人們對節(jié)能環(huán)保的要求越來越高，水平定向鉆機這種非開挖的管線鋪設(shè)設(shè)備，將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。