大家注意看，一臺水平定向鉆機正在熱火朝天的工作，它的鉆頭正在按照預(yù)設(shè)的軌跡行走，讓人疑惑的是，剛性如此強大的鉆頭是如何巧妙轉(zhuǎn)彎避開各種障礙物的呢？
在非開挖水平定向鉆機出現(xiàn)以前，安裝地下管道并不是一件容易的事情。因為在這之前通常的做法是要挖一條溝渠，然后放置線路，回填土壤。這其中可能要穿過城市的中心地帶、河流等，開挖對這些建筑是毀滅性的破壞。直到水平定向轉(zhuǎn)出現(xiàn)以后，這種情況得到了極大的改善。
水平定向鉆不需要開挖一個大的區(qū)域，鉆頭可以直接鉆入地球表面。水平定向鉆機工作的第一步是要先鉆一個小直徑的導(dǎo)向孔，通過導(dǎo)向孔來完成其他的工作。我們通常看到的是地面上的鉆機，在鉆機上有所需要的工具和控件，盡管大小不同，但基本原理和步驟是相同的。在鉆機上面有一個強力驅(qū)動系統(tǒng)，用來旋轉(zhuǎn)鉆桿和動力頭，在地下鉆出一條鉆孔。
通常在一些大的鉆孔現(xiàn)場，我們還會看到一個大坑內(nèi)存放著類似泥水一樣的液體。這是我們通常所說的鉆井液。鉆井液也稱泥漿，它可以給鉆頭潤滑和冷卻，減少設(shè)備的磨損。同時還有助于帶走鉆頭鉆下來的土壤和巖屑。重要的是它還可以防止管道坍塌。大多數(shù)情況下，鉆井液會穿過鉆柱并從鉆孔中返回，將巖屑帶出來。
為了鉆出我們想要的路線，我們必須要能夠操縱鉆頭。鉆頭總上方進(jìn)入地下，然后需要在道路或者河流下方行進(jìn)足夠遠(yuǎn)的距離，這其中還要避開地下的設(shè)施或者其他的障礙物，直到從另一端出來。那么水平定向轉(zhuǎn)是如何精準(zhǔn)定位并轉(zhuǎn)彎的呢？
這其中需要分兩個部分來控制鉆頭。首先我們要先知道它的位置在哪里？這其中會用到步行定位裝置，它可以讀取鉆頭的位置和深度。在鉆頭后方的一節(jié)鉆柱內(nèi)是帶有發(fā)射器的，它可以發(fā)射無線電信號，地面上的接收器拾取信號后就可以定位到鉆頭的位置。一旦知道了位置，就可以想辦法引導(dǎo)鉆頭行進(jìn)的方向。
在了解轉(zhuǎn)桿如何轉(zhuǎn)彎前，有兩個問題我們有必要了解下。第一，鉆桿看起來剛性很強，但是當(dāng)他足夠長時，也是有一定的柔性可以彎曲。比如我們要折彎一節(jié)很短的電線時可能比較困難，但是如果這段電線很長，那么折彎它就很容易了。第二，鉆桿不一定是必須在旋轉(zhuǎn)的情況下才能前進(jìn)，必要時，只需要推動它就可以穿過土壤。鉆頭真正轉(zhuǎn)彎的技巧其實是它的不對稱鉆頭，這是一個很巧妙的設(shè)計。當(dāng)需要轉(zhuǎn)彎時，鉆頭不再旋轉(zhuǎn)，而是被直接往前推進(jìn)，因為不對稱鉆頭的存在，會使鉆頭受到一個偏向的力，從而控制鉆頭轉(zhuǎn)彎。這正是很多水平定向鉆機的工作原理。除此之外，還有可以噴射鉆井液的鉆頭，如果噴嘴是偏離中心的，那么它也可以像不對稱鉆頭一樣幫助鉆頭轉(zhuǎn)向。
鉆頭后方的一節(jié)鉆柱內(nèi)發(fā)射器是帶有陀螺儀的，陀螺儀可以發(fā)射信號告知地面上的接收器鉆頭現(xiàn)在朝向哪個方向。鉆柱可任意旋轉(zhuǎn)角度 ，然后前進(jìn)以改變鉆孔的方向。
然而并不是所有的土壤條件都允許將鉆柱簡單的推入地下。比如在巖石地面使用鉆機時就要使用井下液壓馬達(dá)了。它可以將鉆井液中的液壓能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過管柱泵送，使鉆頭旋轉(zhuǎn)，打破土壤和巖石，無需旋轉(zhuǎn)整個鉆柱。泥漿馬達(dá)的外殼彎曲以提供轉(zhuǎn)向偏壓，定時改變鉆孔方向。
一旦導(dǎo)向孔被打通，接下來就是進(jìn)行擴孔以容納更大的管道。擴孔器從出口孔連接到鉆柱上 ，并將導(dǎo)向器拉向鉆機以擴大孔洞，同時擴孔器與管道相結(jié)合，同時進(jìn)行回拉，將管道安裝在鉆孔中。
水平定向鉆機的出現(xiàn)使得我們可以實現(xiàn)更高效、更安全的施工。它可以穿越各種地質(zhì)環(huán)境，無論是巖石、土壤還是城市建筑物的底部，都可以輕松應(yīng)對。并且，由于不需要開挖地表，大大減少了對環(huán)境的破壞和影響，為城市的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。
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