在穿越施工過程中，控向技術(shù)屬于整個(gè)工程中的核心技術(shù)之一，在后續(xù)拖管過程中起到?jīng)Q定性作用。因此，控向技術(shù)在水平定向鉆施工中的質(zhì)量把控尤其重要。
01控向技術(shù)對(duì)避讓地下管線的重要性
城市道路以及附屬管線的迅速發(fā)展，地下空間資源也越來越少，也對(duì)將來的水平定向鉆施工中控向技術(shù)提出了更高的要求。
例如：金山某燃?xì)馑蕉ㄏ蜚@工程在進(jìn)行控向工作時(shí)，由于相應(yīng)的控向技術(shù)未能得到良好的質(zhì)量控制，并且對(duì)地下管線具體情況不熟悉，導(dǎo)致?lián)p壞當(dāng)?shù)卅?00mm的主干污水波紋管約10m，造成當(dāng)?shù)匚鬯疅o法及時(shí)排除，只能采取應(yīng)急措施用臨時(shí)設(shè)備來控制污染源；同時(shí)，廢除損壞管道并敷設(shè)新污水管道，賠償費(fèi)用高達(dá)60余萬元，賠償費(fèi)用直接影響到工程成本。
因此，在熟悉地下管線的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)更好地運(yùn)用控向技術(shù)并采取相應(yīng)的措施避讓受其影響范圍內(nèi)的地下管線。
定向鉆施工
02控向技術(shù)質(zhì)量控制的關(guān)鍵難點(diǎn)
現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)干擾
如今的施工現(xiàn)場(chǎng)情況非常復(fù)雜，各種信號(hào)干擾源極多，如高壓電線、信號(hào)發(fā)射塔、車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的干擾等。這些干擾值都會(huì)影響傳感器的信號(hào)發(fā)射和控向儀的接受。特別當(dāng)高壓電線較為密集時(shí)，在部分施工區(qū)域會(huì)形成封閉式的干擾，屏蔽一些探棒的信號(hào)。
穿越對(duì)象
水平定向鉆穿越施工涉及的穿越對(duì)象較為多元化，有高速公路、城鎮(zhèn)道路、河道、江流、山地等。穿越對(duì)象越復(fù)雜，其穿越長(zhǎng)度相對(duì)也越長(zhǎng)，對(duì)控向時(shí)的技術(shù)要求也越高。通過控向方法的選擇，可以控制導(dǎo)向軌跡的質(zhì)量問題。
控向過程中軌跡發(fā)生偏離
導(dǎo)向員在控向過程中時(shí)常會(huì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向軌跡逐漸偏離原設(shè)計(jì)軌跡。偏離原因有很多，但作為導(dǎo)向員應(yīng)及時(shí)對(duì)偏離軌跡進(jìn)行糾偏。施工過程中的糾偏工作頗有難度，如果沒用對(duì)正確的糾偏控向方式，會(huì)對(duì)后續(xù)的回?cái)U(kuò)、拖管帶來不便。
03控向技術(shù)的質(zhì)量控制措施
消除現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)干擾的措施
在信號(hào)干擾較小或者信號(hào)干擾源較少時(shí)，一般使用可搜索周圍干擾值的導(dǎo)向儀，并配備加強(qiáng)級(jí)傳感器。此導(dǎo)向儀的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，能通過導(dǎo)向儀設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干擾源的排查，從中優(yōu)化出較低干擾值頻率與傳感器進(jìn)行配對(duì)工作，幫助導(dǎo)向員更加詳細(xì)地分析周圍信號(hào)的干擾情況，從而達(dá)到頻率優(yōu)化的作用。
頻率優(yōu)化數(shù)據(jù)
在信號(hào)干擾值較大，并在某施工區(qū)域內(nèi)形成了封閉式的干擾，使得傳感器信號(hào)無法準(zhǔn)確地傳輸至導(dǎo)向儀時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取有線式傳感器。有線式傳感器操作原理與無線控向設(shè)備類似，但在探棒后方有相應(yīng)的數(shù)據(jù)線與遙顯儀相連，因此遙顯儀能不受周圍信號(hào)的干擾，并能在第一時(shí)間讀取傳感器的信息。此類措施能避開現(xiàn)場(chǎng)的封閉式干擾信號(hào)。由于有線式傳感器的傳輸線需人工進(jìn)行連接，操作時(shí)比無線控向較為繁瑣，同時(shí)，在接線過程中一旦出現(xiàn)疏忽會(huì)造成二次接線，給后續(xù)工作帶來麻煩。這也是有線式傳感器控向的最大弊端。
結(jié)合兩種措施來看，在前期應(yīng)用導(dǎo)向儀設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)干擾值進(jìn)行相應(yīng)的排查，確定干擾值大小后，選用更適合此工程的有線式傳感器，可以解決現(xiàn)場(chǎng)干擾的難點(diǎn)，提高控向軌跡質(zhì)量及精度。
解決穿越對(duì)象的措施
在穿越江流、山川、大海時(shí)，由于穿越對(duì)象跨度較長(zhǎng)，導(dǎo)向員無法實(shí)地測(cè)量，所以加強(qiáng)級(jí)傳感器控向與有線傳感器控向技術(shù)便無法勝任。此時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用地磁控向技術(shù)，其信號(hào)傳輸不受長(zhǎng)度限制，在大型穿越工程中廣泛應(yīng)用，國內(nèi)已經(jīng)做過的穿越工程深度最深為一60m。
地磁控向技術(shù)工作原理是由地球磁場(chǎng)確定兩點(diǎn)之間的線方位，導(dǎo)向員根據(jù)其提供的數(shù)據(jù)向司鉆員發(fā)送指令。地磁控向儀最重要的參數(shù)是方位角，其精度直接關(guān)系到能否準(zhǔn)確中靶。但地磁控向儀方位角的精度易受外界環(huán)境干擾，尤其是金屬(如鐵)、電纜、高壓線等。因此，應(yīng)在地面上設(shè)置地面信標(biāo)來找到儀器在地下的準(zhǔn)確位置，從而克服方位的偏差，并根據(jù)人工磁場(chǎng)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏。
雖然地磁控向技術(shù)相對(duì)加強(qiáng)級(jí)傳感器控向與有線傳感器控向技術(shù)更為復(fù)雜化，相對(duì)應(yīng)的參考數(shù)據(jù)也更多，但對(duì)于某些特殊穿越對(duì)象來說，卻是最為首選的控向技術(shù)，也是目前唯一的解決措施。
對(duì)控向過程中軌跡糾偏的措施
無論控向軌跡的偏離位置是處于入土、出土的弧線段，還是水平直線段時(shí)，都應(yīng)做到以下幾步:
(1)導(dǎo)向員應(yīng)及時(shí)與司鉆員進(jìn)行溝通，并參考地質(zhì)報(bào)告，了解其偏離原因。
(2)如果在周圍干擾較小時(shí)產(chǎn)生偏離，導(dǎo)向員應(yīng)下令抽回相應(yīng)的鉆桿數(shù)量，抽至控向軌跡還未發(fā)生偏離的位置，且此根鉆桿命令宜為12點(diǎn)鐘方向。
(3)對(duì)糾偏鉆桿進(jìn)行6點(diǎn)鐘方向的下壓，傾角變化幅度應(yīng)控制在 2%~4%，連續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)工作，增加局部控向軌跡深度，增加的深度應(yīng)為導(dǎo)向板寬度的 2~3 倍。從原有的控向軌跡中鉆進(jìn)至新的控向軌跡。
(4)導(dǎo)向員確認(rèn)鉆頭已在新控向軌跡中后，通過控向儀輸出的數(shù)據(jù)對(duì)探棒所控制的鉆頭進(jìn)行相應(yīng)的方向調(diào)整。
(5)在周圍信號(hào)干擾較大或者地下土質(zhì)不良時(shí)，導(dǎo)向員應(yīng)對(duì)探棒發(fā)射出的前定位點(diǎn)信號(hào)(FLP)、定位線信號(hào)(LL)、后定位點(diǎn)信號(hào)(RLP)進(jìn)行詳細(xì)的跟蹤測(cè)量與記錄。從鉆進(jìn)完1根鉆桿后測(cè)量，分解到鉆進(jìn)半根鉆桿便開始測(cè)量，用多組信號(hào)值數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從而更加精確地掌控其糾偏范圍。
定向鉆施工
在大量工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，如果在原有的控向軌跡中進(jìn)行強(qiáng)行糾偏時(shí)，鉆桿會(huì)承受彎曲鉆孔內(nèi)推拉與回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生彎曲疲勞載荷。經(jīng)常受此疲勞荷載后鉆桿的受力狀態(tài)會(huì)愈發(fā)惡劣，導(dǎo)致斷裂和破損。即使通過強(qiáng)行糾偏至相應(yīng)管位后，所形成的控向軌跡可能無法滿足相應(yīng)的曲率半徑，產(chǎn)生扭矩大、回拖拉力大等不穩(wěn)定性因素，后續(xù)的擴(kuò)孔、回拖工作無法順利進(jìn)行。因此，在糾偏過程中鉆頭進(jìn)入新控向軌跡進(jìn)行糾偏工作才最為妥當(dāng)。只有在新的土層中鉆頭的導(dǎo)向板通過對(duì)土的頂推力，才能形成新的夾角改變控向軌跡的方向與深度。
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