水平定向鉆就是鋪設(shè)多種地下公共設(shè)施而不開采地面的一種施工機(jī)械，如鋪設(shè)管道，電纜等。根據(jù)水平定向鉆在地下穿越施工過程中出現(xiàn)的問題，得出了水平定向鉆的導(dǎo)向孔在穿越施工過程中出現(xiàn)偏離原設(shè)計(jì)曲線的原因，并在實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來的一些減少曲線偏差的方法。
一、水平定向鉆的技術(shù)特點(diǎn)以及應(yīng)用前景
水平定向鉆在石油、煤氣、天然氣、供水、供電以及電訊等管線鋪設(shè)施工中都得到了廣泛的應(yīng)用，一般在非硬巖地區(qū)都可進(jìn)行施工。水平定向鉆進(jìn)技術(shù)具有成本低，施工快，施工精度高等一系列的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在我國這十幾年得到了飛速的發(fā)展，目前正在朝著微型化和大型化，適應(yīng)硬巖施工，鉆桿自動(dòng)提取和堆放，超深度導(dǎo)向等多方面的方向發(fā)展。應(yīng)用前景將會十分的廣闊。
二、導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過程中偏離原設(shè)計(jì)曲線
水平定向穿越技術(shù)中關(guān)鍵的第一步就是鉆導(dǎo)向孔。導(dǎo)向孔質(zhì)量的好壞直接影響著成功回拖管道與否。是決定工程成功的主要因素。導(dǎo)向孔的主要目的是提供一個(gè)達(dá)到原設(shè)計(jì)要求的先導(dǎo)孔。各級達(dá)到穿越要求的預(yù)擴(kuò)孔都應(yīng)以導(dǎo)向孔的曲線為軸線來擴(kuò)寬，來滿足回拖條件的直徑。所以導(dǎo)向孔的整體曲線能否達(dá)到整個(gè)管道的的彈性半徑直接決定了各級預(yù)擴(kuò)能否達(dá)到整個(gè)管道的彈性半徑。導(dǎo)向孔的成功設(shè)計(jì)是以后各級預(yù)擴(kuò)孔成功回拖的基礎(chǔ)。也是整個(gè)穿越工程中的重要部分之一。
然而在導(dǎo)向孔鉆進(jìn)穿越的過程經(jīng)常出現(xiàn)偏離原設(shè)計(jì)曲線的現(xiàn)象，通過水平定向鉆技術(shù)的多年工作經(jīng)驗(yàn)，造成原設(shè)計(jì)曲線的原因可以概述為以下的五點(diǎn)。
（1）外部不可避免的因素。如地形，地下土壤濕度以及地層造成的施工穿越曲線的偏差。
（2）外部磁場的干擾。如：高壓線，地下光纜以及地層情況均會影響導(dǎo)向孔鉆進(jìn)時(shí)的磁方位角，從而影響了電腦上的顯示數(shù)據(jù)與原設(shè)計(jì)曲線數(shù)據(jù)造成了偏差。
（3）鉆機(jī)一開始的就位角度與管線設(shè)計(jì)的穿越中心線之間存在的偏差，造成了導(dǎo)向孔一鉆進(jìn)就要開始糾正偏差。
（4）由鉆機(jī)操作人員造成的。在導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過程中由于操作不當(dāng)使穿越的軌跡與設(shè)計(jì)曲線發(fā)生了偏離。
（5）測量誤差。其中包括測量穿越中心線磁方位角的不準(zhǔn)確性，測量入土點(diǎn)與出入點(diǎn)標(biāo)高差的不準(zhǔn)確性以及輸入電腦時(shí)的鉆桿長度的不準(zhǔn)確性。
以上幾點(diǎn)就是造成導(dǎo)向孔在鉆進(jìn)過程中與設(shè)計(jì)曲線發(fā)生偏離的主要原因，清楚了原因，就應(yīng)該對癥下藥，找到減少曲線偏差的方法。下面就會介紹一些方法來解決這些問題。
三、減少導(dǎo)向孔曲線與設(shè)計(jì)偏差的方法
1、采用人工磁場的方法來減小導(dǎo)向孔曲線的偏移
控制水平定向鉆的控向系統(tǒng)是地磁場，通過鉆頭后面的探頭針將導(dǎo)向孔的數(shù)據(jù)傳輸給電腦。但是地磁場十分微弱，容易受到外界其它物體磁場的影響，造成了的得到的磁方位數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。制造人工磁場是加一個(gè)強(qiáng)大直流電，再在穿越中心線的兩側(cè)設(shè)置一個(gè)閉合線圈。所以人工磁場產(chǎn)生的磁場遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地磁場和其他物體的磁場，所以受到的干擾就會小很多。甚至是可以被忽略的。這種人工磁場鋪設(shè)簡單，但又極具效果。且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。人工磁場能準(zhǔn)確的反映探頭在地下工作中的具體位置，穿越點(diǎn)的高度以及左右的偏移量。得到的數(shù)據(jù)是探頭真是位置的反映。當(dāng)水平定向鉆的探頭到達(dá)人工磁場的閉合線圈的時(shí)候便接通了直流電源產(chǎn)生了磁場。穿越軸線的偏移量以及標(biāo)高差就是通過這人工磁場來測量的。并且可以通過人工磁場和地磁場左右偏差的比較，可以確定此時(shí)探頭的方位角。從而測量出了下一根鉆桿將要進(jìn)行的方位。再有由于人工磁場能在地磁場的干擾下準(zhǔn)確的測量出管線穿越的方位角，又能不受地磁場的干擾校正控向磁方位角，所以能更好的控制穿越曲線與設(shè)計(jì)曲線產(chǎn)生的偏差。并且人工磁場更好的保證了穿越曲線的平滑性。
2、應(yīng)該減少外部磁場的干擾
外部磁場主要是包括地下管道，地下電纜以及一些剛性的建筑物。這些外部的磁場將會影響地磁場的強(qiáng)度以及地磁場的方位角，從而影響了控制鉆頭的方位角，方位角的不確定性以及不準(zhǔn)確性將直接影響了導(dǎo)向孔鉆入地下的方位角，使得導(dǎo)向孔的方向失控。所以針對這一問題，應(yīng)該在開鉆時(shí)進(jìn)行實(shí)地的勘察，確定外部磁場所影響的范圍。從而測出偏移量，在導(dǎo)向孔鉆入期間控制其中的偏移量。在進(jìn)入外部磁場時(shí)，方位角已經(jīng)發(fā)生了變化，已經(jīng)與控向方位角已經(jīng)不同，此時(shí)忽略干擾直接鉆進(jìn)，但在進(jìn)行數(shù)據(jù)測量的時(shí)候，鉆頭穿越過磁場干擾區(qū)時(shí)后，計(jì)算機(jī)控向數(shù)據(jù)能恢復(fù)正常。此時(shí)的誤差應(yīng)該在所允許的范圍之內(nèi)。但如果兩者之間相差的較大先算出偏差量，再將鉆頭抽出在偏差量范圍內(nèi)再鉆進(jìn)一次就能使穿越曲線與設(shè)計(jì)曲線相結(jié)合。
3、必須保證鉆機(jī)就位方位與穿越中心線相結(jié)合
在鉆幾開工前必須先安裝好地錨，地錨與鉆機(jī)的方位是必須保持一致的。所以在安裝地錨是應(yīng)將地錨系統(tǒng)安置在穿越系統(tǒng)的中心軸上。從而保證了鉆機(jī)的精確就位。在鉆機(jī)就位前用測量儀器放出管線穿越中心線，根據(jù)鉆機(jī)入土角以及鉆機(jī)本身的尺寸以及一系列的參考數(shù)據(jù)計(jì)算出鉆機(jī)就位的準(zhǔn)確位置并用白灰做以記號。標(biāo)記好后不僅要以白灰記號為依據(jù)，還要用用測量儀計(jì)算出鉆機(jī)的偏位差。計(jì)算出偏位差在鉆機(jī)入土是使偏位差為零，從而為導(dǎo)向孔的軌跡與設(shè)計(jì)曲線相結(jié)合做了保證。
4、人為因素使導(dǎo)向孔與原設(shè)計(jì)曲線偏離這一現(xiàn)象的消除
開鉆前必須對相關(guān)人員，如：測量放線人員，控向人員已經(jīng)司鉆做好足夠的培訓(xùn)，使員工的素質(zhì)得到提高。讓員工之間能互相配合，來防止人為因素導(dǎo)致的導(dǎo)向孔穿越曲線與設(shè)計(jì)曲線發(fā)生的偏移。
5、必須保證精確地測量
精確測量包括精確測量磁方位角、做好穿越中心線的復(fù)測工作、準(zhǔn)確測量鉆桿長度等三個(gè)主要方面。磁方位角作為定向鉆穿越工程中最重要的工程數(shù)據(jù)，是確保導(dǎo)向孔曲線圓滑的重要因素。因此在導(dǎo)向孔開始工作前要認(rèn)真做好磁反方位角的測量。導(dǎo)向孔控向最原始的方位值就是穿越中心線的磁方位角。所以磁方位角必須準(zhǔn)確。這是水平定向鉆施工進(jìn)行最重要的一步。第二個(gè)精確測量就是做好穿越中心線的復(fù)查工作。在開鉆之前，要設(shè)計(jì)好交樁，對出、入土點(diǎn)進(jìn)行定樁。對出、入土之間的距離以及出、入土之間的高程進(jìn)行復(fù)查測量，在出、入土測進(jìn)行準(zhǔn)確確定中心樁。第三個(gè)精確測量就是認(rèn)真測量鉆桿的長度。在導(dǎo)向孔開鉆之前，按照鉆桿的連接順序準(zhǔn)確的測量出沒一根鉆桿的長度，單位是mm并且做好精確地記錄。
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