螺旋輸送機(jī)——土壓平衡頂管機(jī)。吸泥排泥設(shè)備——泥水平衡、泥水加氣平衡頂管機(jī)。技術(shù)關(guān)鍵頂力問(wèn)題：增加中繼環(huán)和泥漿潤(rùn)滑。中繼環(huán)間距20—200m，越靠近工具管間距越?。荒酀{作用：潤(rùn)滑、減沉。泥漿材料：膨潤(rùn)土泥漿，穩(wěn)定、失水少。注入孔設(shè)置：軸向——工具管相鄰3-4節(jié)為有孔管，之后每隔2-5節(jié)設(shè)有孔管。環(huán)向——周圈均勻設(shè)3-4個(gè)壓漿孔。壓漿原則：先壓后頂，隨頂隨壓，及時(shí)補(bǔ)漿。方向控制：計(jì)算機(jī)控制、激光導(dǎo)向或三段雙鉸管。正面土體控制：局部加壓（沖泥倉(cāng)）、泥水平衡、土壓平衡頂管機(jī)應(yīng)用。頂管設(shè)備1.千斤頂500t：行程1000mm，5.2萬(wàn)元/只，一般兩只。10通徑油管40元/m，10米/條，一只千斤頂2條。
穿越實(shí)例
大沽沙穿越鉆機(jī)場(chǎng)地布置
1998年9月到10月之間，在天津塘沽大沽沙海河，我公司僅用45天時(shí)間完成了兩條Φ219×8，一條Φ426×9，長(zhǎng)度為960米的管道穿越。
大沽沙穿越焊接場(chǎng)地（只顯示了兩條管道）
水平定向鉆穿越施工工藝流程圖
使用水平定向鉆技術(shù)穿越河流和其它障礙物的施工方法在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的運(yùn)用。水平定向鉆穿越承包商協(xié)會(huì)認(rèn)為：在工程項(xiàng)目招投標(biāo)過(guò)程中，水平定向鉆承包商應(yīng)設(shè)法獲取盡可能多的相關(guān)信息以提出完整并具競(jìng)爭(zhēng)力的報(bào)價(jià)，承包商在開(kāi)工前應(yīng)該獲得以下信息，以日后的工作可以順利進(jìn)行，并在此條件下完成工程項(xiàng)目的施工，同時(shí)足夠的施工前的各類信息還可以施工過(guò)程更，減少對(duì)周圍環(huán)境的破壞，使工程進(jìn)行的更順利。
一、概 述
A、發(fā)展與使用
水平定向鉆技術(shù)最早出現(xiàn)在70年代，是傳統(tǒng)的公路打孔和油田定向鉆井技術(shù)的結(jié)合，這已成為目前廣受歡迎的施工方法，可用于輸送石油、天然氣、石化產(chǎn)品、水、污水等物質(zhì)和電力、光纜各類管道的施工。不僅應(yīng)用于河流和水道的穿越，同時(shí)還廣泛應(yīng)用于高速公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、海岸、島嶼以及密布建筑物、管道密集區(qū)等。
B、技術(shù)限制
定向鉆施工技術(shù)首先應(yīng)用于美國(guó)海岸地區(qū)的沖積層穿越，現(xiàn)在已經(jīng)能夠開(kāi)始在粗沙、卵石、冰磧和巖石地區(qū)等復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行穿越施工。最長(zhǎng)的穿越施工已達(dá)6000英尺、管道直徑為18英寸。
C、優(yōu)勢(shì)
事實(shí)證明：水平定向鉆穿越是對(duì)環(huán)境影響的施工方法。這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)還可以為管道提供最的保護(hù)層，并相應(yīng)減少了維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)不會(huì)影響河流運(yùn)輸并縮短施工期，證明是目前效率，成本的穿越施工方法。
D、施工過(guò)程和技術(shù)
1、導(dǎo)向孔：導(dǎo)向孔是在水平方向按預(yù)定角度并沿預(yù)定截面鉆進(jìn)的孔，包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鉆導(dǎo)向孔的同時(shí)，承包商也許會(huì)選擇并使用更大口徑的鉆桿（即沖洗管）來(lái)屏蔽導(dǎo)向鉆桿。沖洗管可以起到類似導(dǎo)管的作用，還可以方便導(dǎo)向鉆桿的抽回和更換鉆頭等工作。導(dǎo)向孔的方向控制由位于鉆頭后端的鉆桿內(nèi)的控制器（稱為彎外殼）完成。鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿是不做旋轉(zhuǎn)的，需要變換方向時(shí)若將彎外殼向右定位，鉆進(jìn)路線即向右沿平滑曲線前進(jìn)。鉆孔曲線由放置在鉆頭后端鉆桿內(nèi)的電子測(cè)向儀進(jìn)行測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果傳導(dǎo)到地面的接收儀，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算后，以數(shù)字的形式顯示在顯示屏上，該電子裝置主要用來(lái)監(jiān)測(cè)鉆桿與地球磁場(chǎng)的關(guān)系和傾角（鉆頭在地下的三維坐標(biāo)），將測(cè)量到的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以便確定鉆頭的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的偏差，并將偏差值控制在允許的范圍之內(nèi)，如此循環(huán)直到鉆頭按照預(yù)定的導(dǎo)向孔曲線在預(yù)定位置出土。
2、預(yù)擴(kuò)孔： 導(dǎo)向孔完成后，要將該鉆孔進(jìn)行擴(kuò)大到合適的直徑以方便安裝成品管道，此過(guò)程稱為預(yù)擴(kuò)孔，（依最終成孔尺寸決定擴(kuò)孔次數(shù)）。例如，如需安裝36英寸管線，鉆孔必須擴(kuò)大到48英寸或更大。通常，在鉆機(jī)對(duì)岸將擴(kuò)孔器連接到鉆桿上，然后由鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)回拖入導(dǎo)向孔，將導(dǎo)向孔擴(kuò)大，同時(shí)要將大量的泥漿泵入鉆孔，以鉆孔的完整性和不塌方，并將切削下的巖屑帶回到地面。
3、回拖管道：預(yù)擴(kuò)孔完成以后，成品管道即可拖入鉆孔。管道預(yù)制應(yīng)在鉆機(jī)對(duì)面的一側(cè)完成。擴(kuò)孔器一端接上鉆桿另一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭接到成品管道上。旋轉(zhuǎn)接頭可以避免成品管道跟著擴(kuò)孔器旋轉(zhuǎn)，以將其順利拖入鉆孔?；赝嫌摄@機(jī)完成，這一過(guò)程同樣需要大量泥漿配合，回拖過(guò)程要連續(xù)進(jìn)行直到擴(kuò)孔器和成品管道自鉆機(jī)一側(cè)破土而出。
淤泥質(zhì)黏土：此種軟土的形成是在較弱的海浪岸流及潮汐的水動(dòng)力作用下逐漸形成的。土的顏色多呈灰色或黑灰色，光潤(rùn)油滑且有腐爛植物的氣味，多呈軟塑或半流塑狀態(tài)。其天然含水量很大，一般都大于30%，飽和度一般大于90%，液限一般在35-60%之間，軟土的天然重度較小，約在15-19KN/m立方米之間?？紫侗榷即笥?，因其天然含水量高、孔隙比大，就帶來(lái)了軟土地基變形大，強(qiáng)度低的特點(diǎn)。砂性土：由于曾受到海水的沖擊，部分地區(qū)沉積層含有海水所搬運(yùn)的大量沉積物，其中主要為細(xì)砂及粉砂。由于含黏土的成分較少，我們可稱之為砂性土。砂性土的土顆粒較一般的黏土大，一般在20μ以上，土顆粒之間的凝聚力較小，呈單粒結(jié)構(gòu)。

液壓技術(shù)綜合運(yùn)用于頂管機(jī)械上是頂管技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字化，信息化，智能型頂管機(jī)的研制將得到更多的關(guān)注，糾偏精度，自動(dòng)化程度也將得到大力提高。在不久的將來(lái)。一些全自動(dòng)，高精度的掘進(jìn)機(jī)會(huì)成為施工機(jī)械的主流。頂管的用途隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也將繼續(xù)擴(kuò)，主要用于管道鋪設(shè)將發(fā)展管道鋪設(shè)，涵頂進(jìn)，地下人行通道管棚式施工等多用途型。頂管截面形狀基本上都是圓形，今后的發(fā)展趨勢(shì)是圓形，矩形，圓拱形，多邊形等，以適應(yīng)箱涵頂進(jìn)等各種工程的需要。故截面形狀多元化是必然趨勢(shì)。頂管施工形式主要為土壓式，泥水加壓式，以后的發(fā)展將在進(jìn)一步吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用管套式，氣泡式等等各種形式的頂管施工技術(shù)。隨著高精度長(zhǎng)距離測(cè)量技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)運(yùn)。

c、U分別為土的粘聚力和內(nèi)摩擦角。用有限元方法模擬頂管工作井的受力過(guò)程，首先是確定計(jì)算范圍，然后將計(jì)算范圍內(nèi)的土體、井壁等實(shí)體用有限元網(wǎng)格離散，土體周邊為滾動(dòng)約束，約束邊至沉井結(jié)構(gòu)外輪廊的距離為沉井直徑的3倍左右。計(jì)算過(guò)程中，假定周邊土體是各向同性、連續(xù)的彈塑性材料。勝越管道有限公司，承接PE管、水泥管、鋼管等各種口徑的管道頂管工程。電力、石油管道，以及公路、鐵路、水利、給排水等頂管工程。經(jīng)營(yíng)范圍包括水平定向鉆、泥水平衡、人工掏管、管道修復(fù)等專業(yè)的非開(kāi)挖工程。公司是以非開(kāi)挖地下管線鋪設(shè)為主業(yè)，從事各種管道鋪設(shè)、維護(hù)的企業(yè)。擁有自己的施工隊(duì)伍，可為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，陜西勝越管道以優(yōu)質(zhì)的服務(wù)承若（非特殊原因）。
關(guān)鍵技術(shù)

（1）、地層勘探及地下管線探測(cè)

地層勘探主要了解有關(guān)地層和地下水的情況，為選擇鉆進(jìn)方法和配制鉆液提供依據(jù)。其內(nèi)容包括：

土層的標(biāo)準(zhǔn)分類、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基巖深度和含卵礫石情況等?？刹捎貌橘Y料、開(kāi)挖和鉆探方法獲取。

地下管線探測(cè)主要了解有關(guān)地下已有管線和其它埋設(shè)物的位置，為設(shè)計(jì)鉆進(jìn)軌跡提供依據(jù)。一般采用物探法和現(xiàn)場(chǎng)勘察法等。

（2）、鉆進(jìn)軌跡的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計(jì)是否合理對(duì)管線施工能否成功至關(guān)重要。鉆孔軌跡的設(shè)計(jì)主要是根據(jù):

工程要求、地層條件、地形特征、地下障礙物的具體位置、鉆桿的入出土角度、鉆桿允許的曲率半徑、鉆頭的變向能力、導(dǎo)向監(jiān)控能力和被鋪設(shè)管線的性能等，給出鉆孔路線

造斜段：

①造斜段距離L：L＝[h×(2R1-h)]×0.5

式中：h—埋深，R1—造斜段曲率半徑，取1500d

② 鉆桿入射角a：a＝0.5tg-1{[h(2R1-h)]0.5/h}

（3）、配制鉆液

鉆液在施工中起著非常重要的作用。鉆液是指在鉆進(jìn)施工中用來(lái)與鉆孔過(guò)程中切削下來(lái)的土（或沙石）屑混合，懸浮并將這些混合物排出鉆孔的一種液體，而泥漿則是鉆液與鉆孔中鉆屑的混合物。鉆液具有冷卻鉆頭（冷卻和保護(hù)其內(nèi)部傳感器）、潤(rùn)滑鉆具，更重要的是可以懸浮和攜帶鉆屑，使混合后的鉆屑成為流動(dòng)的泥漿順利地排出孔外，既為回拖管線提供足夠的環(huán)形空間，又可減少回拖管線的重量和阻力。殘留在孔中的泥漿可以起到護(hù)壁的作用。

在不同的地質(zhì)條件下，需要不同成份的鉆液。鉆液由水、膨潤(rùn)土和聚合物組成。施工中用水做鉆液的主要成份，膨潤(rùn)土和聚合物用做鉆液添加劑。鉆液的品質(zhì)越好與鉆屑混合越適當(dāng)，所制造的泥漿的流動(dòng)性和懸浮性越好，回?cái)U(kuò)成孔的效果越理想，成功的概率越大。

本工程施工中施工人員配制適合地層性能的鉆液，在類似工程中我們已能夠熟練正確使用鉆液。特別是當(dāng)施工中遇到不同地層時(shí)，能及時(shí)調(diào)整鉆液的性能以適應(yīng)工程要求。

水平定向鉆穿越施工工藝：
使用水平定向鉆機(jī)進(jìn)行管線穿越施工，一般分為二個(gè)階段：第一階段是按照設(shè)計(jì)曲線盡可能準(zhǔn)確的鉆一個(gè)導(dǎo)向孔；第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將產(chǎn)品管線（一般為PE管道，光纜套管，鋼管）沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中，完成管線穿越工作。
1.1 鉆導(dǎo)向孔:
要根據(jù)穿越的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭和導(dǎo)向板或地下泥漿馬達(dá)，開(kāi)動(dòng)泥漿泵對(duì)準(zhǔn)入土點(diǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆頭在鉆機(jī)的推力作用下由鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)（或使用泥漿馬達(dá)帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)）切削地層，不斷前進(jìn)，每鉆完一根鉆桿要測(cè)量一次鉆頭的實(shí)際位置，以便及時(shí)調(diào)整鉆頭的鉆進(jìn)方向，所完成的導(dǎo)向孔曲線符合設(shè)計(jì)要求，如此反復(fù)，直到鉆頭在預(yù)定位置出土，完成整個(gè)導(dǎo)向孔的鉆孔作業(yè)。見(jiàn)示意圖一：鉆導(dǎo)向孔。
鉆機(jī)被安裝在入土點(diǎn)一側(cè)，從入土點(diǎn)開(kāi)始，沿著設(shè)計(jì)好的線路，鉆一條從入土點(diǎn)到出土點(diǎn)的曲線，作為預(yù)擴(kuò)孔和回拖管線的引導(dǎo)曲線。
世界上有許多地方，許多行業(yè)仍然還在認(rèn)識(shí)普通非開(kāi)挖和定向鉆進(jìn)非開(kāi)挖的益處。鉆孔軌跡可以是直的，也可以是逐漸彎曲的。在導(dǎo)向繞過(guò)障礙物，或穿越高速公路，河流和鐵路時(shí)，鉆頭的方向可以調(diào)整。鉆孔過(guò)程可在預(yù)先挖好的發(fā)射坑和接受坑之間進(jìn)行。也可在安裝鉆機(jī)的場(chǎng)地，以小角度直接從地表鉆進(jìn)。工作管或?qū)Ч艿匿佋O(shè)通常分兩步進(jìn)行。首先是沿所需的軌跡鉆導(dǎo)向孔，然后回?cái)U(kuò)鉆孔以加大孔徑適應(yīng)工作管的要求。在第二步即回拖過(guò)程中，工作管通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭與擴(kuò)孔器連接，并隨著鉆桿的回拖拉入擴(kuò)大了的鉆孔中。在復(fù)雜地層條件下?；蚩讖叫柙黾雍艽髸r(shí)，可采用多級(jí)擴(kuò)孔的方法將孔徑逐步擴(kuò)大。近年來(lái)，設(shè)備能力有了的改善，非開(kāi)挖技術(shù)的優(yōu)越性也得到了更多的贊賞。

頂管施工與定向鉆施工的應(yīng)用范圍如何劃分？
應(yīng)該指的是軸線及高程的控制。掘進(jìn)機(jī)中帶有糾偏油缸，在工作坑內(nèi)安有激光經(jīng)緯儀，定好工作坑及接收坑中心線，根據(jù)設(shè)計(jì)定好高程，將激光點(diǎn)投射在掘進(jìn)機(jī)內(nèi)的光靶上，若發(fā)生偏差即可使用糾偏油缸進(jìn)行糾偏。