水平定向钻进技术主要用于穿越道路、河流建筑物等障碍物，它与传统大开挖埋管施工方式相比，具有速度快、精度高、成本低等优点，广泛应用于各类管线铺设工程中。本文主要介绍岩石层长距离水平定向钻进施工工艺，针对存在的问题提出了相应的解决方案，可供参考。
1、项目概况
本定向钻工程是武汉地铁 11号线东段川气东送武石化支线管道迁改工程中新建管道的一段。项目位于剥蚀丘陵区，主要地形为林地或坡地，地势起伏平缓，管道沿线生态林较多，地下水位线较高。管道全长为3.3km，设计压力 6.3MPa，管道材质 I415M直缝电阻焊钢管 (SAWL)，管径为扯φ406.4×8.0 mm。定向钻穿越长度 1667m，穿越 段为石方段，根据地勘报告已知2处溶洞 ，穿越难度大。
2、定向钻穿越施工程序
定向钻穿越施工程序：测量放线—三通一平—泥浆池设置及地锚安装—场地布置、设备安装—就位检查调试—钻进偏差控制—泥浆配制—试钻—钻导向孔—扩孔—管道回拖—设备撤场—泥浆处理、地貌恢复。
3、定向钻施工要点
3.1 测量放线、三通一平
施工前请设计人员现场交桩，复测控制点，并设置可供控制和复查
的标志桩、入土点桩、出土点桩和穿越中心线桩每边各 2个。根据设置的穿越中心线桩和出、入土点桩放线，入土点和出土点作业区面积均为60m×60m。用白石灰将边线和穿越中心线标识出。出、入土点作业区范围可根据现场情况灵活调整，以安全、够用、经济为原则。
施工前完成进场道路、供水、供电及场地平整。
3.2 泥浆池设置及地锚安装
用白石灰在地面标出钻机进场道路及各设备就位位置。泥浆池设计尺寸为 15m×10m×2m，开挖后用塑料布铺底，防止泥浆渗漏而污染土壤。地锚坑尺寸为 8m×2m×2m，其 中心线与穿越中心线重合，基础质量要求：
①基础中心线与穿越中心线偏差要≤5cm；②基础中心与出土点的位置
偏差要 ≤10cm。地锚自重 l0t，锚 固箱注水 32t，锚固箱受向下的力 G=12+ 30=42t。由于所挖地锚坑尺寸比地锚箱大，因此将地锚放入地锚坑后，必须在地锚坑和地锚箱间隙间填充混凝土加固。
然后开始安装挡板，地锚前放置长 10m、深度 2m、厚度 0．188m的φ89mm钢管排 ，在钢管排前打 12个长 6m、壁厚为 810mm的 ,219mm4管桩进行加固，同时用 2个拉杆拉住地锚管，地锚管埋在钻机下方，深 1．8m，保证在回拖管线过程中地锚的稳固。
3.3 场地布置、设备安装、就位检查调试
按照方便、紧凑、节地、环保的原则，预先规划场地平面布置图，进行场地布置和设备安装。
所有设备管线全部地埋，且需避开行车道路。设备安装就位后，要进行检查调试。检查调试包括钻机系统主要部件安装质量，如检测丝扣内部有无损伤、扩孔器本体与牙轮的连接是否牢固、钻头水眼是否畅通等等，以及钻进点位置、标高及倾斜角度是否满足设计要求。
3.4 钻进偏差控制、泥浆配制
通过以下方法来减少钻进曲线与设计曲线之间的偏差：
①减少外部磁场的干扰，开钻前进行实地勘察，确定外部磁场影响范围，测出偏移量，在导向孔钻入时进行控制。
②导向孔开始钻进前，认真做好磁方位角的测量，做好穿越中心线的复查工作，精确测量钻杆长度。
③加强司钻人员、控向人员等的培训，使其有效配合，防止因人为因素造成的偏差。泥浆主要由水、膨润土、添加剂等组成。
泥浆的基本功能是抑制粘士和岩石、悬浮固体钻屑、稳定钻孔、控制失水、减少“糊钻 ”、减小旋转扭矩降低钻杆的摩擦、提高钻机性能和寿命。
定向钻施工中理想的泥浆系统：泥浆用量少、简单快速的溶水性、即时胶粘强度强、低含砂量、稳定抵抗物理、化学、生物杂质、不用或只用少量的添加剂，并在定向钻施工中不间断地测量泥浆的重要性能参数。
3.5 试钻、钻导向孔
设备就位检查调试，泥浆系统、控向系统调试完成后，进行试钻，试钻 2030m（2～3根钻杆）时，检测各部位、各系统的运行情况，发现问题及时处理。
本工程控向系统采用美国 vectormagnefics公司的 P2(地磁复合导向系统)。在正常情况下，钻进方向通过 P2系统 ，利用地球磁场监控钻进的方向；在地表或地面存在着磁干扰的情况下，P2系统具备独立的人工磁场(TRU-TRACKER)功能，能够排除磁干扰的影响，实现对钻进方向的监控。
为保证控向信号准确传递改进信号安装工艺如下：选择绝缘层强度高、耐磨性能更好的信号线；合理加大线卡设置密度；改进接线用热收缩套安装工艺。
3.6 扩孔
该工程穿越管径为 φ406．4mm，根据《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》(CECS382—2014)对穿越扩孔的要求：扩孔直径为管径的 1.5倍。首次成孔孔径 150mm，每级扩孔相差 100-200mm。分成 4级扩孔 ，扩孔采用江汉钻头厂生产的板式扩孔器、桶式扩孔器。
第一级扩孔：采用 φ25板式扩孔器；
第二级扩孔：采用φ35板式扩孔器；
第三级扩孔：采用φ40 桶式扩孔器+φ45板式扩孔器；
第四级扩孔：采用φ55”桶式扩孔器+φ60板式扩孔器；清孔：采用φ60桶式扩孔器。
导向孔作业完成后，仔细分析导向孔实际睦线，确定导向孔曲线满足标准规范和扩孔、回拖作业的要求后，立即开挖出土侧作业坑，用 60” 臂型钳与挖掘机、人工配合卸下钻头、无磁钻铤等机具，安装φ25”板式扩孔器，开始扩孔。
3.7 管道回拖、设备撤场
回拖时采用发送沟发送，管道在回拖前放置在发送沟内，在沟内注满水将预制管道下入沟内，管道在沟内为漂浮状态。这样可以最大限度的保护管道的防腐层和减小管道回拖时地面产生的阻力。另外在管道前端进洞口处设置一个管墩，管墩上铺垫土工布，并放置袋装的穿越用澎润土，在管道回拖时浇水已减小摩擦阻力。管墩两侧将配置 2名 防腐工及两名普工进行对管道防腐层进行检查并补伤。
所有作业完成后，拆除连接，设备撤场。按照钻机、泥浆系统、动力系统、机具钢板排等顺序依此撤离施工现场日。
3.8 泥浆处理、地貌恢复
泥浆池中的剩余泥浆用专用的泥浆罐车运至当地环境保护部门指定的泥浆消纳场。清除场内杂物，开挖地段分层回填压实，将清表时临时存放的种植土覆盖至表层，恢复至原貌。
4、 结束语
综上所述，为了防止拖管失败，施工过程中必须注意以下几点：
①注意扩孔器的选择和扩孔速度，防止塌孔；
②仔细分析导向孔实际曲线是否满足回拖的要求；
③采取措施尽可能减小回拖的阻力。
另外，水平定向钻虽然速度快、造价低，但施工过程中需要制备泥浆，容易造成环境污染，这就要求在施工过程中加强泥浆的管理，施工完成后一定要将泥浆妥善处理，防止污染环境。
