水平定向钻钻机系统简介
作者：河南中拓石油
各种规格的水平定向钻钻机都是由钻进系统、动力系统、控向系统、泥浆系统、钻具及附助机具组成，只是采取了不同的安装方式或结构，它们的一般结构及功能介绍如下：
1 钻进系统：是穿越设备钻进作业及回拖作业的主体，它由钻机主机、动力头/转盘等组成，钻机主机放置在钻机架上，用以完成钻进作业和回拖作业。动力头装在钻机主机前端，连接钻杆，并通过改变转向和转速及扭矩大小，达到不同作业状态的要求。
2 动力系统：由液压动力源和发电机组成动力源，是为钻机系统提供高压液压油作为钻机的动力，发电机为配套的电气设备及施工现场照明提供电力。
3 控向系统：控向系统是通过计算机监测和控制钻头在地下的具体位置和其它参数，引导钻头正确钻进的方向性工具，由于有该系统的控制，钻头才能按设计曲线钻进，现经常采用的有手提无线式和地磁有线式两种形式的控向系统。
4 泥浆系统：泥浆系统由泥浆混合搅拌罐和高压泥浆泵及泥浆管路组成，为钻机系统提供适合钻进工况的泥浆。泥浆的作用主要有以下几点：
1）泥浆在孔的四周形成泥饼，也称之为孔壁，使形成的孔不塌方。
2）泥浆使钻杆和钻头，管道得到良好的润滑，减少回拖阻力。
3）泥浆在钻孔内流动，可冷却钻头钻具和探测仪的探棒。
4）泥浆可悬浮切削下的泥土和岩粉，并将它们携带出孔外。
5）泥浆在钻头前面起射流作用，有助于切削土层。
5 钻具及辅助机具：是钻机钻进中钻孔和扩孔时所使用的各种机具。钻具主要有各种钻杆，钻头、泥浆马达、扩孔器，切割刀等机具。辅助机具包括卡环、旋转活接头和各种管径的拖拉头，管道滚轮拖架等。
水平定向钻机按吨位分有600吨管道定向钻穿越，500吨管道定向钻穿越，350吨管道定向钻穿越，280吨管道定向钻穿越。
水平定向钻机的方案设计 1 概述： 铺设地下管线的传统方法是在地表挖沟，然后将管线放入沟中，最后进行回填土方。随着社会的进步和经济的发展，特别是在穿越高速公路、铁路、建筑物、河流铺设供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线时，开挖施工方式显现出很大的局限性和不足之处。在20世纪70年代，非开挖技术应运而生，并逐渐成熟。近些年非开挖技术在我国作为一项新兴的施工技术也得到了突飞猛进的发展，而水平定向钻机就是实现非开挖施工的主要设备。原来我国的水平定向钻机主要靠进口，近20年我国的科研技术人员，在消化吸收了国外水平定向钻机技术的基础上逐步实现了国产化，并形成了一定的规模化生产。 水平定向钻机的施工工序是：先在施工的一侧（入土点），由水平定向钻机带动安装有导向钻头的石油钻杆，向施工的另一侧（出土点）钻出导向孔，当导向孔钻成后，再由扩孔器分级扩孔，待扩孔完毕，由钻杆连同扩孔器、成孔器、分动器以及管线沿导向孔反向拖回，直至返回入土点，管线即铺设完毕。 水平定向钻机作为施工的主要设备，产品性能以及质量的好坏，对于整个工程的成败至关重要。下面我就谈一下水平定向钻机的方案设计过程。 2 水平定向钻机的方案设计过程： 我们以50吨钻机设计为例，来讨论一下水平定向钻机的方案设计过程。水平定向钻机主要包括：履带行走底盘、桅杆、吊车、动力头、夹持卸扣器、柴油发动机及其液压系统、泥浆泵、驾驶室、操作控制系统几大部分。 2.1履带行走底盘的选定 一般采用市场上现有的挖掘机底盘，采购来后，用钻机的液压系统带动，把液
压系统用胶管连接好即可，手动操控阀安装在驾驶室内。要求挖掘机底盘要足以承载钻机的重量，左右两边的履带行走马达主油路要由两个既可手动又可电动控制的换向阀分别控制，并分别与驾驶室内的左右两个手动控制阀相连。手动控制阀可控制履带的前进或后退以及速度的快慢，左边阀与左行走马达相连，右边的阀与右行走马达相连，当单独操作一边的手动控制阀时，可实现钻机转向。 2.2 桅杆 桅杆是钢结构件，动力头、夹持卸扣器、吊车、地锚都安装在其上部，而且要求能够前后移动和自由升降，从而调整与地平面的夹角以满足施工中不同的入土角度需要。在施工中，桅杆的受力情况比较复杂，因此在设计中要求对其受力情况要进行仔细的计算，强度、刚度、旋转钻进时的扭矩力和动力头推进或回拖时的倾覆力矩都要进行校核计算。桅杆上部焊有齿条，材料可选用42CrMo。桅杆前部有施工时固定桅杆用的地锚，前部还安装有吊车，以方便装卸钻杆之用，也有把吊车安装在中部桅杆和柴油发动机之间的，那样容易造成设备超宽不便运输。如本设计方案使用长9.8米φ127的石油钻杆，小吊车选用石家庄煤矿机械有限责任公司的3.2吨的车辆用小吊车。桅杆前端安装有夹持卸扣器，夹持卸扣器要求能在整个桅杆上全程移动，防止动力头一端钻杆卸不开扣时，可将夹持卸扣器移到动力头部位卸扣。桅杆前端和后端都要求设有限位装置，以防止夹持卸扣器从桅杆前端冲出和动力头从桅杆后部冲出落下发生危险。桅杆的长度要求满足夹持卸扣器的安装尺寸，施工时钻杆的长度尺寸（10米），动力头的安装尺寸要求以及再留有1~1.5米的自由空间和缓冲距离，一般有14.5米长即可满足使用要求。 2.3动力头 动力头是钻机的主要工作部件，它是由低速大扭矩液压马达通过减速箱增大
施工方案报审
高青黄河安澜湾景区景观工程 PE 管 拉 管 施 工 专 项 方 案 二0一七年十二月十日
PＥ管拉管施工专项方案 一、工程概况 本工程为山东省高青县黄河安澜湾景区一期工程，项目用地位于刘春村北侧，南侧为黄河堤防道路，北侧紧邻黄河，用地范围约９.１3万平方米。 因施工现场为黄河大堤区,管道与已建成大堤沥青路面交叉,属于不可明挖地段，采用水平定向钻进（拉管）施工。 二、编制依据 《高青黄河安澜湾景区景观工程施工图》 《建筑施工手册》 《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》 《建筑业10项新技术(2010）应用指南》 三、地貌 本工程施工面属黄河大堤区，地势较为平坦。 四、施工计划 1、机械进场前,探明所施工范围内地下管网走向与数量。采取形式包括挖探沟，咨询已建成管线的所属相关部门等。 2、整理场地。包括机械定位场地,材料堆放场地等。 3、材料准备。在机械钻进前,按照图纸要求,从厂家采购相应规格的管材及配件,管材进场按一定比例和批次由监理见证复检。 4、机械准备。拉管机及其它小型机具进场投入使用前要进行功能调试，达到施工要求方可正式使用。
5、劳动力准备： 五、方案内容 1、平面控制放线
平面控制及放线，依据现有边线,通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确,首先对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每３米设置一桩（有障碍物的除外）,并沿拉管的中心线撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。 2、高程控制 高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。根据本工程的实际情况,在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。 高程控制采用两次仪器高程前后视等距测法，保持精度。为保证设计方向、位置的正确性,控制线的传递用经纬仪进行引测，保证平面位置的准确。 3、基坑开挖 为保证工作坑内干燥和扩孔施工,在工作坑一侧设(3m长×1.5ｍ宽×0.6ｍ深)泥浆沉淀池,并在池底设泥浆泵随时将多余泥浆抽出坑外。 ４、钻机就位 根据管道设计坡度方向和现场实际情况，在基坑中安置钻机。钻机底脚要安置在２0㎝厚Ｃ15混凝土平基上,并在平基混凝土内预留Φ2０钢筋(地锚）和钻机焊接紧密,以防地基沉降影响钻机稳定。 5、钻液的配置 钻液的好与坏对于拉管施工的成败起到了极关键的作用。钻液具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑,使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外,既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。
目录 一、工程概况 二、施工部署 三、施工目标及进度计划 四、主要施工方案 五、质量保证措施 六、文明施工及环保措施 七、职业健康管理 八、施工现场总平面布置图 九、施工进度横道图 十、措施贯彻群签表 十一、考试成绩登记表
中国平煤神马己二酸己内酰胺项目 厂外物料输送管道沙河段定向钻施工组织设计 一、工程概况 （一）工程施工概况 输送管线从河南神马尼龙化工有限责任公司老厂区南围墙引出，下穿湛河，穿河南神马氯碱发展有限公司厂区，并依发展公司厂外管廊至神马大道，沿神马大道北侧向东至神马大道与许南公路交叉口,穿越G311 许南公路，穿越沙河，进入平顶山市叶县化工产业集聚区，穿越沙河，湛河段采用定向钻法施工。 本措施即是针对穿越沙河段定向钻施工。 （二）编制依据 1、设计总平面规划布置图； 2、GB50369-2006《油气长输管道工程施行及验收规范》、 3、《工业管道工程施行及验收规范》 二、施工部署 本工程项目管理层由项目经理、现场负责人、技术负责人、安全员、质检员、材料员、预算员、测量员和技术员等成员组成，在建设单位、监理单位的指导下，负责对本工程的工期、质量、安全、成本等实施组织、协调、控制和决策，对各生产施工要素实施全过程的动态管理。 （一）技术准备 1、根据现场的实际情况，编制合理可行的单位工程施工方案和工程技术交底。 2、了解本地的气候特点及气候条件，编制合理的施工进度计划。 3、提前准备材料，管材、设备等提前进场。 （二）现场准备及布置 1、平整施工场地，并根据现有施工现场合理布置现场机具、材料的位置，钻机支设在南河堤南部，北段箱涵垫层处布设管材。 2、按照施工进度计划合理的组织相关施工人员进场，新进场的工人必须进行三级安全教育及相应技能培训，电焊工必须持证上岗。 3、组织机具设备及周转材料进场，并及时检修，保证不影响施工进度。 4、工程用材料按计划进场，并按规定进行合理堆放、保管。 5、施工用电设置一级、二级、三级配电箱，实行三级配电，二级保护。（三）劳动力准备
在水平定向钻机施工过程中，需要使用与钻机功率相匹配的泥浆液搅拌装置，对于钻头的钻进和壳壁的支撑保护有着十分重要的作用。下面，中国矿山机械网为您公布水平定向钻机工作原理及结构图一览。 水平定向钻机工作原理 1.1水平定向钻机结构配套的新型泥浆搅拌装置的结构 该新型搅拌装置结构简单，分为以下几大系统;汽油机泵与搅拌罐间通过软管连接系统，该系统由汽油机泵、软管、Y型过滤器、弯头等组成，其特点为：汽油机泵不断地将泥浆液通过Y型过滤器不停地搅拌;罐顶部喷管系统，该系统由内外丝接头、喷管、圆柱连接体、弯头、过滤罩、三通、管道内文丘里喷嘴、弯头、垫圈、锁紧螺母、塑料管、内衬喷嘴组成，内外丝接头固定在喷管上，喷管固定在三通上，弯头、过滤罩固定在圆柱连接体上，圆柱连接体固定在三通上，内衬喷嘴固定在管道内文丘里喷嘴上，管道内文丘里喷嘴、弯头固定在塑料管上，垫圈、锁紧螺母固定在搅拌罐上等组成，固定在搅拌罐的上面，其特点为：一方面对搅拌罐内的混合液不断搅拌，另一方面在系统循环的同时通过罐顶部喷管系统内的文丘里喷嘴而形成的负压，经进料塑料软管将膨润土自动吸入搅拌罐内，可迅速完成搅拌罐内泥浆的配比要求;下部喷管系统，该系统由罐内文丘里喷嘴、加强筋、罐内喷嘴、内锁紧螺母、软垫圈、外锁紧螺母、弯头、水管、外垫圈组成，其特点为：罐内文丘里喷嘴焊在加强筋上，由大小头、直圆管、管径扩大管组成，罐内喷嘴一端焊在加强筋上，另一端固定在内锁紧螺母上，其头端为大小头，内锁紧螺母、软垫圈、外锁紧螺母、外垫圈固定在搅拌罐上，水管固定在弯头上，弯头固定在外锁紧螺母上。 1.2水平定向钻机配套的新型泥浆搅拌装置的结构的工作原理
本工程水平定向钻施工，非开挖穿越管材选用DN500PE管。 图4-4 水平定向钻施工工艺流程图 PE管水平定向钻穿越部位，在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑，并在管道发送一端布置泥浆制作系统及管道发送系统。 工 作 坑 图4-5 水平定向钻施工布置图 （1）根据施工图要求的入土点、出土点坐标放出钻机安装位置线，入土点、出土点位置放线时左右偏差不超过20cm，沿管轴线方向误差不超过40 cm，并做出明显标记。 （2）从出土点到回拖管线路必须保持直线。 开坑前要认真调查了解地上地下障碍物，以便开坑时采取妥善加固保护措施。 工作坑或接收坑开挖的深度，依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸，以及砼垫层的厚度计算确定，施工时用水准仪测量控制。 由拖车头牵引钻机进入工作场，根据穿越中心线及入土角，调整钻机就位，钻机就位后，控向室相应就位。 钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可根据设计图纸及现场条件进行桩位放线确定，钻杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后，固定好钻孔机。此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置，确定钻杆造斜度，入土角不超过150。 钻机安装好后，试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化，借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键，因此必须认真细致的反复进行，直至符合要求后进入下道工序。 泥浆系统主要由回收循环罐、储浆配浆罐、砂泵、泥浆除砂清洁器、泥浆除泥器、卧式
沉降离心机、搅拌器、射流剪切混浆等装置组成，为钻机设备提供满足要求的的泥浆。 将泥浆设备按工作流程顺序和使用说明书依次摆放在一起，并连接其管路、走道、护栏、电源线等。 进行设备全面检查，防止运输过程出现问题，检查完成后逐个进行单机试运。用清水进行泥浆系统整体联合试运，并调试直至正常。 搭设膨润土棚。棚内地面要高出地面0.2m，并铺上防湿塑料布。 膨润土用量主要根据管径、穿越长度及地质情况确定，并准备足够的余量，泥浆人员对上述情况详细了解和分析。 先对配置泥浆的用水进行选择和化验，水采用没有污染的清水，并化验水的PH值，以便确定添加剂的用量。对于粘土、粉质粘土的普通土质，在水质合格的情况下直接用一级钻井膨润土，只有当地质及水质不良时才使用添加剂。合格的泥浆标准：比重为1.02～1.05g/cm3，含沙量≤1%，PH值=7～10；失水率<15%。 泥浆在循环过程中因失水，携带钻销而变稠，随时过滤及稀释。为此要对泥浆粘度用马式漏斗进行测定，一般每两小时测一次。遇有复杂地质和异常情况，随时测定。地质较好的位置，减少测定次数，测定结果做好记录。 泥浆的处理：首先通过泥浆回收循环系统装置对泥浆池中的泥浆进行回收处理，达到节约泥浆材料，降低穿越成本，减少废弃泥浆量的目的。穿越完成后，对无法回收的泥浆用重力沉降法进行沉淀，晒干水份并将剩余的泥浆用泥浆罐车运到指定地点进行深埋处理。 导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸4cm的矛式钻头，对正既定孔位，检测对中误差达到规范要求，即可开动钻机钻进导向孔。钻进时人力扳拉推进持力均匀，匀速前进。并根据给进阻力的大小，判定地层内是否有硬物或土层的变化，以确定注水机给水压力和给水量。钻进时，当地层含水较大地层为砂层或粉质砂粘土，不注水钻进，当地层较硬或无地下水时，提高注水压力。注水主要是起润滑和冷却钻具，减少钻进阻力作用。 当遇有硬质障碍物时缓慢持力给进，当不能钻穿通过时，记录钻具长度，确定障碍物的具体位置。如地面条件允许可从地面下挖探洞人工下去处理。地面条件不允许时，整体偏移钻孔轴线。一般单个的硬物通过持续的压力注水钻进和搅磨即可通过，此时给进力应均匀不可强推进，防止钻孔偏移。障碍物的位置在钻进过程中应详细记录。 每个钻进班组做台班记录，详细记录钻进长度、轴线偏差、机座校核、土质软硬、障碍物、作业人员等情况。钻进按上坡方向进行，以利排水和最后出土，并有利于保证钻孔质量。钻进先导孔工艺见图示。 图4-6 先导孔钻时示意图 导向钻进是非开挖定向钻进铺管的关键环节。导向钻按设计的深度、标高，随时监控，适时调整。钻进中采用轻压、慢转，注意控制钻头温度，切不可使探头过热。 导向孔钻进至接收坑，经测量检验，偏差在允许范围内时，卸下矛式钻头换装鱼尾式或三叉式扩孔钻头，开动回拉钻机扩孔。扩孔时人工给进均匀，匀速回拉。同时注水机连续注
25吨水平定向钻机推进机构设计 摘要：水平定向钻机是一种用于非开挖施工技术的施工机械，主要用于铺设多种地下公用设施(跨越道路铺设下水道、地下电缆和煤气管道、跨越建筑物铺设管道等)。本论文介绍了水平定向钻机的特点，穿越施工工艺介绍，目前国内外水平定向钻发展情况等方面。主要进行了钻机的推进机构设计，包括传动方式的选择，链条与轴的设计，还有液压缸的结构设计，也包括了一些重要零件如螺栓和键的强度校核和设计。 关键词：水平定向钻 ;板式链;槽轮;滚子链
Advancing Mechanism Design of 25 Tons of Dorizontal Directional Drill Abstract :Horizontal directional drilling machine is a method for trenchless construction technology of construction machinery, mainly used for the laying of a variety of underground utilities (across the road laying sewer, underground cable and the gas pipeline, The laying of the pipeline span buildings,etc). The characteristics of horizontal directional drill was introduced in this paper,and how construct through the earth ,also the development of orizontally diretionalt drilling and so on.In this thesis , For the main propulsion mechanism design of drilling rig ,the design of a chain and a shaft ,also Includes a number of important parts such as bolt and bonding strength and design. Key words:horizontally directional drilling ;flat wedge chain ;grooved wheel ;roller chain.
滨河西路（迎宾桥）中压燃气管工程水平定向钻施工方案 编制日期：2016年5月
1、工程概况 本工程为滨河西路（迎宾桥）中压燃气工程，φ219的钢管，直线距离84米，定向钻穿越拖拉管施工。 2、施工准备计划 2.1、临时设施、水源、动力准备 a．现场施工人员的办公、住宿房采用临时租用民房； b．施工用电采用市电或部分地段采用自带发电机（50KW）； c．施工用水就近取河水； d．泥浆处置：水平定向钻进施工会产生大量的泥浆，泥浆处理租用灌车外运弃泥。 2.2、材料准备 本工程采用水平定向钻方式敷设管道，由于水平定向钻进为长距离穿越铺管，工程开工前，拖管设备、管材、各种焊材需提前进场。 2.3、设备准备 拟采用DH-450/900-L非开挖导向铺管钻机，本钻机为履带式全液压铺管钻机，具有机动性能好、质量可靠、结构紧凑、整体性强、扭矩大、效率高、自动化程度高、操作简单可靠、装卸钻杆方便省力等特点。特别适合复杂地形，大口径、长距离管道穿越施工。性能参数见下表，以DH-450/900-L型为例。 动力头输出速度：0～100rpm 最大输去扭矩：21000N.m 最大推拉力：450/900KN 主机自重：20T 外形尺寸：7200*2400*2600mm 泥浆循环系统容量：5~10m3
DH-450/900-L型非开挖导向铺管钻机性能参数 3、水平定向钻施工工艺及方案 3.1、水平定向钻进铺管施工程序 设计水平定向钻孔轨迹→开挖拉管工作坑施工→配制钻液→钻进导孔→回拉扩孔→清孔→回拉铺管→清场。 拖管施工对场地的要求主要是在管道焊接时，需要有场地摆放管道，无障碍物，方能满足施工段的正常拖拉。 3.2、施工工艺 水平定向钻进铺管的施工顺序为：地质勘探、规划和设计钻孔轨迹、配制钻液、钻导向孔、回拉扩孔、回拉铺管。 3.3、关键技术 （1）、地层勘探及地下管线探测 地层勘探主要了解有关地层和地下水的情况，为选择钻进方法和配制钻液提供依据。其内容包括：土层的标准分类、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基岩深度和含卵砾石情况等。可采用查资料、开挖和钻探方法获取。 地下管线探测主要了解有关地下已有管线和其它埋设物的位置，为设计钻进轨迹提供依据。一般采用物探法和现场勘察法等。
摘要 水平定向钻机（HDD)是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施（管道、电缆）的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中的一种施工设备。
本论文介绍了水平定向钻机的特点，穿越施工工艺介绍，目前国内外水平定向钻机发展情况等方面。主要进行了钻机的起重结构设计，包括动力方式选择、液压缸的选择，以及完整的CAD图纸和用PROE建立随车起重机的三维模型。 关键词：水平定向钻机，起重机，液压缸，PROE建模 Abstract Horizontal directional drilling machine is not digging in the surface conditions,the laying of a variety of underground utilities(pipelines,cables,etc.)of a construction machinery.It is widely used in water supply, electricity, telecommunications, natural gas, coal gas, petroleum pipeline laying a construction equipment in the construction. This paper introduces the characteristics of horizontal directional drilling rig, through the construction process is introduced, at present domestic and foreign horizontal directional drilling rig development etc..The design of the hoisting structure of drilling rig, including power mode selection, the choice of hydraulic cylinder, as well as CAD drawings complete and use PROE to build 3D model of lorry-mounted crane. Keywords: horizontal directional drilling machine, crane, hydraulic cylinder, PROE modeling.
滨河西路（迎宾桥）中压燃气管工程水平定向钻施工方案编制日期：2016年5月 1、工程概况
本工程为滨河西路（迎宾桥）中压燃气工程，φ219的钢管，直线距离84米，定向钻穿越拖拉管施工。 2、施工准备计划 、临时设施、水源、动力准备 a．现场施工人员的办公、住宿房采用临时租用民房； b．施工用电采用市电或部分地段采用自带发电机（50KW）； c．施工用水就近取河水； d．泥浆处置：水平定向钻进施工会产生大量的泥浆，泥浆处理租用灌车外运弃泥。 、材料准备 本工程采用水平定向钻方式敷设管道，由于水平定向钻进为长距离穿越铺管，工程开工前，拖管设备、管材、各种焊材需提前进场。 、设备准备 拟采用DH-450/900-L非开挖导向铺管钻机，本钻机为履带式全液压铺管钻机，具有机动性能好、质量可靠、结构紧凑、整体性强、扭矩大、效率高、自动化程度高、操作简单可靠、装卸钻杆方便省力等特点。特别适合复杂地形，大口径、长距离管道穿越施工。性能参数见下表，以DH-450/900-L型为例。 动力头输出速度：0～100rpm 最大输去扭矩： 最大推拉力：450/900KN 主机自重：20T 外形尺寸：7200*2400*2600mm
3 5~10m泥浆循环系统容量： DH-450/900-L型非开挖导向铺管钻机性能参数 序号名称规格型号备注 导向钻孔Φ100 1 导向钻头反扩成孔扩孔钻头Φ300～Φ2 600分级导向、扩孔、拖管钻杆Φ894500 ×3 康明斯柴油发动机168KW 动力4 径向柱塞马达FY4-4500FD 液压马达5 三联齿轮油泵80-40-25 6 液压油泵 3、水平定向钻施工工艺及方案 、水平定向钻进铺管施工程序 设计水平定向钻孔轨迹→开挖拉管工作坑施工→配制钻液→钻进导 孔→回拉扩孔→清孔→回拉铺管→清场。 拖管施工对场地的要求主要是在管道焊接时，需要有场地摆放管道，无障碍物，方能满足施工段的正常拖拉。 、施工工艺 水平定向钻进铺管的施工顺序为：地质勘探、规划和设计钻孔轨迹、配制钻液、钻导向孔、回拉扩孔、回拉铺管。 、关键技术 （1）、地层勘探及地下管线探测 地层勘探主要了解有关地层和地下水的情况，为选择钻进方法和配制钻液提供依据。其内容包括：土层的标准分类、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基岩深度和含卵砾石情况等。可采用查资料、开挖和钻探方法获取。
非开挖水平定向钻机顶进回拖系统结构设计 [摘要]：本文通过分析非开挖水平定向钻机顶进回拖系统国内外研究现状，应用和具体的检测方法，经过查阅相关资料、讨论，提出了一种利用齿轮齿条传动的解决方案，并详细设计了一种用于非开挖水平定向钻机顶进回拖系统结构，该系统能够正常、稳定的实现钻机动力头顶进回拖功能。该顶进回拖系统包括电机、联轴器、减速箱、齿轮齿条、动力头、导轨等核心部分，通过AutoCAD出图，最终完成设计说明书的书写和外文翻译。 [关键词] 非开挖；水平定向钻机；顶进回拖；齿轮齿条
Horizontal Directional Drilling Promoting Mechanism Design Abstract: This thesis puts forward a solution using the gear rack drive by the analysis of trenchless horizontal directional drilling head back drag system research status at home and abroad, application and specific detection method, through access to relevant data, discussion, the main task is to design the feed machanism,the choose of Driving method,also design for fatigue strength like bolts and bood.Clarified the trenchless horizontal directional drilling using gear rack driving head back to the working principle of drag function，The feasibility of the scheme is verified by checking calculation，verify through checking the feasibility of scenarios and modeling using two-dimensional assembly drawings generated in AutoCAD, and parts diagram。 Key words: horizontally directional drilling; Jacking and pull back; rack and pinion
水平定向钻施工工艺 水平定向钻进技术又称HDD技术（Horizontal Directional Drilling），是近年发展起来的一项高新技术，是石油钻探技术的延伸。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，具有施工速度快、精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设工程中。 一、施工工艺简介 水平定向钻机由钻机系统、动力系统、导向系统、泥浆系统、钻具及附助机具组成。使用水平定向钻机进行管道穿越施工，首先按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔，然后将导向孔进行来回扩孔，扩孔完成后将待铺管材沿着扩大了的导向孔进行拖拉，最终完成管线穿越工作，具体工艺如下图所示。 水平定向钻穿越施工需要两个分离的工作场地：钻机设备场地（钻进入土点工作区）和管线预制场地（钻孔出土点工作区）。每个场地的主要施工工序如下： 钻机设备场地：测量放线→三通一平→钻机设备进场→钻机组装调试→控向系统调试→钻导向孔→预扩孔→回拖→设备退场→恢复地貌。 管线预制场地：测量放线→三通一平→设备进场→运管布管→组装焊接等→设备退场→恢复地貌。 二、水平定向钻施工的优、缺点及适用范围 （一）水平定向钻施工的优点 1．采用定向钻穿越施工时，地上功能能够正常使用。例如穿越公路、铁路时，可不阻断交通；穿越河流时，可保证河流畅通，不阻断通航、排洪。 2．由于采用了非开挖施工，减少了大量工程土的开挖、运输和堆放，有利于环境保护。同时，也相应的减少了基础埋设、地面恢复等的费用。
3．施工周期短、作业安全迅速、综合成本低，社会效益显著。在开挖施工无法进行或不允许开挖施工的场合，可用定向钻从其下方穿越。在城市建设高速发展的今天，避免重复开挖、修复所造成的道路拉链工程，具有较高的社会及经济效益。 （二）水平定向钻施工的缺点 1．由于水平定向钻施工是一项新的生产工艺技术，目前我国尚无统一的技术标准和施工验收规范，造成对工程设计、施工质量的把控没有官方依据。一旦发生质量事故，对责任方的认定也造成一定难度。 2．由于采用定向扩孔拖拉，施工结束时，管材与回扩孔之间的空隙处理，不能像开槽敷设施工那样进行回填夯实。因此，对管材沉降要求比较高的工程在实际使用中存在着一定的风险。 （三）水平定向钻施工的适用范围 水平定向钻适用于城市道路、公路、铁路、河流及其它不宜在大开挖施工地段的管道穿越工程。可敷设天然气、热力、自来水、雨污水、电力、电信、有线电视、网络等各类地下管线，管材主要可分为钢管、PE管、铝塑管、铜塑管、电缆、光缆等。 三、水平定向钻施工造价构成及主要影响因素 由于水平定向钻施工的应用范围较广，因此涉及到的专业工程计价依据也较多。例如，市政定额、交通定额和石油天然气定额中均有相关的定额子目。由于施工工艺不同，计价的方法和内容均有所不同，但涉及到报价时所需考虑计价要素基本类似，笔者根据多年来工作经验，以石油天然气工程报价为例简要介绍如下。 石油天然气工程水平定向钻施工报价主要包括管线预制、定向钻穿越、土石方工程、三通一平、泥浆处理等费用，有的还包括了过渡段管线敷设及其他零星工程。招标文件及图纸一般只标明或说明定向钻穿越的材质、规格、及穿越的长度，预算人员还需要根据水平定向钻施工组织设计和施工方案，并结合施工现场实际情况计算分部、分项工程量，以保证报价的准确性和合理性。 （一）水平定向钻穿越主要工程量 1．安装部分 接桩测量放线：按设计图纸（自然地面入土点到出土点）计算穿越长度套用相应专业定额。 钻机安拆、调试：不分土质，套用相应专业定额，分大、中、小三种钻机。 钻具安拆：导向孔、扩孔、回拖的钻具安拆，不分土质，按钻机类型和穿越管径划分套用相应专业定额。 钻导向孔：按土质、钻机类型和穿越长度套用相应专业定额。 预扩孔：按土质、钻机类型套用相应专业定额。 管线回拖：按土质、钻机类型套用相应专业定额。
毕业设计说明书 题目：非开挖水平定向钻机顶进回拖系统结构设计 专业：机械设计制造及其自动化 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期： 2014.5.27
非开挖水平定向钻机顶进回拖系统结构设计 [摘要]：本文通过分析非开挖水平定向钻机顶进回拖系统国内外研究现状，应用和具体的检测方法，经过查阅相关资料、讨论，提出了一种利用齿轮齿条传动的解决方案，并详细设计了一种用于非开挖水平定向钻机顶进回拖系统结构，该系统能够正常、稳定的实现钻机动力头顶进回拖功能。该顶进回拖系统包括电机、联轴器、减速箱、齿轮齿条、动力头、导轨等核心部分，通过AutoCAD出图，最终完成设计说明书的书写和外文翻译。 [关键词] 非开挖；水平定向钻机；顶进回拖；齿轮齿条
Horizontal Directional Drilling Promoting Mechanism Design Abstract:This thesis puts forward a solution using the gear rack driveby the analysis of trenchless horizontal directional drilling head back drag system research status at home and abroad, application and specific detection method, through access to relevant data, discussion, the main task is to design the feed machanism,the choose of Driving method,also design for fatigue strength like bolts and bood.Clarified the trenchless horizontal directional drilling using gear rack driving head back to the working principle of drag function，The feasibility of the scheme is verified by checking calculation，verify through checking the feasibility of scenarios and modeling using two-dimensional assembly drawings generated in AutoCAD, and parts diagram。 Key words: horizontally directional drilling; Jacking and pull back; rack and pinion
水平定向钻穿越施工 水平定向钻穿越施工简介：随着现代文明意识和环保意识的逐渐加强，开挖路面进行各类地下管线施工导致的社会问题，交通问题和环境污染问题已越来越受人民的关注，城市 限制开挖施工的法规将陆续出台，这里介绍的就是用来进行非开挖施工的水平定向钻穿越施工技术。 关键字：非开挖施工水平定向钻穿越 随着现代文明意识和环保意识的逐渐加强，开挖路面进行各类地下管线施工导致的社会问题，交通问题和环境污染问题已越来越受人民的关注，城市限制开挖施工的法规将陆续出台，这里介绍的就是用来进行非开挖施工的水平定向钻穿越施工技术。采用水平定向钻穿越技术进行管线穿越施工，是城市市 政建设和电气化管网改造，通讯光缆敷设和穿越大中小型江河，湖泊以及不可拆迁建筑物的最佳选择，是不破坏地貌状态和保护环境的最理想的施工方法。近几年水平定向钻穿越技术在世界各国及各个行业得到了广泛的应用，尤其在环保和市政管网改扩建项目及大型管道穿越江河工程项目上更显出了其独特的优势，其工作过程是通过计算机控制进行导向和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。 1、水平定向钻穿越施工工艺： 使用水平定向钻机进行管线穿越施工，一般分为二个阶段：第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔，并将产品管线（一般为PE管道，光缆套管，钢管）沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。 1.1 钻导向孔： 要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达，开动泥浆泵对准入土点进行钻进，钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）切削地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置，以便及时调整钻头的钻进方向，保证所完成的导向孔曲线符 合设计要求，如此反复，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔的钻孔作业。见示意图一：钻导向孔。
毕业设计液压钻机的液压系统设计 摘要 水平定向钻机铺管技术是目前应用最广泛的非开挖铺管技术之一，可用于穿越道路、河流、建筑物等障碍物铺设管线，具有快速、高效、不破坏环境及影响交通等突出优点。在当今中国基础设施建设如火如荼的大环境下，拥有广泛的市场前景。目前，对比与国外先进的水平定向钻机研发水平，我国的钻机研发还处于一个比较落后的水平，因此加快水平定向钻机的研发工作具有明显的社会意义和经济意义。 钻机的液压系统直接负责整机的控制和传动系统，直接影响到系统的各项性能指标，是钻机的关键技术。本文叙述了水平定向钻机液压系统设计过程。首先，比较详尽地描述了水平定向钻机的工作原理、各项性能指标、设计参数、结构组成，同时分析了各机构的工况和负载情况，为下一步液压系统的设计提供设计依据。然后根据前面分析的结果，对液压系统进行设计，并合理选择各子系统的液压元件，最后，进行液压系统的性能验算。本文设计的液压系统可以使发动机-液压系统的性能达到较好的状态，发动机功率利用率、液压系统传动效率以及钻机的作业效率也比较高。 关键词：水平定向钻机；液压系统设计；液压元件选择；性能验算
Abstract Horizontal Directional Drill pipe laying technology is currently the most widely used technique for trenchless pipe-laying can be used across the roads, rivers, buildings, obstacles such as laying pipelines, with a fast, efficient, without damaging the environment and highlight the advantages of traffic. Infrastructure construction in China today in full swing environment, have broad market prospects. At present, the comparison with foreign advanced level of research and development of horizontal directional drilling, drilling rig in China is still in a backward R & D levels, accelerate research and development of horizontal directional drilling has obvious social significance and economic significance. Drilling machine hydraulic system is directly responsible for the control and transmission system, directly affect the system performance is the key technology of drilling rig. This paper describes the design of the hydraulic system of horizontal directional drilling process. First, more detailed description of the horizontal directional cobalt machine works, the performance indicators, design parameters, structure, and analyzes the various agencies working conditions
滨河西路（迎宾桥）中压燃气管工程 水平定向钻施工方案 编制日期：2016年5月 1、工程概况 本工程为滨河西路（迎宾桥）中压燃气工程，φ219的钢管，直线距离84米，定向钻穿越拖拉管施工。 2、施工准备计划 2.1、临时设施、水源、动力准备
a．现场施工人员的办公、住宿房采用临时租用民房； b．施工用电采用市电或部分地段采用自带发电机（50KW）； c．施工用水就近取河水； d．泥浆处置：水平定向钻进施工会产生大量的泥浆，泥浆处理租用灌车外运弃泥。 2.2、材料准备 本工程采用水平定向钻方式敷设管道，由于水平定向钻进为长距离穿越铺管，工程开工前，拖管设备、管材、各种焊材需提前进场。 2.3、设备准备 拟采用DH-450/900-L非开挖导向铺管钻机，本钻机为履带式全液压铺管钻机，具有机动性能好、质量可靠、结构紧凑、整体性强、扭矩大、效率高、自动化程度高、操作简单可靠、装卸钻杆方便省力等特点。特别适合复杂地形，大口径、长距离管道穿越施工。性能参数见下表，以DH-450/900-L型为例。 动力头输出速度：0～100rpm 最大输去扭矩：21000N.m 最大推拉力：450/900KN 主机自重：20T外形尺寸：7200*2400*2600mm 泥浆循环系统容量：5~10m3 DH-450/900-L型非开挖导向铺管钻机性能参数 3、水平定向钻施工工艺及方案 3.1、水平定向钻进铺管施工程序 设计水平定向钻孔轨迹→开挖拉管工作坑施工→配制钻液→钻进导孔→回拉扩孔→清孔→回拉铺管→清场。 拖管施工对场地的要求主要是在管道焊接时，需要有场地摆放管道，无障碍物，方能满足施工段的正常拖拉。 3.2、施工工艺 水平定向钻进铺管的施工顺序为：地质勘探、规划和设计钻孔轨迹、配制钻液、钻导向孔、回拉扩孔、回拉铺管。 3.3、关键技术 （1）、地层勘探及地下管线探测
（1）定向钻机的构造和工作原理 在管线入土点附件安设一台定向钻机，该钻机用地锚固定，钻机长15～20m，在其钢制底盘的左半部安一可以调整倾斜角度的井架，右半部设有柴油机、液压泵、压力油箱、泥浆泵、控制室、变压器、发电机等设备。 柴油机带动一台液压油泵和一台发电机。液压油泵为所有液压马达提供动力，从而控制井架的升降、卡盘的移动、带动泥浆泵和钻机配套的液压起重机。发电机提供现场照明、水泵的用电。 （2）主要配套设备 定向钻穿越河流设备除主机即定向钻外，为了完成全部施工作业，尚需一些配套设备。主要是供水系统、泥浆系统和现场施工所必须的施工机具。 1）液压起重机液压起重机主要供起下钻时吊钻杆和套管用，因此起重量很小，设备做得很轻巧，类似我们国家的少先式起重机，设备上装置全部靠液压油泵提供的液压动力而工作。 2）泥浆罐该设备全长10m，宽3m，高2m。它是泥浆罐和工具间合二为一的设施，其中泥浆罐约占总长2/3，工具间约占总长1/3，泥浆罐的前部安装供水管、阀、泵、泥浆进出管路、加干料的漏斗等设施。 3）液压单斗挖掘机现场配单斗挖掘机一台，供挖地锚坑、接头管沟和吊装。 4）推土机施工现场设推土机一台，供平整场地和拖拉重物使用。 5）火、电焊两用机施工现场有一台体形很小（约长2m，宽1m）的火、电焊两用机，供施工中使用。 6）钻杆和套管钻杆长10m，直径76 .2m，套管长10m，直径为127mm或152.4mm。其数量按穿越长度而定，堆放在钻机旁边的场地上。 （3）定向钻的控制系统 定向钻的控制系统是由若干控制仪表和电子计算机、电视机组成的，这是定向钻的神经中枢，测向仪表和造斜工具装在钻头后面的钻杆中，反映钻进方向的参数，由微波传给控制室的计算机控制机构，钻进方向由电视屏幕上显示出来。 （4）主要施工程序 定向钻穿越河流技术是油田定向钻井和铁路、公路的横钻孔机的基础上发展起来的一项河流穿越技术，它的施工程序是：先用定向钻机钻一导向孔，当钻头和套管在对岸出土后，撤出钻杆，在套管出土端连接扩孔器和穿越管段，在扩孔器转动扩孔的同时，钻台上的活动卡盘向上移动，拉动扩孔器和穿越管段前进，逐渐穿越管段就被敷设在扩大了的孔中。