给排水管道中水平定向钻技术的选择与设计
设计方案及参数的确定主要包括管材的选择与穿越曲线的设计。水平定向钻拖拉法的常用管材为钢管与PE管，这两种管材使用水平定向钻拖拉法的技术、经济比较见表1。
根据钢管与PE管在水平定向钻拖拉法应用中的各自特点，一般情况下两种管材主要的适用场合如下:钢管一般用于施工场地开阔、拖拉距离长的场合;PE管适用于施工场地相对受客观条件限制、拖拉过程中要求更加灵活的场合。相比较而言，PE管在水平定向钻拖拉法中更为常用。
2.3 穿越曲线的设计
穿越曲线的设计是水平定向钻拖拉法设计的核心，通俗地讲就是寻找最理想的钻进路径。拖拉管的穿越曲线由造斜段与水平段组成，图1为水平定向钻拖拉管穿越曲线示意。
水平定向钻拖拉法穿越曲线的设计过程主要如下:
(1)通过对管道的技术、经济比较与论证，并对工程特点进行分析，选择最为适宜的管材。
(2)根据流量及试验压力确定管道的壁厚和管道外径D(m)。
(3)确定拖拉管水平段的埋深h(m)及长度l3(m)。l3一般是穿越障碍物的实际需要长度。拖拉管的覆土需满足以下要求:①穿越公路、铁路、河流时，咸阳顶管施工，其覆土厚度满足有关部门专业规
范的要求，当无特别要求时，应符合表2的要求，以及有关专业规范和主管部门的要求;②敷设在建筑物基础一侧时，管道与建筑物基础的水平净距必须在持力层扩散角范围以外，尚应考虑土层扰动后的变化，扩散角不得小于45°;③敷设在建筑物基础以下时，必须经过验算对建筑物基础不会产生影响后方可确定埋深;④与现有地下管线平行敷设时，扩孔与地下管线水平净距不得小于0.6 m;⑤与现有地下管线交叉敷设时，扩孔与地下管线垂直净距在粘性土中不得小于0.5 m，在砂性土不得小于1.0 m;⑥遇可燃性管道、特种管线，应考虑加大水平净距和垂直
净距。当达不到上述距离要求时，应增设有效的技术安全防护措施。
(4)确定拖拉管的曲率半径。拖拉管的曲率半径包括造斜段(钻杆进入敷管位置的过度段)曲率半径R1及第二造斜段(钻杆钻出地表的过度段)曲率半径R2。拖拉管的曲率半径R通常是由钻杆的曲率半径与管材的曲率半径共同确定的。钻杆的曲率半径Rz由钻杆的弯曲强度所确定，因钻杆制造厂家不同也有差异，通常根据经验取Rz≥1 200Dz(Dz为钻杆外径)，这是保证钻杆不至于过载的转弯限制。
拖拉PE管的曲率半径Rmin(m)为:Rmin=1 000ED/(2σp) (1)式中E———管道弹性模量，MPa;D———管径，m;σp———管道弯曲应力，MPa。通常拖拉PE管的曲率半径大于管材外径的40倍即可，顶管施工工程，故其曲率半径通常是由钻杆确定。钢管弹性模量较大，拖拉钢管的曲率半径通常是由钢管本身确定。根据经验，拖拉PE管的曲率半径通常取R≥800D～1 200D，拖拉钢管的曲率半径取R≥1 200D～1 500D。
(5)造斜段水平长度l1与l2的确定。造斜段水平长度是由水平段管道埋深h与R确定的。造
斜段水平长度值太大则导致拖拉管总长度增加，进而增加总投资;太小则导致难以达到要求的施工精度，且施工难度、风险增加。根据国内经验，造斜段水平长度值一般为h的8～10倍，国外则高达11倍以上。
(6)入土角α与出土角β的确定。入土角α不宜超过15°，出土角β由导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大者确定，一般不宜超过20°。
(7)确定入土点A与出土点B。根据水平段埋深h、曲率半径R及入土角α与出土角β等参数可确定距障碍物最近的可能入土点与出土点，得到拖拉管总水平长度L(m)，进而得到拖拉管穿越曲线的实际长度L′(m)。L′可以根据穿越曲线计算，也可以采用经验值L′=(1.02～1.04)L。
(8)拖拉管段回拉力Pt的计算。根据拖拉管的回拉力复核管道壁厚是否满足拖拉要求。拖拉管段的回拉力Pt为:Pt=Py+Pf(2)Py=πD2kRa/4(3)Pf=πDL′f(4)式中Pt———拖拉管段的回拉力，kN;Py———扩孔钻头迎面阻力，kN;Dk———扩孔钻头外径，m，一般为管道外径的1.1～1.4倍;Ra———迎面土积压力，kPa，根据各地土质状况取值不同，如上海地区在护孔泥浆中粘性土Ra取50～60 kPa，砂性土Ra取80～100 kPa;Pf———管周摩阻力，kN;f———管周与土的单位侧壁摩擦力，kPa，根据各地土质状况取值不同，如上海地区粘性土f取0.3～0.4 kPa，砂性土f取0.5～0.7 kPa。拖拉管应进行必要的压力试验，通常包括拖拉管材连接完成后的压力试验以及拖拉管施工完毕后的压力试验，这是确保拖拉管施工质量的重要手段。
3 结语
水平定向钻拖拉法是近年来开始逐渐得到广泛应用的一种非开挖管道施工技术，目前国内尚无相应的国家规范和标准，其技术仍在不断地摸索与完善之中。水平定向钻拖拉法对于不具备开挖条件的中小口径给排水管道较为适用，也适用于煤气管、各种线缆及其套管穿越障碍物，顶管施工技术，实用性很强，具备广阔的推广与应用前景。
水平定向钻穿越施工中的对接技术
摘要： 在长距离水平定向钻穿越导向孔施工中， 由于钻柱与孔壁之间存在较大的摩阻， 因此钻头的旋转要明显滞后于钻机动力头的旋转， 由此造成井下工具面角难以控制， 从而使控向精度受到了影响。为解决此问题， 采用了对接技术。文章主要介绍了对接技术的原理及对接时井下钻具的组合方式
1 对接技术的优势
在非开挖管道施工技术中， 水平定向钻技术以其对交通、环境的破坏及干扰小， 施工安全高效，顶管施工方案，综合成本低等优点而备受推崇。随着该项技术的应用及发展， 产生了为适应长距离定向钻穿越施工的对接技术， 水平定向钻对接技术具有以下优势：
（1） 解决了长距离水平定向钻定向控制困难问题。在定向钻穿越过程中， 随着钻进长度的增加，钻柱受到地层摩擦阻力显著增加， 钻柱扭转变形加大， 这就导致钻机扭矩不能及时传递到钻头上， 钻头在井底处于不连续的转动状态。这种情况下， 司钻很难控制井下工具面角的朝向， 使得地表显示的工具面角与井下实际工具面角存在一定的偏差， 从而导致钻进方向失控。而对接技术则是从设计穿越曲线的入土点和出土点同时向中间钻进， 从而有效缩短了单向导向孔的钻进长度， 避免超长距离的定向控制， 钻孔方位角和倾角更容易控制， 保证了钻孔曲线的平滑。
（2） 入土点和出土点完全符合设计要求。在中短距离的定向钻穿越施工中， 一般都采用单向定向控制技术进行导向孔施工， 实际出土点很难和设计出土点完全吻合。而对接技术由于是从入土点和出土点同时向中间钻进， 就不存在出土点的位置误差问题。在穿越曲线两端采用套管隔离卵砾石层的工程中， 对接技术的优势尤为明显。
2 对接技术的应用现状
对接穿越技术已经在国内外多项重大工程施工中得到成功应用。在国内， 有钱塘江、磨刀门水道、福建LNG 东西溪、饮马河、中俄管道黑龙江穿越工程等长距离或特殊地质的导向孔对接穿越， 其中钱塘江、磨刀门水道穿越先后打破定向钻穿越的世界纪录（见表1）。
在国外， 水平定向钻对接穿越的最长距离为美国波斯顿海湾11 km 穿越， 该次穿越共分4 段进行， 其中最长的一段穿越距离超过4 km； NACAP公司采用该技术在法国的Rhone (隆河) 河谷成功穿越河谷两侧厚重的砾石层， 铺设一条总长超过1 036 m、管道直径609.6 mm 的钢质天然气管道；
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