计算最小后退距离时应综合考虑入钻角A、入钻点深度H2、钻杆曲率、每个控制点的深度等等。计算时以每两个控制点内的长度为计算控制单元，以每根钻杆为计算单位。计算时可通过下列步骤进行验算：

第一根钻杆深度：H2（入钻点深度） 第二根钻杆深度：H2+L×A

第三根钻杆深度：H2+L×A+L×（A－α1）

以此类推直至深度为最深点的控制深度H1。然后将达到这一深度的钻杆数累加乘以每根钻杆的长度即为最小后退距离L1。

将每根钻杆的曲率变化及相对应的深度绘制成图即为导向孔轨迹设计曲线图。 2.2.4轨迹设计要求

轨迹设计时应满足以下要求：

1、设计的轨迹长度应与工程要求中所示的工程管线长度一致（污水管例外）； 2、导向轨迹的深度与工程管线埋置深度要求一致；

3、轨迹每个弯曲段的曲率半径应大于工程管线的最小弯曲半径； 4、水平方向应与控制点方向相一致，水平偏差小于等于1米； 5、除信息管线外，其它工程管线的轨迹中不得有起伏不平段； 6、对穿越信号干扰区或是河道，轨迹尽量设计成水平段； 3、结论

1、对工程要求的正确理解是导向孔轨迹设计的前提。 2、查明地下管线和工程障碍是轨迹设计的重要依据。 3、正确地计算工程参数是工程成败的关健所在。

4、施工存在的问题，依据现有施工手段无法对有较强施工干扰的地区进行准确地导向定位。

3.1.7.5导向孔曲线与设计曲线偏差控制措施

导向孔在钻进过程中偏离设计穿越曲线的原因有四类：

(1)钻机就位方位与管线设计穿越方位有偏差，造成在导向孔钻进的过程中其轨迹逐渐偏离设计穿越曲线。

(2)受外部磁场的影响，控向方位角非管线走向的真实方位角，从而控向软件计算钻头方位的参数发生变化，导致从计算机采集的数据非钻头的真实位置。

(3)受地质结构的影响。导向孔在钻进过程中要穿越不同的地层，由于各地层地质特征差异很大，即使是同一地层其硬度分布也会软硬不均，因此，钻头在钻进的过程中比较容易偏向相对较软的地层，造成与设计曲线发生偏移。

(4)在导向孔钻进过程中，由于钻机操作人员（司钻员、控向员）人为操作有误，使穿越轨迹与设计曲线发生偏移。

针对以上造成曲线偏移的原因，制定相应措施： (1)保证钻机就位方位与设计管线中心线重合

钻机就位前，用测量仪器（如经纬仪）放出管线穿越中心线，根据穿越入土角、钻机自身尺寸（车长、车宽、轮距等）等参数计算出钻机就位的精确位置，并用白灰或用线绳予以标记，并以此标记作为钻机就位的依据；就位后还要用测量仪器测量钻机就位偏差，经计算钻机就位方位相对于管线中心线的角度偏差如果超过0.1°时，需要根据偏左偏右情况重新调整钻机，经多次就位—测量—调整—再测量，直到偏差控制在0.1°范围内。钻机就位后，计算出精确的偏差数值，在开始钻导向孔时及时调整此偏差为零，从而保证导向孔轨迹与设计穿越曲线重合。

(2)外部磁场对方位角的影响及控制

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外部磁场主要由地下管道、地下光缆、刚性建筑物（构筑物）、地上高压线等产生，这些外部磁场将影响地磁场强度和地磁角度，从而影响控向方位角，控向方位角的不确定最终导致钻孔时方向失控。

根据现场确定的外部磁场的位置，在钻孔时，探测器到达外部磁场前，钻孔方向不能出现过大的左右偏移量，保持实际方位角与控向方位角的偏差在允许的范围内；在进入外部磁场时，实际方位角发生变化，此时的方位角与控向方位角不同，钻进时暂不考虑干扰后的方位角而直接按直线钻进，在进行数据测量时，根据控向工具面的位置输入与控向方位角接近的方位角。钻头穿越过磁场干扰区后，计算机控向数据恢复正常，此时导向孔轨迹与设计穿越曲线偏差应当在许可范围内，万一两者偏差较大，首先计算出实际偏差量，然后将经过磁场干扰区的钻杆抽出后重新钻进进行偏差调整。在已知偏差量的情况下进行调整，消除磁场影响，使导向孔轨迹与设计穿越曲线重合。

(3)采用人工磁场

钻机控向系统是依靠地磁场进行方位控制，通过钻头后面的探头将导向孔参数传输到计算机。地磁场容易受到地下管线、地下电缆、地面高压线等金属构件的干扰，从而造成控向参数不准确。人工磁场是在穿越中心线两侧布设的闭合线圈，布设简单方便，在施工中既经济又有效，不受外部磁场的干扰，可以准确无误的将钻孔数据反映出来。当探头到达此闭合的线圈区域内,接通直流电源产生磁场，通过人工磁场可以测得穿越轴线的左右偏移和穿越标高。通过人工磁场与地磁场左右偏差的比较，可以确定目前钻头方位角，从而确定下一根钻杆的行进方位，从而能够很好的控制导向孔与设计穿越曲线偏移，并能保证穿越曲线的平滑性。

(4)控制人为因素造成导向孔轨迹与设计穿越曲线偏差

开工前，进行有针对性的培训，加强控向人员与司钻人员的配合，司钻人员以控向人员的指令为准，按照指令进行操作，防止人为操作导致钻孔出现偏移设计曲线。

控向人员严格按照设计曲线计算每次倾角的调整度数，认真掌握并注意穿越过程中的轨迹变化，通过轨迹变化确定控向方向的变化，从而控制导向孔轨迹与设计穿越曲线的偏移。

3.1.8防止“S”形钻孔措施

在定向穿越施工过程中，孔道有时会出现“S”形的现象，主要原因是导向孔曲线成形不好和扩孔时出现偏扩。地表或地下磁干扰造成探头探测数据失真，易诱导导向孔曲线成形不好；穿越地层软硬不均和扩孔器组合方式不当，易诱导扩孔器在孔道内偏扩。为防止在定向穿越施工过程中，孔道出现“S”形的现象，采取以下两项措施：

3.1.8.1导向孔控向保护措施

1．认真做好穿越中心线的磁方位角测量。 在导向孔开钻前，测量穿越中心线的磁方位角。通过在地表多点测量（一般情况下，出、入土侧各取两个点），然后将各组数据进行分析对比，排除由于磁干扰而错误的数据，确定正确的磁方位角数值。如果各组数据相差较大（0.2°以上），则增加测量点（2~4个），直到确定正确的数值。

2．导向孔严格按设计曲线钻进

在开钻前对司钻人员作好详细的技术要求，对每一根钻杆的钻进要求提前标注在图纸上；在钻进时，准确及时地向司钻人员发布控向指令，并随时根据钻进情况调整司钻推进、旋转操作。使导向孔严格按设计曲线钻进。在导向孔施工阶段，重点控制导向孔钻进质量，避免误操作。导向孔是以后各级预扩孔和回拖管道的基础。控向员严格按图纸设计要求进行控向，控制单根钻杆的折角变化，保证穿越曲率半径、管底最大埋深、入土角及出土角均能达到相应设计规范的要求。要确保导向孔的成形质量，控制出土点

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的精度，导向孔曲线要光滑并达到管道弹性半径要求。

3．合理的扩孔工艺

扩孔工艺包括扩孔器系列的组合、扩孔次数的确定、扩孔速度的选择等。合理组合扩孔器系列，采用板式扩孔器和桶式扩孔器同时搭配使用，确保了孔道成形质量。确定合理的扩孔速度，使泥浆和钻屑比例达到1：1，降低回拖力和扭矩。

4．锚固箱的加固

在钻机前用C25混凝土及钢管排加固锚固箱。锚固箱的合理加固能使钻机充分发挥出自身的性能，增强钻机的抗风险能力。

5．钻具的检查

在开钻施工前认真检查钻杆、麻花钻杆、扩孔器、卸扣、万向节等钻具，清洗丝扣并进行无损检测，确保内部无损伤，在扩孔、回拖前还要检查并确保扩孔器的水眼畅通，卸扣无变形、锁销完好，万向节丝扣润滑，对钻杆、麻花钻杆要进行严格的选择。

6．助力

在回拖过程中，如果发现回拖力迅速增大、钻机回拖困难，就采取助力的措施。具体做法是：在回拖管道尾部的左右对称地分别焊上一个拉环，在两边用单斗、推土机、吊管机等设备拉住拉环，同时助力。

7．缩短施工周期

时间越短，孔道塌方的可能性就越小。要及时更换扩孔器、连接回拖管道等。在人员、设备及材料等方面要确保能满足施工需要，不能影响施工进度、延误工期。

3.1.8.2扩孔防偏

1．认真分析穿越各地层组成成分、物理力学性质。

穿越各地层往往软硬不均，因此，在钻前，要将各穿越地层的岩土类型、含水量、孔隙度、粘聚力、内摩擦角、地基承载力标准值、侧摩阻力、锥尖阻力等等，仔细阅读，将这些数据标识在穿越曲线图上，以指导司钻人员操作。

2．根据穿越地层选用合理的扩孔器组合方式。 原则上，在地层是呈软塑、可塑状态的淤泥质粘土或粉质粘土时，采用桶式扩孔器；在地层时呈硬塑状态的粘土或粉质粘土时，采用切割刀式扩孔器。保证孔道成形良好，整体曲线不变形。

3．在扩孔器进入软地层扩孔后，在扭矩控制在40000ft*lb内的情况下，尽可能加快扩孔速度；同时，加大泥浆排量，保持井口返浆流速基本不变，避免返浆倒灌入孔道内。

3.1.9出土点误差控制措施

定向穿越出土点误差包括横向误差和纵向误差，造成横向误差的原因主要有： ①穿越中心线的磁方位角测量值不准确；

②在导向孔钻进时，探头受到不明原因的磁干扰； ③钻机中心线与设计穿越中心线不重合，而施工时，又忽略这二者之间存在的夹角。 造成纵向误差的原因主要有： ①出入土点的标高差不准确；

②向计算机输入的钻杆长度不准确；

③探头自身精度和控向软件理论计算误差也会导致出土点有一定的偏差。 针对造成出土点误差的原因，采取以下措施来保证出土点的精度：

在开钻前，根据设计交桩，将出、入土点准确定位；对出、入土点之间的距离（即穿越水平长度）、出、入土点的高程进行复测；在出、入土侧准确确定中心桩。

1．测量正确的穿越中心线磁方位角数值

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在开钻前要测量出穿越中心线磁方位角数值。在测量时，注意避开地表上如有较大电流磁场的高压电线、汽车等较大的钢铁物体和地下的已建钢铁管道等，以免探头受到磁干扰的影响而使测量出的数据错误。在测量时选取多点进行测量，一般出、入土侧各选取两个点进行测量，每一点测量4组数据。测量完成后，现场进行各组数据的分析，如果测量出的磁方位角数据有两组以上误差超过0.2°以上，则还需增加测量点，直到确定了正确的磁方位角数值。

2．将钻机中心线与设计穿越中心线保持成一条直线

钻机中心线是由地锚系统的中心线决定的，因此在安装地锚系统时，将其中心线与设计穿越中心线保持成一条直线。

在钻机就位完成后，检查钻机中心线是否与设计穿越中心线保持成一条直线，如果有夹角存在（一般这个夹角很小），实测出夹角数值。

3．按钻进顺序测量出每一根钻杆长度，测量数值精确到0.01m，并做好记录。 4．在导向孔钻进时，全过程监控磁方位角的变化情况，排除由于不明物体对探头的磁干扰的影响，保证磁方位角的测量准确。

5．在钻前，对《岩土工程地质报告》作认真分析研究，尤其是出土一侧的地层情况，避免在钻头在向上造斜时，因土质过硬或过软而无法抬头造成延长出土。

（二）顶管施工 3.2.1施工工艺流程 （1）、泥水平衡式顶管

微型掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的土压平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。

掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向30cm内的偏离精度。

当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至工地，并安装就位至导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。随后，微型掘进装置上。

泥水平衡式顶管突出的优点：

①适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。

②可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。

③与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表

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