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水平定向钻机非开挖技术 ——相关的风险和减轻风险 摘要 目前水平定向钻进技术被普遍应用，大多数的电缆和管道安装都成功的运用这项技术，但在一些情况下，在地下对该技术的风险仍然缺乏足够的控制。因此，在钻井阶段，为了预防意想不到的危险，应该对那块土壤做相应的危险分析。在风险分析中最重要的阶段是确定风险的情形。在钻井阶段，确定风险，需要足够的相关知识，以定性的方式一旦确定所有的风险，知道风险的重要性。在风险的统计中通常用定量或半定量的方式是必要的。在分类风险后，对特别重大的风险可以确定缓解措施。由于概述了所有可能的风险，水平定向钻广泛使用。本文的重点是水平定向钻出现频率最高相关的风险：（1）、局部的井壁失稳引起高拉力或不能完全撤出；（2）、在空里面由于摩擦力引起的高拉力或不完整的拉回； （3）、渗流通过钻孔的表面。 1、介绍 在有限的空间内，在人口稠密的地区压力是很大的，人口增长以及商业活动的增加将会建造新的住宅区和工业区。地下基础设施在现代世界的一个重要组成部分，在短时间和有限的空间内，社会经济发展需要当局和建设部门适当的政策和灵活的态度 。非开挖技术能在很短的时间内和有限空间内为电缆和管道的安装提供方便，因此成为我们现代世界必要的工具。 从上世纪九十年代初期开始，非开挖技术被广泛应用，尤其是水平定向钻进技术变得非常流行。水平定向钻进是非开挖管道安装技术中增长最快之一。一方面，当电缆，管道或小隧道穿越公路时，提供了一个合理的选择，另外铁路，堤防，湿地，河流和其他设施能保持完整。 图1 水平定向钻机经济敏感地区提供管道安装 在很短的时间内，水平定向钻在电缆和管道的安装中成为了一项普遍的技术，水平井钻井技术的好处是非常明显的： ?需要一个相对较短的安装时间； ?相对较低的安装费用； ?在道路铁路和堤坝的安装中最大限度地减少负面影响； ?不会中断铁路和水路交通； ?最大限度地减少管道或电缆的外表面以后的活动 虽然水平定向钻进技术在目前很流行，大多数的电缆和管路的安装很成功，该技术对来自地下的风险仍缺乏足够的控制，相关危险分析工作能有效地控制风险。 2、水平定向钻机 水平定向钻从八十年代开始大量的被应用，对于水平定向钻多年的研究已使其设计规范。 在水平定向钻进安装中要考虑三个安装步骤： ?钻先导孔 ?对最初孔扩孔 ?回拉管道钻扩孔 最初钻的孔称为先导孔，使用钻孔液钻孔，通过旋转钻头送进去。在钻头顶部由于相对较高的压力有利于土壤向外表面的运输，使用钻孔器把先导孔扩大。钻孔使用钻孔器可通过几个步骤增加直径，这取决于所需要的最后的孔直径。最后，管子被拉入钻孔。在所有三个钻井阶段钻孔液都存在于钻孔中。 图2水平定向钻探阶段： 一个成功的水平定向钻有3个很重要的因素： ?钻井设备 ?钻井液 ?通过土壤层进行钻探。 水平定向钻钻进，前面的两个与第三个是密切相关的（选择合适的钻井设备和钻井液主要取决于土壤和地下水），在水平定向钻进工作时，土壤的性质是很重要的。在钻进过程中，地下水对机器的化学作用在风险分析时起主要作用。 3、土壤相关的风险分析 风险就是可能发生的某一特定后果[1] Bayer, H.J. HDD pratice handbook (2005), Vulkan-verlag GmbH, Essen Germany [2] Kruse H.M.G. and H.J. Brink.(2007), Soil related risks during the pull back operation of horizontal directional drilling . Int. No-Dig conf. Rome [3] Meijers, P. and De Kock, R.A.J. (1993), A calculation method for earth pressures on directionally drilled pipelines, Pipeline conference 1993, Belgium. [4] Viehofer, T., T. Linthof. and A. Bezuijen. (2005), Stability of a borehole during horizontal directional drilling, Proc. No dig conference Rotterdam [5] Litjens P.P.T. and H.J.A.M. Hergarden (2001). A calculation method to determine pulling forces in a pipeline during installation with horizontal directional dril