科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來
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我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)在居住的城市里馬路經(jīng)常被挖開，不管是新修的還是使用一段時(shí)間的馬路，總覺得居住地周邊的馬路就沒有完整過，天天都在開挖維修，讓出行一點(diǎn)都不方便，還會(huì)造成環(huán)境的污染，這種將完整的馬路挖掉一部分的現(xiàn)象還被人們稱為“拉鏈路”。造成這種拉
我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)在居住的城市里馬路經(jīng)常被挖開，不管是新修的還是使用一段時(shí)間的馬路，總覺得居住地周邊的馬路就沒有完整過，天天都在開挖維修，讓出行一點(diǎn)都不方便，還會(huì)造成環(huán)境的污染，這種將完整的馬路挖掉一部分的現(xiàn)象還被人們稱為“拉鏈路”。
造成這種拉鏈路的主要原因除了馬路破損外，還有就是修建馬路時(shí)沒有規(guī)劃好，而隨著城市的快速發(fā)展，已有的地下管線跟不上城市的需求，另外就是一些新的管線也需要經(jīng)過馬路。
圖片來源：pixabay
前幾天就看到一個(gè)新聞，某地就規(guī)定新修的城市馬路交付使用后5年內(nèi)禁挖，這將有效杜絕城市馬路經(jīng)常被挖的現(xiàn)象，還能避免反復(fù)出現(xiàn)“拉鏈路”造成的經(jīng)濟(jì)損失。
但同時(shí)也對(duì)城市馬路地下管網(wǎng)建設(shè)提出了更高的要求，不能對(duì)馬路“開膛破肚”就需要更先進(jìn)的地下管網(wǎng)鋪設(shè)機(jī)械設(shè)備來完成。
你是否經(jīng)常在城市的綠化帶，或者人行道上看到一種機(jī)械在作業(yè)，它將旋轉(zhuǎn)的鐵管插入到地下打孔，而在不遠(yuǎn)處正在往機(jī)器打好的孔內(nèi)塞入電纜和管道，這種機(jī)械就是水平定向鉆機(jī)。
水平定向鉆機(jī)就是在不需要開挖地面的情況下，鋪設(shè)地下管線的機(jī)械設(shè)備，它能在地下一定半徑內(nèi)成功避開障礙物，能在地下為粘土，沙土等地層中作業(yè)，廣泛使用于電力，通訊，石油以及天然氣等領(lǐng)域的柔性管線鋪設(shè)。
水平定向鉆施工的特點(diǎn)
與對(duì)整條馬路進(jìn)行封路大挖大修不同，就像我們經(jīng)常看到的那樣，水平定向鉆機(jī)只需要在馬路邊上就可以完成施工，并不會(huì)影響交通和人們的正常出行。
通過先進(jìn)的設(shè)備計(jì)算和定位，能讓整個(gè)鉆頭的穿越過程繞開障礙物到達(dá)預(yù)定的位置，保證施工精度。
與傳統(tǒng)的施工方法比較，水平定向鉆這種新型施工方法還有著施工效率高，成本低，不影響環(huán)境等諸多的優(yōu)點(diǎn)。
但同時(shí)水平定向鉆施工，在地下所開的孔在鋪設(shè)好管線后，并不能像在地面直接開挖那樣回填夯實(shí)，會(huì)留下一定的間隙，所以有時(shí)地面也會(huì)造成部分區(qū)域的塌陷。
水平定向鉆機(jī)發(fā)展
水平定向鉆這種技術(shù)，是將普通的管線鋪設(shè)技術(shù)，與石油開采過程中使用到的鉆井技術(shù)結(jié)合在一起的新型施工方法。
在還沒有發(fā)明水平定向鉆機(jī)的時(shí)候，要鋪設(shè)管線穿過河道或者障礙物時(shí)，就需要采用挖坑，沉管等方式來完成，不但效率低而且成本還很高。
水平定向鉆最早出現(xiàn)在美國(guó)，在20世紀(jì)60年代美國(guó)一位工程師將油田所使用的定向鉆井技術(shù)用于管道鋪設(shè)中。
后來又發(fā)明了再擴(kuò)孔技術(shù)，這也讓大直徑的管道鋪設(shè)成為可能，從此也形成了一種新的水平定向鉆技術(shù)。
中國(guó)在上世紀(jì)80年代首次引進(jìn)了這項(xiàng)水平定向鉆技術(shù)，近幾十年來隨著原油管道和城市管線的快速建設(shè)，水平定向鉆在我國(guó)得到了快速的發(fā)展，不管是穿越長(zhǎng)度還是管線直徑都創(chuàng)造了很多紀(jì)錄。
水平定向鉆機(jī)是怎么工作的
水平定向鉆機(jī)在施工前首先就是要根據(jù)施工圖紙，確認(rèn)好水平定向鉆機(jī)開鉆的位置以及出鉆口的位置，通常這兩個(gè)點(diǎn)都是在一條直線上，并記錄好相關(guān)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
還要將泥土，水以及添加劑等原料制成泥漿，通過機(jī)械中的泥漿泵送入到鉆頭噴嘴中，泥漿的功能主要是冷卻鉆頭和降低鉆頭的摩擦力，避免鉆頭卡阻現(xiàn)象的發(fā)生，泥漿是可以通過回收過濾后重復(fù)使用的。
將水平定向鉆機(jī)固定在鉆口位置后，選擇合適的鉆頭，按照預(yù)定的位置和角度，讓發(fā)動(dòng)機(jī)為鉆機(jī)提供動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的鉆桿帶動(dòng)鉆頭前進(jìn)，鉆頭工作時(shí)泥漿馬達(dá)也會(huì)持續(xù)噴射泥漿，鉆頭穿過地面障礙物，最終穿出地面形成導(dǎo)向孔。
其實(shí)水平定向鉆也需要在地下按一定的弧度轉(zhuǎn)彎，所以水平定向鉆的鉆桿實(shí)際上是彎曲的，這樣的設(shè)計(jì)不僅是讓鉆頭能在地下輕松活動(dòng)，更主要的就是為了讓鉆頭在地下好控制轉(zhuǎn)彎。
之所以水平定向鉆能在地下按設(shè)計(jì)要求精準(zhǔn)的開孔，首先在鉆頭上安裝了導(dǎo)向系統(tǒng)，其次在每節(jié)鉆桿末端也安裝有轉(zhuǎn)向檢測(cè)系統(tǒng)，這些導(dǎo)向和檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給地面操作人員，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常就需要操作人員控制鉆頭及時(shí)修正方向。
當(dāng)鉆頭帶著的鉆桿穿出地面后，就會(huì)卸掉鉆頭，將擴(kuò)孔工具與鉆桿安裝固定，擴(kuò)孔工具直徑要根據(jù)所鋪設(shè)的管線尺寸決定，開始回拖擴(kuò)孔作業(yè)，在回拖的過程中鉆桿反方向旋轉(zhuǎn)，鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿和擴(kuò)孔頭后退，進(jìn)行回拖擴(kuò)孔，最終擴(kuò)大地下管道的直徑尺寸。
在擴(kuò)孔回拖的同時(shí)，還要將需要鋪設(shè)的管線固定在擴(kuò)孔工具后面，鉆機(jī)拖動(dòng)鉆桿，就會(huì)帶著擴(kuò)孔工具和管線同時(shí)進(jìn)行回拖，最后就將管線繞開地面障礙物拖出地面，完成整個(gè)管線的鋪設(shè)施工。
擴(kuò)孔過程中還要根據(jù)不同的土層選用擴(kuò)孔工具，松軟土層只需要選用擠擴(kuò)式擴(kuò)孔器，如軟巖或者硬土層就需要帶牙輪或者滾刀的擴(kuò)孔器，如有巖石層就需要使用具有切削和排屑功能的擴(kuò)孔器。
橫向鉆機(jī)技術(shù)
我們都知道開采石油需要很高的技術(shù)，這是因?yàn)樗鼈兌悸癫卦诳床灰姷牡叵拢胍玫剿托枰覀冞M(jìn)行高難度的開采。
在開采的時(shí)候首先需要進(jìn)行非常重要的打井工作，還要根據(jù)不同的地質(zhì)而采用不同的方法來打井，這樣才能獲得石油資源。
傳統(tǒng)的打井方法一般都是垂直打井，但是很多時(shí)候還需要采用在地下橫向打井尋找石油，這種技術(shù)是在鉆頭上安裝了先進(jìn)的聲波和伽馬射線功能，在開采的時(shí)候通過鉆頭采集地層中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳遞給地面操作人員，就可以實(shí)時(shí)采取更理想的鉆井方案，能控制鉆頭在地下隨意彎曲前進(jìn)，這就相當(dāng)于給地下鉆頭安裝了千里眼，最終找到石油。
這種橫向進(jìn)行的定向鉆機(jī)技術(shù)自從出現(xiàn)后，讓人類的鉆井技術(shù)又提高了一個(gè)臺(tái)階，提高了開采效率還降低了工程風(fēng)險(xiǎn)。
隨著人們對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求越來越高，水平定向鉆機(jī)這種非開挖的管線鋪設(shè)設(shè)備，將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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馬夕