1 凱斯60系列定向鉆機構造及工作原理
凱斯60系列定向鉆機是凱斯公司向公用設施建設提供的一種新的施工方法，它為告別在馬路、人行道下安置管道需要開挖道路或在河流段安裝管道需要空架或沖槽等舊方法，提供了嶄新且有效的手段。
　　1．1 凱斯水平定向鉆機的工作原理
先用鉆頭在馬路、人行道或河流底下實施鉆孔。操作人員利用控向儀傳回的鉆頭在地下情況數(shù)據(jù)(如：鉆頭位置、深度)，在地面上操作鉆機來控制鉆頭在地下的方向，使鉆頭繞開地下原有的公用服務設施管線順利鉆出地面。鉆子L完成后，利用回擴器對原孔道進行再擴大，同時鉆桿就可拖拽著與回擴器相連的電纜或其它管道沿原孔道拉回，便可完成地下管線的敷設工作。施工全程無需破壞路面，或進行水下作業(yè)，起到了減少工程成本、提高效率、改善環(huán)境的效果。
　　1．2 凱斯整體優(yōu)化鉆機
為了適應迅速發(fā)展的非開挖施工需求和工程承包商對設備越來越高的品位要求。鉆機的優(yōu)化改進集中在四大部分：采用六缸發(fā)動機作為主動力、動力頭倍力推拉驅(qū)動系統(tǒng)，鉆進／回拖和扭矩的液壓系統(tǒng)各自獨立、多方位采用優(yōu)化技術，給用戶一個全新概念的定向鉆機。
　　1．2．1六缸發(fā)動機作為主動力，提供強勁的后備能力
凱斯公司的6030鉆機采用六缸發(fā)動機，作為這一級別定向鉆機的主動力。六缸發(fā)動機提供了充足的后備功率，13．6t的鉆進／回拖力是同檔機中最高的。凱斯的這一設計理念，相信在不久的將來會成為同行效仿的對象。
　　1.2.2 倍力推拉驅(qū)動系統(tǒng)，輸出高效率的鉆進動力 凱斯6010和6030定向鉆機分別可以輸出驚人的11500磅和30000磅的鉆進回拖力，突破了傳統(tǒng)鉆機性能級別的限制。高效率的推拉是通過配備享有專利的凱斯倍力推拉系統(tǒng)實現(xiàn)的。倍力推拉系統(tǒng)以獨特的結(jié)構，增加了雙倍的承載能力，籍此降低施工者的風險，各主要部件的載荷降低50％，延長了推拉鏈條的壽命和提高設備的可靠性。
　　1．2．3 鉆進／回拖、扭矩液壓系統(tǒng)獨立
傳統(tǒng)定向鉆機在鉆邊回拖和扭矩的輸出上都采用一套液壓系統(tǒng)，帶來的隱患是，當工程需要扭矩和回拖力同時達到最大時，一套液壓系統(tǒng)就不能提供充足的出力。凱斯60系列鉆機將這一部分改為兩套獨立的液壓系統(tǒng)后，可以分別提供鉆進／回拖和扭矩需要的動力，這是同類鉆機中唯一的。兩套液壓油路鉆機工作時，鉆劃回拖、扭矩力均可以同時達到最大，并始終保持這一工作狀態(tài)。
　　1．2．4 整體優(yōu)化提升，以人為本，為操作者提供最
大的便利
凱斯對60系列鉆機的整體優(yōu)化提升，不僅體現(xiàn)在施工抗風險能力的提高。同時也兼顧操作者使用機器時的舒適、方便、易維護。根據(jù)人體工程學設計的操作椅，全天候的電子控制面板，降低操作人員的工作強度；上掀式整體機罩方便保養(yǎng)、維修；多孔位錨樁機構，分類后支撐定位，遇復雜地形依然可以穩(wěn)固鉆機：這樣的優(yōu)化性提升在設備中還有多處。
　　2 凱斯6030定向鉆機在黃浦江工程中的應用
　　2．1 機型的確定
　　中國海底電纜建設公司(簡稱：海纜公司)最近承接上海信息(網(wǎng)絡)港，自北向南從黃浦江底埋設光纜的項目。由于黃浦江米市渡口通訊光纜是保證松江與上海市區(qū)電信通訊聯(lián)絡順暢的最關鍵樞紐，而且地理條件特殊，根據(jù)工程要求，海纜公司與凱斯定向鉆機中國總經(jīng)銷商一美國十方國際公司的技術人員共同分析，最終確定使用凱斯6030水平定向鉆機作為項目的施工設備。凱斯6030的六缸發(fā)動機作為主機動力，儲備了充足的后備支持功率；倍力推拉驅(qū)動系統(tǒng)的抗拉能力，比普通設備高一倍；鉆放回拖和扭矩的動力輸出獨立，液壓系統(tǒng)互不干擾；這些優(yōu)勢是完成這一挑戰(zhàn)性工程的有力保障。
　　2．2 配套設備的確定
　　定向鉆施工除主機外，主要配套設施，包括如控向儀、泥漿系統(tǒng)以及泥漿、鉆具的選配都是需要根據(jù)工程的實際情況來確定的。
　　2．2．1 控向儀
　　米市渡口工程距離長，深度落差大，海纜公司專門訂購了美國DCI公司的MARKIV型有線控向儀。有線控向儀主要由信號棒、遙顯儀、探測儀、信號傳輸線組成。信號棒裝在特制的無磁鉆具體內(nèi)，傳輸線與信號棒連接，向鉆進控制臺傳輸控向參數(shù)(傾仰角、旋轉(zhuǎn)方位、溫度等，不能提供深度信號)。有線控向參數(shù)不受空間電磁波的干擾。適合長距離穿越。DCI公司的MARIV型有線控向儀是對無線控向模式的技術改良，控向能力在小型控向儀中首屆一指(深度43m，距離用0m)。信號棒需要的能量通過電纜從鉆機獲得，保證不間斷進行長距離穿越的需要。十方公司和凱斯公司為米市渡口工程，特別從美國聘請了DCI公司的控向?qū)＜襇r．Joezeck專程到現(xiàn)場技術指導。十方公司派兩名非開挖方面的專職工程師現(xiàn)場協(xié)助工作。
　　2．2．2 凱斯泥漿系統(tǒng)
　　針對黃浦江穿越距離長，泥漿用量大，海纜公司訂購了兩套凱斯BPM335泥漿混配系統(tǒng)。泥漿配置效果直接影響鉆進時成孔質(zhì)量，而泥漿的固體顆粒遇水后容易結(jié)塊，不能充分水化的特性，困擾了鉆機生產(chǎn)商和用戶。凱斯水平定向鉆機泥漿系統(tǒng)的混配方式，設計為前剪切混配，即在泥漿顆粒入水前，對其充分切碎，增加顆粒接觸水的面積，