1 凱斯60系列定向鉆機(jī)構(gòu)造及工作原理
凱斯60系列定向鉆機(jī)是凱斯公司向公用設(shè)施建設(shè)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(kāi)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(jī)的工作原理
先用鉆頭在馬路、人行道或河流底下實(shí)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(jī)來(lái)控制鉆頭在地下的方向，使鉆頭繞開(kāi)地下原有的公用服務(wù)設(shè)施管線順利鉆出地面。鉆子L完成后，利用回?cái)U(kuò)器對(duì)原孔道進(jìn)行再擴(kuò)大，同時(shí)鉆桿就可拖拽著與回?cái)U(kuò)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(shè)工作。施工全程無(wú)需破壞路面，或進(jìn)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(jī)
為了適應(yīng)迅速發(fā)展的非開(kāi)挖施工需求和工程承包商對(duì)設(shè)備越來(lái)越高的品位要求。鉆機(jī)的優(yōu)化改進(jìn)集中在四大部分：采用六缸發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力、動(dòng)力頭倍力推拉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，鉆進(jìn)／回拖和扭矩的液壓系統(tǒng)各自獨(dú)立、多方位采用優(yōu)化技術(shù)，給用戶(hù)一個(gè)全新概念的定向鉆機(jī)。
　　1．2．1六缸發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力，提供強(qiáng)勁的后備能力
凱斯公司的6030鉆機(jī)采用六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，作為這一級(jí)別定向鉆機(jī)的主動(dòng)力。六缸發(fā)動(dòng)機(jī)提供了充足的后備功率，13．6t的鉆進(jìn)／回拖力是同檔機(jī)中最高的。凱斯的這一設(shè)計(jì)理念，相信在不久的將來(lái)會(huì)成為同行效仿的對(duì)象。
　　1.2.2 倍力推拉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輸出高效率的鉆進(jìn)動(dòng)力 凱斯6010和6030定向鉆機(jī)分別可以輸出驚人的11500磅和30000磅的鉆進(jìn)回拖力，突破了傳統(tǒng)鉆機(jī)性能級(jí)別的限制。高效率的推拉是通過(guò)配備享有專(zhuān)利的凱斯倍力推拉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。倍力推拉系統(tǒng)以獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，增加了雙倍的承載能力，籍此降低施工者的風(fēng)險(xiǎn)，各主要部件的載荷降低50％，延長(zhǎng)了推拉鏈條的壽命和提高設(shè)備的可靠性。
　　1．2．3 鉆進(jìn)／回拖、扭矩液壓系統(tǒng)獨(dú)立
傳統(tǒng)定向鉆機(jī)在鉆邊回拖和扭矩的輸出上都采用一套液壓系統(tǒng)，帶來(lái)的隱患是，當(dāng)工程需要扭矩和回拖力同時(shí)達(dá)到最大時(shí)，一套液壓系統(tǒng)就不能提供充足的出力。凱斯60系列鉆機(jī)將這一部分改為兩套獨(dú)立的液壓系統(tǒng)后，可以分別提供鉆進(jìn)／回拖和扭矩需要的動(dòng)力，這是同類(lèi)鉆機(jī)中唯一的。兩套液壓油路鉆機(jī)工作時(shí)，鉆劃回拖、扭矩力均可以同時(shí)達(dá)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(duì)60系列鉆機(jī)的整體優(yōu)化提升，不僅體現(xiàn)在施工抗風(fēng)險(xiǎn)能力的提高。同時(shí)也兼顧操作者使用機(jī)器時(shí)的舒適、方便、易維護(hù)。根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的操作椅，全天候的電子控制面板，降低操作人員的工作強(qiáng)度；上掀式整體機(jī)罩方便保養(yǎng)、維修；多孔位錨樁機(jī)構(gòu)，分類(lèi)后支撐定位，遇復(fù)雜地形依然可以穩(wěn)固鉆機(jī)：這樣的優(yōu)化性提升在設(shè)備中還有多處。
　　2 凱斯6030定向鉆機(jī)在黃浦江工程中的應(yīng)用
　　2．1 機(jī)型的確定
　　中國(guó)海底電纜建設(shè)公司(簡(jiǎn)稱(chēng)：海纜公司)最近承接上海信息(網(wǎng)絡(luò))港，自北向南從黃浦江底埋設(shè)光纜的項(xiàng)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(luò)順暢的最關(guān)鍵樞紐，而且地理?xiàng)l件特殊，根據(jù)工程要求，海纜公司與凱斯定向鉆機(jī)中國(guó)總經(jīng)銷(xiāo)商一美國(guó)十方國(guó)際公司的技術(shù)人員共同分析，最終確定使用凱斯6030水平定向鉆機(jī)作為項(xiàng)目的施工設(shè)備。凱斯6030的六缸發(fā)動(dòng)機(jī)作為主機(jī)動(dòng)力，儲(chǔ)備了充足的后備支持功率；倍力推拉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的抗拉能力，比普通設(shè)備高一倍；鉆放回拖和扭矩的動(dòng)力輸出獨(dú)立，液壓系統(tǒng)互不干擾；這些優(yōu)勢(shì)是完成這一挑戰(zhàn)性工程的有力保障。
　　2．2 配套設(shè)備的確定
　　定向鉆施工除主機(jī)外，主要配套設(shè)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(shí)際情況來(lái)確定的。
　　2．2．1 控向儀
　　米市渡口工程距離長(zhǎng)，深度落差大，海纜公司專(zhuān)門(mén)訂購(gòu)了美國(guó)DCI公司的MARKIV型有線控向儀。有線控向儀主要由信號(hào)棒、遙顯儀、探測(cè)儀、信號(hào)傳輸線組成。信號(hào)棒裝在特制的無(wú)磁鉆具體內(nèi)，傳輸線與信號(hào)棒連接，向鉆進(jìn)控制臺(tái)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(hào))。有線控向參數(shù)不受空間電磁波的干擾。適合長(zhǎng)距離穿越。DCI公司的MARIV型有線控向儀是對(duì)無(wú)線控向模式的技術(shù)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(hào)棒需要的能量通過(guò)電纜從鉆機(jī)獲得，保證不間斷進(jìn)行長(zhǎng)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(guó)聘請(qǐng)了DCI公司的控向?qū)＜襇r．Joezeck專(zhuān)程到現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。十方公司派兩名非開(kāi)挖方面的專(zhuān)職工程師現(xiàn)場(chǎng)協(xié)助工作。
　　2．2．2 凱斯泥漿系統(tǒng)
　　針對(duì)黃浦江穿越距離長(zhǎng)，泥漿用量大，海纜公司訂購(gòu)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(jìn)時(shí)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(jī)生產(chǎn)商和用戶(hù)。凱斯水平定向鉆機(jī)泥漿系統(tǒng)的混配方式，設(shè)計(jì)為前剪切混配，即在泥漿顆粒入水前，對(duì)其充分切碎，增加顆粒接觸水的面積，