随着社会的发展，大量城市化建设以及新能源的需求，地下管道在市政建设中变得越来越重要。然而，地下管道布置过程中会出现一些困难，如地面拓宽造成的损坏、公共区域施工限制等。
此时，水平定向钻机就会派上用场。它能够非开挖的方式解决上述问题，减少对地面的破坏，因此成为现代施工中广泛使用的一种方法。本文将对水平定向钻机的原理、施工方法以及导向系统进行详细阐述，希望能够帮助大家更深入了解此技术。
水平定向钻机的原理
水平定向钻机的原理是通过钻头前端带有的斜面进行方向调整，从而能够在地下穿越各种地形障碍物，最终完成管道铺设的工作。钻头挂着管道，边钻进边拉动管子移动，然后经过一定时间的钻进，管道的另一端便可以露出地面。在整个铺设过程中，只需在钻孔路线两端留下一些小规模的钻孔，无需特别大规模地开挖地面，对地面的破坏就会极小化。
水平定向钻机的施工方法
1、钻孔前进：
水平定向钻机的钻孔前进程序通常包括两步：安装钻机位置和设定钻进路径。首先，需要选定钻井的起点和终点，并确定好钻进路径。接着，在地面的起点处，机器的钢制管框架称为“钢筋架”，它用来安装钻机主体和后续的导向系统，确保足够的稳定性和安全性。
随后，钢筋架上的回转式钻具开始推进，带着管道末端一同钻向对岸。在钻进过程中，将导向针头安装在钻具底部，通过流体作用将导向针发射器安装在需要监测的目标位置。导向针发射器会向下发射导向针，利用无线电从导向针传递过来的深度、方向、倾斜角等信息，就能确定钻头的当前位置，控制导向系统，实现地下钻孔。
2、铺设管道：
当钻进路径到达目标位置时，就需要进行管道铺设了。首先，需要在钻机上卸下钻头，换上带有管道的扩孔器。由于扩孔器的一端连接着管道，所以钻机便可以在回拖过程中一边扩孔，一边将管道向对面牵引过来。需要注意的是，若管道较长或直径较大，就需要多次进行扩孔。
水平定向钻机的导向系统
1、手持式导向系统
水平定向钻机主要有两种导向系统：手持式和缆式。手持式导向系统是利用探头和地面接收器组成，在钻进过程中发射无线电信号，并将信号传递给接收器。通过这种方式，可以将钻头的位置、深度、倾角以及钻头斜面的面向角等信息传递给操作人员。不过手持式的导向系统会受到距离和磁场的影响，操作起来比较复杂。
2、缆式导向系统
与手持式导向系统相比，缆式导向系统则是通过在钻杆内增设的电缆来传递信号。由于不依赖无线电传输，因此不会受到距离和磁场的限制，很适用于长距离的管道穿越。
水平定向钻机的优劣势
1、优点：
（1）无需大规模地开挖地面，极大程度上减少了地面的破坏，有利于保护地质环境和城市地下建筑。
（2）铺设的管道具有较高的稳定性和耐久性，可靠性高。
（）施工速度快，非常适合工期紧张的项目。
（4）灵活性强，能够应对各种地形、水文地质等复杂情况，适用范围广。
2、不足之处：
（1）价格较高，施工成本较高。
（2）对施工技术要求较高，需要专门的技术工人进行操作。
（）对环境适应性强，无法用于某些特殊环境下的施工。
总结
水平定向钻机是一种非开挖施工方式，其原理是通过钻头前端带有的斜面进行方向调整。这种技术具有轻便、环保、节约成本等优点，已被广泛应用于油气市政管道的铺设中。在技术改造和发展中，这种技术也面临着很多的挑战和机遇，未来有望成为更加发展完善的非开挖施工技术。