1、马保松 教授 /博导 中美联合非开挖工程研究中心 China-U.S. Joint Center for Trenchless R&D 中美联合非开挖工程研究中心 China-U.S. Joint Center for Trenchless R&D 中国地质大学 (武汉 ) 美国国家非开挖工程研究中心 （ 路易斯安娜 工业 大学 ， TTC） 美国地下设施研究与教育中心 （ 德克萨斯大学 ， UTA） 美国亚利桑那州立大学 （ ASU） 美国印第安纳大学 -普渡大学 （ IUPUI） 美国合作教授 /Guest Professors Dr. Mohammad Najafi 美国土木工程师学会
2、管线工程分会主席 ， 主任 Dr. Ray Sterling 国际非开挖协会前主席，美国路易斯安娜理工大学教授 Dr. Tom Iseley 美国非开挖技术“之父” 美国普渡大学教授、主任 Dr. Sam Ariaratnam国际非开挖协会主席美国亚利桑那州立大学教授 科学研究和工程技术咨询服务领域： 非开挖新管道建设技术（包括水平定向钻进、顶管和微型隧道技术、夯管技术等； 地下管道非开挖修复、更换技术； 地下管网的安全管理与评价。 人才培养： 非开挖管道工程领域博士后、博士、硕士（工程硕士）、本科生和各类技术人员培训等。 研究和服务领域 1. 马保松 主编 ， 国家工程建设行业标准 城镇排水
3、管道非开挖修复更新工程技术规程 ， 2013年将由住建部批准发布 ， 中国建筑工业出版社 2. 马保松 主编 ， 安徽省工程建设标准 给排水工程顶管技术规程 DB34/T1789-2012， 已颁布 3. 马保松 主编 ， 中国工程建设标准化协会标准 水平定向钻管道穿越技术规程 （ 市政管道 ） ， 计划于 2013年颁布实施 4. 马保松主编 ， 非开挖工程学 , 人民交通出版社 ， 2008.11 5. 马保松主编 ， 顶管施工技术及验收规范 , 人民交通出版社 ，2007.2 6. 马保松 等编著 ， 顶管和微型隧道技术 , 人民交通出版社 ， 2004 7. 马保松参编 ， ASCE
4、Pipe Ramming Manual of Practice （ 美国土木工程师学会夯管施工技术手册 ） ， 美国土木工程师学会 ，2007 主要成果 代表性著作 一、 HDD技术的研究与应用 1.1 油气管道穿越 1.2 水利管道工程 1.3 市政管道工程 （一） HDD的工程应用 干线：全长 4900公里 ， 管径 1219毫米 ，X80钢 ， 输量 300亿方 /年；以中卫为界分东西两段 ， 西段长 2434公里 ， 设计压力 12兆帕 ， 东段长 2476公里 ， 设计压力 10兆帕 。 支干线： 8条 ， 全长约 3665公里 。 合计投资 377亿元，全长 2445公里 中石油集
5、团“十二五”期间将建设油气管道 5.4万公里，是“十一五”期间的两倍。 河南焦作沁河穿越工程 原设计：管径： 1524mm （ 60in），穿越长度： 1827m 最终方案：两条 1016mm（ 40in），穿越长度： 1827m 市政管道工程 -HDD的重大机遇 包括：市政供水、排水、燃气、 热力、 通讯、电力管道等。 “十二五 ”期间我国市政管道规划 在国家城镇供水、污水处理、城镇燃气 “十二五 ”发展规划中明确提出： “十二五 ”期间，新建城镇供水管网18.53万公里，新建城镇污水管网 15.9万公里，新建城镇燃气管网 25万公里，共计 68.66万公里，这其中还未包括城镇雨水管网和城镇
6、集中供热管网建设。由此可推测， “十二五 ”期间，我国城镇市政管网建设量预计将达到 8090万公里 （不含通信、电力、热力等） 。 HDD工程面临的挑战 Challenges？ 1. 地层的精确勘察及工艺与地层的适应性问题。 钻孔泥浆漏失 泥浆的稳定性 钻进效率 钻具磨损 钻孔稳定 6. 如何预防和解决冒浆问题 大型 HDD面临的挑战 /Challenges？ 大型 HDD的安全施工长度和最大管道直径？ 如何选择最优的工艺参数，泵压、泵量、钻进速度？ 岩屑运移的基本规律及环空的合理流速？ 钻机的能力及与钻具的合理配套？ 如何防治地面冒浆问题？ 如何预防管道失效和损坏？ 合理的钻头结构及与地层的
7、适应性？ 合理的扩孔程序设计？ 2.1 推管机辅助技术 为钻机提供额外动力 定向钻 机 推管机 为长距离的穿越提供额外的动力 推管机安装在管线工地，为回拖助力。 适合长距离、大直径和有困难地层的项目。 可用于施救、支援和管道安装。 为长距离的穿越提供额外的动力 400吨钻机和 500吨推管机 500吨推管机施救 2.2 大直径 HDD反循环技术 管道直径越来越大 508mm(20inch) 610mm(24inch) 813mm(32inch) 1016mm(40inch) 1219mm(48inch) 1422mm(56inch) 特大井孔、超低流速、高岩屑浓度下的携砂难题 西二线干管直径为
8、 1219mm， 钻孔直径需要扩至 1600mm超大环状间隙； 产生大量的钻屑； 环状空间泥浆流速非常低 ， 甚至低到只有 0.01m/s， 远远小于有效排出钻屑的最小临界流速； 形成特大井孔 、 超低流速 、 高岩屑浓度下的携砂难题 。 钻孔直径 =（ 510）钻杆直径 水平定向钻施工难度越来越大 特大井孔、超低流速、高岩屑浓度下的携砂难题 地层的窜浆问题 工程风险大，由于孔内渣土很难清除干净，易造成管道回拖失败； 由于孔内沉渣较多，泥浆中沙土含量较大，易造成钻具磨损严重、扩孔扭矩过大，出现卡钻和钻具折断等工程事故； 需要进行多次洗孔作业，消耗大量 高质量的 泥浆材料； 对施工工艺要求严格。 反循环钻孔技术的发展 联邦德国在 1951年成功地采用泵吸反循环钻进法 。 此后钻孔的直径 、 深度 、 适用地层和应用领域不断扩大 ， 施工技术迅速发展 。 如荷兰于 1954 1959年钻成两口孔径 7 5m、 深 506和512m的竖井； 苏联于 1960 1964年由直径 3m的导向孔一次扩孔钻成直径 8 75m的竖井； 美国所钻大口径孔的最大深度达 1960m。
