Impactor 冲击胀管系统在水平导向钻机施工中的应用
近年来，水平导向钻机以其所具有的种种非开挖的技术优势和惊人的施工效率，已经逐渐被人们所认识和接受，并在新管安装施工中得到了广泛的应用和发展。就在各类新管线如雨后春笋般迅速被分布到地下的同时，地下管网中原有管线的现状却越来越令人担忧，供水、下水道、煤气及其他各类公用管线中老化、锈蚀、渗漏或破裂的现象日趋严重，因破裂或渗漏的管线所造成的损失非常惊人，据有关资料的统计，水管每年因渗漏造成的损失高达总量的40％。仅是在美国，未来的20年用于更换水管和下水道设施的成本可能高达1千亿美元，而我国香港地区计划在未来20年内，每年用5亿港元进行修缮和更换管道，这是一个潜力巨大的市场。
而绝大多数这类管线都是铺设在人口密集、交通拥挤的区域，并且多数分布在铁路、公路、建筑物及其他景观设施底下，靠传统的开挖方法来更换这些管线的可能性越来越小，而各种先进的非开挖换管技术和相关设备则应运而生，如静态的液压胀管法、动态的气动矛胀管法等。特别是最近由美国威猛公司研制出来的Impactor气动胀管技术，更是其中的佼佼者，它一方面扩大了胀管的施工范围、提高了胀管的效率,同时也为水平导向钻机开辟了一个新的市场。
Impactor胀管系统是气动矛冲击胀管技术与水平导向钻机技术的结合，因此它的主要组成就是一套Impactor胀管机和威猛公司特殊设计的、具有Rock fire岩石钻接口的Navi—gator水平导向钻机。一方面，Impactor冲击胀管机利用了气动矛的工作原理，靠空压机提供的压缩空气为动力，通过内部的冲击锤以一定的冲击频率在旧管中不断冲击前进，裂开旧管、并将旧管碎片挤入四周的土壤中，同时借助水平导向钻机提供的持续回拖力将新管拖回，完成“破旧立新”的换管过程；另一方面，Impactor冲击胀管机又并不等同于普通的气动矛，由于它所需的高压空气不是直接通过高压输送管从矛体尾部输入，而是以特殊设计的钻机接口为入口、穿过接连不断的钻杆，直接由冲击器的头部输入，因此Impactor冲击胀管机又是对气动矛技术的一种创新。
目前威猛公司研制开发的Impactor中击胀管机根据机体直径划分主要有两个型号，8”Impactor和12”Impactor。这两个型号的冲击胀管机都可以与威猛系列钻机中预置有Rockfire岩石钻机接口的钻机配套使用，可以承担更换300mm直径及其以下的所有材质的各种旧管道。并且它不仅可以用来更换同等直径的旧管，也可以将小直径的旧管换成更大直径的新管，以满足管道扩能的需要。新管的直径可以比旧管直径大一些，扩大的程度，要根据土质、管道填埋深度、管道的材质以及设备的能力不同而定。此外，适合于更换更大直径的冲击胀管机也正在研制中。
施工设计和施工过程
利用Impactor冲击胀管系统进行旧管更换的胀管施工，过程其实并不复杂。但是，事先良好的设计却很重要。
先将水平定向钻机设置在合适的地点，确保钻头准确到达检修井(或人孔，图中类似酒瓶的显示就是检修井，Impactor)中击胀管系统施工的好处之一就是可以利用现有的检修井而不需新开挖工作井)，并从检修井直接进入要更换的旧管中。为此，有这样几步要做。
(1)合适的钻杆入地角(或斜度百分率SLP)，通常每台钻机都有一定的入地角度限制范围，机器的设置位置，就与该限制值有关，以威猛钻机为例，通常可选择的范围是20％或25％。
(2)确定钻头要达到的垂直深度(DE)。
(3)根据每根钻杆的转向率(例如威猛D33x44的钻杆是9％／根)，目的是保证钻杆不至于超过其允许的转弯半径，以免损伤钻杆。
(4)按钻杆的转向限制，确定开始转向的目标深度(DS)及从开始转向起至入口点(即进入检修井)的距离(SS)；其中预留1．5—3m左右的渐进距离作为调整。
(5)在地面上标上开始转向的这点，以选定的斜度直钻至该点。
(6)然后开始转向，通过旋转和推进的逐步调整，使钻头以预定的深度进入检修井；当离检修井1．5～3m左右距离时，最好是水平钻进，一直到检修井。
当进入检修井后，钻头从检修井直接穿入要更换的旧管中，当钻杆往前推进时，带探棒的钻头可以正确定位，如果钻杆穿出了旧管，立即就能知道。钻头的位置要严格定位在12点钟面值，整个推进过程不要旋转钻杆；转动钻杆可能引起钻头穿破并穿出管子。如果探棒休目民，推进过程停止并慢慢转动钻杆，直到探棒恢复工作，这时千万不要推进。然后将钻杆定在12点钟面值时再开始推进。一旦钻杆推进过程完成了，钻杆就被带到新管入口工作坑的表面，卸下钻头，加钻杆中泵清洗液。钻杆清洗完毕，将破管的刀滑到Impactor冲击胀管机壳上，带上防污套，用扳手将球阀连接到起动杆上，而不是直接连接在钻杆上。在此之前，Impactor冲击胀管机已经通过一个特制的HDPE接头与要铺设的新管连成一体。这样，就可以开始胀破旧管铺设新管的过程了。
在钻机回拖的过程中，钻机提供持续朝前的张力，Impactor胀管机依靠空压机提供的动力不断冲击前进，将旧管胀破，同时完成新管的铺设，当到达检修井时，将Impactor胀管机与起动杆分离，钻杆继续被抽回钻机，胀管机则由检修井收回。
系统优势
Impactor冲击胀管系统由于是水平定向钻机和。Impactor冲击胀管机的结合，所以，该系统具备了水平定向钻机在非开挖施工领域的所有优势。而水平定向钻机是已经人们广为接受并不断在实践中被证实的技术，单是在北美，目前投入使用的水平定向钻机多达1 7000多台。在我国，进口的和国产的钻机，现在几乎成了主要的非开挖管道安装设备。而Impactor冲击胀管机结构简单，容易安装和维修，对附属设备的要求也容易满足，而且施工成本低、效率高，因此将得到广泛使用。
此外，由于这种胀管的方法可以利用现有的检修井作为工作坑，更减少了开挖量，对交通和环境的干扰比其他胀管方法更少。
特别重要的是，水平定向钻机在新管道铺设市场的竞争日趋激烈，旧管道的修复和更换的市场潜力巨大。Impactor冲击胀管技术的问世，无疑为水平定向钻机开辟了一片新的天地和一个广阔的市场，使现有的和潜在的水平定向钻机钻机可以一机多用，既降低了成本，也增加了新的利润空间。同时该技术的低成本和高效率，必将使现有旧管网的落后状况迅速改观，从而提供更多无形的社会效益。
具体施工案例
案例一：该项目是2001年10月25—26日、在美国肯塔基州的Louisville城进行的旧水管更换工程。旧水管是铸铁管，管径300mm，管道因年久失修，渗漏严重，当地有关部门决定将其更换成等直径的HDPE管。整个工程分3段进行，每段的距离分别是61m、55m和67m，管子周围的土质是沙质回填土，使用的设备就是威猛D33x44钻机和1台300mm的Impactor冲击胀管机，3段工程施工的时间分别是3h、2h和2h。根据测算，除开准备工作时间及穿管、连接附属设施及管线的时间，真正耗于胀破旧管、回拖新管的效率是平均1．5m／min。
案例二：此项目于2001年11月6日在美国田纳西州的克林顿市进行，下水道系统中一条长度为116m的主管道，旧管是直径为250mm的陶瓷管，由于旧管的老化以及城市的发展，原有管线的能力满足当前的需要，因此拟更换成300mm直径的HDPE管。当地的地质条件是低黏土含量的潮湿土壤，使用的也是威猛D33x44钻机和一台300mm的Impactor冲击胀管机。工程耗时1．35h，胀破旧管和铺设新管的过程大约也是1．5m／MIN的效率。
就在该项目完工的第三天，该下水道系统的另一段67m的工程也顺利完成。这两段的施工都充分利用了用于检修的工作井，开挖的工程量很少。
