陸海宇

摘要：本文主要闡述了燃氣管道水平定向鉆穿越設(shè)計應(yīng)該遵循的基本原則和相關(guān)設(shè)計規(guī)范。提出了工程測量和地質(zhì)鉆探在燃氣管道水平定向鉆設(shè)計中的基本要求，分析了燃氣管道水平定向鉆穿越的設(shè)計要點。希望通過本文的分析，為相關(guān)設(shè)計人員提供依據(jù)和思路，以供參考。

關(guān)鍵詞：燃氣管道；水平定向鉆穿越；設(shè)計要點

燃氣管道的敷設(shè)不時需穿越河道、鐵路、箱涵等障礙物，同時明槽開挖敷設(shè)管道所導致的社會、交通及環(huán)境污染等問題也越來越受人民的關(guān)注。水平定向鉆HDD（Horizontal Directional Drilling）技術(shù)，因其自身特點在應(yīng)對上述兩方面問題時具有顯著的優(yōu)勢。

1.水平定向鉆穿越技術(shù)概述及優(yōu)勢

1.1水平定向鉆敷管技術(shù)概述

水平定向鉆敷管技術(shù)是管道敷設(shè)中的一種新型技術(shù)，采用非開挖方式，利用水平定向鉆機在不同深度以及不同地層的環(huán)境下進行鉆進，并結(jié)合導向儀達到精準的設(shè)計位置。在施工中可按照預先設(shè)定的軌跡鉆取一個導向孔，再將擴孔器安裝在導向孔出口端的鉆桿頭部，進行擴孔處理。擴孔達到一定的標準后，將管道、旋轉(zhuǎn)接頭以及拉管頭連接在擴孔器的后端，進行回拉敷設(shè)地下管道。

1.2水平定向鉆敷管技術(shù)的優(yōu)勢

該項技術(shù)較傳統(tǒng)的管道敷設(shè)技術(shù)有以下幾點優(yōu)勢：①縮短了施工進度，運用該技術(shù)進行管道敷設(shè)可實現(xiàn)較長的穿越長度和較大的深度，施工速度較快。②提高了施工質(zhì)量，導向精準，不僅具有較高的效率，還對施工的質(zhì)量具有一定的保障。③確保了施工的安全性，運用該技術(shù)規(guī)避了傳統(tǒng)施工過程中施工難的問題，也有效降低了施工中安全事故的發(fā)生率。④不損壞地面構(gòu)筑物，不影響交通、航運，減少環(huán)境污染，而且工程造價低，有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

2.燃氣管道水平定向鉆設(shè)計前期的相關(guān)要求

在水平定向鉆設(shè)計前期，設(shè)計單位應(yīng)嚴格按照《城市燃氣設(shè)計規(guī)范》、《輸氣管道設(shè)計規(guī)范》、《巖土工程勘察規(guī)范》等提出工程測量及地質(zhì)鉆探方面的相關(guān)要求。

1）要求提供的平面地形圖的比例為1：500或1：1000，斷面圖的豎向比例為1：100或1：200，縱向比例為1：500或1：1000。

2）要求提供管線穿越段的地質(zhì)勘探報告，包含水文地質(zhì)、巖土力學指標、地質(zhì)斷面圖、柱狀圖等資料。在給地勘單位布置勘測鉆孔點時，一般可取管道中心兩側(cè)約20～30cm處，每50m交叉布置。若遇到環(huán)境復雜的土質(zhì)條件，可適當增加鉆探孔的密度?？碧姐@孔分為控制鉆孔及一般鉆孔，控制鉆孔一般占勘探鉆孔總數(shù)的1/2～2/3?？碧姐@孔的深度一般可取河床底或路面下20m，確保大于管道敷設(shè)深度的10m。

3）要求提供管線穿越段的物探資料，例如已建管道和其他埋設(shè)物的位置及標高等，物探結(jié)果需反映在平面圖及縱斷面圖上，為定向鉆的穿越軌跡提供設(shè)計依據(jù)。一般要求物探的范圍是穿越管段四周的50m～100m。

3.燃氣管道水平定向鉆穿越的設(shè)計要點

在對燃氣管道水平定向鉆進行穿越方案的設(shè)計時，必須對管道壁厚以及管道抗拉力進行校核，并確定曲率半徑。管道壁厚以及抗拉力的校核是為了保障燃氣管道的基本安全性，而曲率半徑R的設(shè)計也必須符合一定的科學性，一般取管道外徑的1500倍，且必須大于300m。除了保障這些基本的技術(shù)參數(shù)外，還需注意對以下幾個方面的內(nèi)容加以足夠的重視：

3.1根據(jù)地勘及物探資料合理設(shè)計穿越軌跡

水平定向鉆比較適用于粘土、沙土及硬不高的巖石，故根據(jù)地勘資料，選擇穿越土層時應(yīng)優(yōu)先考慮以上土層，盡量避免在卵石層等硬度較大的土層中進行定向鉆穿越。如實在難以避免，須采取相應(yīng)有效的措施，近年隨著技術(shù)水平的進步，在卵石這類不理想的土層也有成功穿越的例子。而在《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范》GB50423—2007中有規(guī)定穿越水域時，穿越管段管頂埋深應(yīng)設(shè)在河流最大沖刷線2.5M以下，穿越管段管頂?shù)胶哟驳撞康淖钚【嚯x宜大于穿越管徑的10-15倍，且不小于6M。因此當穿越河流等水域時，需注意看地勘報告，根據(jù)河流最大沖刷線、河床底標高等資料設(shè)計燃氣管道定向鉆的管頂埋深。同時鑒于當今地下管線越來越復雜，設(shè)計定向鉆穿越軌跡時也需注意根據(jù)物探報告對地下管線及構(gòu)筑物進行避讓。特別是污水管線一般采用無壓自流方式，埋深通常都較深，對我們?nèi)細夤芫€的穿越軌跡有一定影響。

3.2根據(jù)現(xiàn)場條件合理設(shè)計定向鉆出入土點

燃氣管道水平定向鉆常見的設(shè)計斷面圖如圖1所示。

圖1水平定向鉆常見的設(shè)計斷面圖

圖中定向鉆入土角為α，出土角為β，一般情況下入土角宜為8o～18o，出土角宜4o～12o。入鉆點之后的直線段距離L1不可小于20m，水平段長度L2最好不低于10m。當實際施工時，定向鉆入土及出土位置是需要進行一定范圍的開挖，開挖面積一般約在1.5mX2.0m，開挖深度約1.2-1.5米。同時小型號的鉆機系統(tǒng)一般也需要有8mX3m操作空間，另外在出土點延伸方向要需要有足夠空間堆放預制好的燃氣管道。故在設(shè)計定向鉆出入土點時，也要根據(jù)上述施工時場地需求結(jié)合地形圖及現(xiàn)場踏勘的實際場地條件進行綜合的考慮。

3.3定向鉆設(shè)計方案需適應(yīng)穿越區(qū)主管部門的要求

燃氣管道一般會經(jīng)過多個區(qū)域，為了保證一定的安全性，設(shè)計方案也必須通過穿越區(qū)各主管部門的批準。因為各區(qū)域的主管部門對穿越管線的要求都存在一定的差異，只有符合了不同地段的標準，才是合格的設(shè)計方案。例如，在經(jīng)過通航水域區(qū)時，必須取得航道主管部門的批準。航道部門要求穿越段的測量范圍要保證上下游兩端大于300m，標高要求采用珠基水系標高，坐標要求采用指定坐標系，同時要求航道的位置和寬度都要在斷面圖上反映出來。

結(jié)束語

綜上所述，我國燃氣管道使用水平定向鉆穿越的技術(shù)歷程較短，因此各項技術(shù)還不夠完善，施工中也容易出現(xiàn)各種問題。為了規(guī)避這一現(xiàn)象，必須從設(shè)計層面開始抓起，提高設(shè)計的質(zhì)量和要求，從根本上完善各項技術(shù)問題。本文認為燃氣管道對安全的要求相比其他管線要高，在水平定向鉆穿越設(shè)計時一定要嚴格遵守各項規(guī)范要求，同時對地勘及物探資料、場地條件、部門要求等方面進行綜合的考慮。

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