關(guān)于燃?xì)夤艿浪蕉ㄏ蜚@穿越的設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

陸海宇

摘要：本文主要闡述了燃?xì)夤艿浪蕉ㄏ蜚@穿越設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的基本原則和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。提出了工程測量和地質(zhì)鉆探在燃?xì)夤艿浪蕉ㄏ蜚@設(shè)計(jì)中的基本要求，分析了燃?xì)夤艿浪蕉ㄏ蜚@穿越的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。希望通過本文的分析，為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供依據(jù)和思路，以供參考。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤艿?；水平定向鉆穿越；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

燃?xì)夤艿赖姆笤O(shè)不時(shí)需穿越河道、鐵路、箱涵等障礙物，同時(shí)明槽開挖敷設(shè)管道所導(dǎo)致的社會(huì)、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(diǎn)在應(yīng)對上述兩方面問題時(shí)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(jī)在不同深度以及不同地層的環(huán)境下進(jìn)行鉆進(jìn)，并結(jié)合導(dǎo)向儀達(dá)到精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)位置。在施工中可按照預(yù)先設(shè)定的軌跡鉆取一個(gè)導(dǎo)向孔，再將擴(kuò)孔器安裝在導(dǎo)向孔出口端的鉆桿頭部，進(jìn)行擴(kuò)孔處理。擴(kuò)孔達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后，將管道、旋轉(zhuǎn)接頭以及拉管頭連接在擴(kuò)孔器的后端，進(jìn)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(xiàng)技術(shù)較傳統(tǒng)的管道敷設(shè)技術(shù)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：①縮短了施工進(jìn)度，運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行管道敷設(shè)可實(shí)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(dǎo)向精準(zhǔn)，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(yùn)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(yùn)，減少環(huán)境污染，而且工程造價(jià)低，有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.燃?xì)夤艿浪蕉ㄏ蜚@設(shè)計(jì)前期的相關(guān)要求

在水平定向鉆設(shè)計(jì)前期，設(shè)計(jì)單位應(yīng)嚴(yán)格按照《城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》、《輸氣管道設(shè)計(jì)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(bào)告，包含水文地質(zhì)、巖土力學(xué)指標(biāo)、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(diǎn)時(shí)，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(fù)雜的土質(zhì)條件，可適當(dāng)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(biāo)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(jì)依據(jù)。一般要求物探的范圍是穿越管段四周的50m～100m。

3.燃?xì)夤艿浪蕉ㄏ蜚@穿越的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在對燃?xì)夤艿浪蕉ㄏ蜚@進(jìn)行穿越方案的設(shè)計(jì)時(shí)，必須對管道壁厚以及管道抗拉力進(jìn)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?xì)夤艿赖幕景踩?，而曲率半徑R的設(shè)計(jì)也必須符合一定的科學(xué)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(gè)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(jì)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(shí)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(jìn)行定向鉆穿越。如實(shí)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(jìn)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(jì)規(guī)范》GB50423—2007中有規(guī)定穿越水域時(shí)，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(dāng)穿越河流等水域時(shí)，需注意看地勘報(bào)告，根據(jù)河流最大沖刷線、河床底標(biāo)高等資料設(shè)計(jì)燃?xì)夤艿蓝ㄏ蜚@的管頂埋深。同時(shí)鑒于當(dāng)今地下管線越來越復(fù)雜，設(shè)計(jì)定向鉆穿越軌跡時(shí)也需注意根據(jù)物探報(bào)告對地下管線及構(gòu)筑物進(jìn)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(xì)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(jì)定向鉆出入土點(diǎn)

燃?xì)夤艿浪蕉ㄏ蜚@常見的設(shè)計(jì)斷面圖如圖1所示。

圖1水平定向鉆常見的設(shè)計(jì)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(diǎn)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(dāng)實(shí)際施工時(shí)，定向鉆入土及出土位置是需要進(jìn)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(shí)小型號的鉆機(jī)系統(tǒng)一般也需要有8mX3m操作空間，另外在出土點(diǎn)延伸方向要需要有足夠空間堆放預(yù)制好的燃?xì)夤艿?。故在設(shè)計(jì)定向鉆出入土點(diǎn)時(shí)，也要根據(jù)上述施工時(shí)場地需求結(jié)合地形圖及現(xiàn)場踏勘的實(shí)際場地條件進(jìn)行綜合的考慮。

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

燃?xì)夤艿酪话銜?huì)經(jīng)過多個(gè)區(qū)域，為了保證一定的安全性，設(shè)計(jì)方案也必須通過穿越區(qū)各主管部門的批準(zhǔn)。因?yàn)楦鲄^(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(biāo)準(zhǔn)，才是合格的設(shè)計(jì)方案。例如，在經(jīng)過通航水域區(qū)時(shí)，必須取得航道主管部門的批準(zhǔn)。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(biāo)高要求采用珠基水系標(biāo)高，坐標(biāo)要求采用指定坐標(biāo)系，同時(shí)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?xì)夤艿朗褂盟蕉ㄏ蜚@穿越的技術(shù)歷程較短，因此各項(xiàng)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(jì)層面開始抓起，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和要求，從根本上完善各項(xiàng)技術(shù)問題。本文認(rèn)為燃?xì)夤艿缹Π踩囊笙啾绕渌芫€要高，在水平定向鉆穿越設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)范要求，同時(shí)對地勘及物探資料、場地條件、部門要求等方面進(jìn)行綜合的考慮。

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