深圳市燃气集团股份有限公司
摘要：燃气管道的敷设不时需穿越河道、铁路、箱涵等障碍物，同时明槽开挖敷设管道所导致的社会、交通及环境污染等问题也越来越受人民的关注。基于此，本文分析了水平定向钻穿越技术概述及优势，并分析了燃气管道水平定向钻穿越的设计要点。
关键词：燃气管道；水平定向钻穿越；设计要点
引言：在燃气输配管道的施工技术上，定向穿越技术近年在我国有了广泛的应用，它解决了管道穿越铁路、公路、河流、城市街道等无法开挖地段的施工问题，与其他穿越技术相比，具有施工周期短、不受季节限制、穿越质量好、不损坏地面构筑物、不影响航运、不需要任何加重稳管措施、保护环境、造价低等诸多优点。
1、水平定向钻穿越技术概述及优势
1.1水平定向钻敷管技术概述
水平定向钻敷管技术是管道敷设中的一种新型技术，采用非开挖方式，利用水平定向钻机在不同深度以及不同地层的环境下进行钻进，并结合导向仪达到精准的设计位置。在施工中可按照预先设定的轨迹钻取一个导向孔，再将扩孔器安装在导向孔出口端的钻杆头部，进行扩孔处理。扩孔达到一定的标准后，将管道、旋转接头以及拉管头连接在扩孔器的后端，进行回拉敷设地下管道。
1.2水平定向钻敷管技术的优势
该项技术较传统的管道敷设技术有以下几点优势：缩短了施工进度，运用该技术进行管道敷设可实现较长的穿越长度和较大的深度，施工速度较快。提高了施工质量，导向精准，不仅具有较高的效率，还对施工的质量具有一定的保障。确保了施工的安全性，运用该技术规避了传统施工过程中施工难的问题，也有效降低了施工中安全事故的发生率。不损坏地面构筑物，不影响交通、航运，减少环境污染，而且工程造价低，有显著的社会效益和经济效益。
2、地质钻探孔布置及深度
设计人员应绘制地质钻探孔布置图，提供给地质钻探单位，地质钻探单位根据地质钻探孔布置图进行地质钻探。《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范穿越工程》规定如采用定向钻、顶管或隧道敷设穿越，地质钻探孔应交叉布置在穿越管段中线两侧，距中线50m。《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》规定，地质钻探孔应沿穿越管道的轴线两侧布置，一般孔距为100m，每排孔与穿越管道轴线距离为20~30m。若钻探孔中发现地质情况复杂难以判断土质变化，应酌情增加钻探孔密度。地质钻探孔深度应大于管道敷设深度10m，一般取河床底或道路路面下20m。根据以上规定，在实践中对地质钻探孔的密度进行适当加密。工程水平定向钻穿越陆地的地质钻探孔按图一布置。
图一水平定向钻穿越陆地的地质钻探孔平面布置
3、燃气管道水平定向钻穿越的设计要点
在对燃气管道水平定向钻进行穿越方案的设计时，必须对管道壁厚以及管道抗拉力进行校核，并确定曲率半径。管道壁厚以及抗拉力的校核是为了保障燃气管道的基本安全性，而曲率半径R的设计也必须符合一定的科学性，一般取管道外径的1500倍，且必须大于300m。除了保障这些基本的技术参数外，还需注意对以下几个方面的内容加以足够的重视：
3.1根据地勘及物探资料合理设计穿越轨迹
水平定向钻比较适用于粘土、沙土及硬不高的岩石，故根据地勘资料，选择穿越土层时应优先考虑以上土层，尽量避免在卵石层等硬度较大的土层中进行定向钻穿越。如实在难以避免，须采取相应有效的措施，近年随着技术水平的进步，在卵石这类不理想的土层也有成功穿越的例子。而在《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423―2007中有规定穿越水域时，穿越管段管顶埋深应设在河流最大冲刷线2.5M以下，穿越管段管顶到河床底部的最小距离宜大于穿越管径的10-15倍，且不小于6M。因此当穿越河流等水域时，需注意看地勘报告，根据河流最大冲刷线、河床底标高等资料设计燃气管道定向钻的管顶埋深。同时鉴于当今地下管线越来越复杂，设计定向钻穿越轨迹时也需注意根据物探报告对地下管线及构筑物进行避让。特别是污水管线一般采用无压自流方式，埋深通常都较深，对我们燃气管线的穿越轨迹有一定影响。
3.2根据现场条件合理设计定向钻出入土点
燃气管道水平定向钻常见的设计断面图如图1所示。
图1水平定向钻常见的设计断面图
图中定向钻入土角为α，出土角为β，一般情况下入土角宜为8o～18o，出土角宜4o～12o。入钻点之后的直线段距离L1不可小于20m，水平段长度L2最好不低于10m。当实际施工时，定向钻入土及出土位置是需要进行一定范围的开挖，开挖面积一般约在1.5mX2.0m，开挖深度约1.2-1.5米。同时小型号的钻机系统一般也需要有8mX3m操作空间，另外在出土点延伸方向要需要有足够空间堆放预制好的燃气管道。故在设计定向钻出入土点时，也要根据上述施工时场地需求结合地形图及现场踏勘的实际场地条件进行综合的考虑。
3.3定向钻设计方案需适应穿越区主管部门的要求
燃气管道一般会经过多个区域，为了保证一定的安全性，设计方案也必须通过穿越区各主管部门的批准。因为各区域的主管部门对穿越管线的要求都存在一定的差异，只有符合了不同地段的标准，才是合格的设计方案。
结束语：
综上所述，在水平定向钻穿越设计时一定要严格遵守各项规范要求，同时对地勘及物探资料、场地条件、部门要求等方面进行综合的考虑。
参考文献
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