城市燃气管道水平定向穿越施工技术.pdf
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1、中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术 76 城市燃气管道水平定向穿越施工技术 冼钢辉 广东港建液化气有限公司,广东 广州 510000 摘要:摘要:随着我国能源结构优化的持续推进,清洁能源应用率明显提高,市政工程中的燃气管道施工项目随之越来越多。由于传统的燃气管道开挖施工方式具有环境污染、影响市容和城市交通等弊端,加之而今的城市地下管线越来越繁多复杂,促使燃气管道开挖施工难度大幅提升,故而很有必要通过新型施工技术合理引进,改进施工模式和提高施工效率。基于此本文着重分析城市燃气管道水平定向穿越施工技术,旨在为同类施工活动提供技术参考。关键词:关键词:城市燃气管道;水平定向穿越;施工技术 中图分类
2、号:中图分类号:TU996 0 引言 市政工程是关系到城市居民衣食住行的重点民生工程,开展市政工程建设的目的是进一步提升城市居民生活品质,并为城市的未来长远发展奠定基础,燃气工程是重点市政工程项目之一。在社会与时代不断发展过程中,通信、给排水等各种城市地下管线广泛铺排,给燃气管道施工造成了诸多困扰,因此开展燃气管道施工时,为了避免破坏施工区域既有管线以及地面构筑物,很有必要通过非开挖施工方式,对水平定向穿越施工技术进行合理应用,并落实行之有效的质量管理措施。1 高精度定向钻进技术的优势特点 定向钻进技术是一种高精度的地下钻探方法,它可以在不需要开挖地表的情况下,在地下铺设管线或穿越障碍物。这种
3、技术广泛应用于城市基础设施建设、石油天然气开采和水资源管理等领域。应用该技术在钻进的过程中,根据预先设计的轨迹,钻机通过转动钻杆将旋转力传递给钻头,使钻头在地下形成预设轨迹的钻孔,这一技术示意图如下。定向钻进技术的一个关键优势是能够绕过地下障碍,包括岩石、水源和其他地下设施。通过精确控制钻头的方向,可以确保钻孔沿着预设轨迹到达目的地。导向钻进的关键是能否精确地沿着预设轨迹进行钻进。这需要依赖高精度的导航设备以及经验丰富的操作员来实现。在钻进过程中,探头不断地发射无线电信号,地表上的接收机接收这些信号,并根据信号数据测量出钻头的深度、角度和方向等参数。这些信息对于导向钻进的精确控制至关重要。根据
4、地表接收机测量出的参数,导向员会指令操作员调整钻杆的方向和角度,以确保钻头按照预设轨迹进行钻进。在钻进过程中,需要使用泥浆泵将钻井液(通常是由水、黏土和其他化学物质混合而成的泥浆)输送到钻孔中,以润滑钻头、冷却钻杆、带走钻屑,并稳定钻孔。钻井液的主要作用是制造泥浆,泥浆能够润滑钻头、冷却钻杆,在移除钻屑的同时,还能够稳定钻孔,防止钻孔塌陷。此外,泥浆还能提供钻井过程中所需的压力,帮助防止地下液体进入钻孔,保护钻进过程中的设备。图 1 水平定向钻示意图 2 燃气管道穿越工程中的水平定向钻技术应用 2.1 现状调查 水平定向钻可以用于进行地下管道的现状调查。通过在地下钻探取样和测量地下管道的位置、
5、深度和倾角等信息,可以对燃气管道的布局和情况进行详细了解。这对于规划和设计穿越工程非常重要,可以帮助确定最佳的穿越路径和施工方案,以确保工程的安全和顺利进行。2.2 地质条件适用范围 中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术 77 水平定向钻可以穿越各种不同类型的岩层,包括砂岩、页岩、花岗岩等。然而,如果岩层特别坚硬或含有大块岩石,可能需要更强大的钻头和更先进的钻探设备。当存在高水位时,水平定向钻可以通过预先制定的路径进行钻探。为了避免地下水的渗入,可能需要采取一些特殊的措施,比如使用密封套管或注水泥等。水平定向钻也可以在软土层中进行钻探。然而,在软土层中进行钻探时,可能会出现土壤塌方的风险。因此
6、,在这种情况下,可能需要采取支护措施,比如使用注浆或安装钻孔壁套管等。2.3 管道选择(1)材质:燃气管道通常使用钢管或 PE 管。钢管具有优异的强度和耐腐蚀性能,适用于较大直径和高压的输气管道。而 PE 管具有轻质、耐腐蚀和易安装等特点,适用于低压或小口径的燃气管道。根据实际需求,选择合适的材料。(2)管径:燃气管道的直径应根据燃气需求量、压力要求、管道长度和地质条件等综合考虑。直径较大的管道可以满足更大的燃气传输需求,但也会增加施工复杂性和成本。因此,需要综合考虑经济性和技术可行性。(3)壁厚:在选择燃气管道时,还需要考虑管道壁厚。管道壁厚的选择是为了确保管道在运行过程中能够承受内部压力和
7、外部负载,并保持安全可靠的工作状态。根据燃气传输的压力要求,选择合适的管道壁厚以承受这种压力。一般来说,较高的内部压力会要求更大的管道壁厚。2.4 穿越轨迹确定 1)穿越轨迹由入土直线段 L1、入土弧线段 L2、水平段 L3、出土弧线段 L4、出土直线段组成。这是 城镇燃气管道穿跨越工程技术规程中规定的穿越轨迹构成方式。2)轨迹长度按照城镇燃气管道穿跨越工程技术规程中的公式进行计算,考虑到具体的管线设施现状和地质条件。具体公式可根据规程中的相关章节查找。3)在确定穿越轨迹时,需要综合考虑管线设施现状和地质条件。这包括对现有管线网络、地质情况和周边环境的全面评估,以确保穿越轨迹的安全和可行性。4
8、)在确定穿越轨迹时,需要确定一些关键参数,如入土角、出土角、曲率半径、敷管深度等。这些参数的选择应基于具体的工程实际情况,并遵循相关规范和标准的要求。5)入土角宜在 8-18范围内选择,出土角宜在 4-12范围内选择。这样的选择可以保证管道的顺利穿越以及与地下和地面结构的良好连接。6)曲率半径的选择受到管道弯曲特性影响。一般情况下,钢管的曲率半径不小于管径的 1500 倍,PE管的曲率半径不小于管径的 500 倍。这样的选择可以确保管道的弯曲半径符合相关要求,避免对管道造成损害。7)在确定敷管深度时,需要考虑对地面道路、建筑物以及地下管线的影响。具体的敷管深度选择应综合考虑地下管线的类型、周边
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