[分享]关于城镇燃气管道穿越敷设的设计问题

发表于2017-10-31    4852人浏览    5人跟帖    总热度:165  

 城镇燃气管道在敷设的过程中难免会遇到一些情况不适合开挖,或者开挖成本过于高昂,或者牵扯的相关方较多过于麻烦等,这时,就需要做水平定向钻穿越敷设。那什么是穿越呢?



  燃气管道穿越工程,即燃气管道从天然或者人工障碍物下部通过的管道建设工程。它分开挖法和水平定向钻法。二者区别在于:开挖需要在管道敷设完成后再恢复原地貌,而定向钻则属于非开挖,所以不需要恢复原地貌,它是按照设计轨迹在土壤中钻孔,并将管道拖拽敷设穿越障碍物。



  其实所谓的非开挖并不是一点都不开挖,定向钻的出入土两头也是需要开挖连接的,只是动土量稍微小一些而已。还有一种一般情况下动土量较定向钻大的叫顶管穿越法,顶管顾名思义就是由顶进机将管道顶入土中,并通过人工或机械将前方土层挖掉,然后实现穿越障碍物的目的。



  顶管法的顶进轨迹也是可以有曲率的,曲率半径不宜小于直径的1200倍。而且顶管法对管道的要求是应采用钢筋混凝土管或钢管,曲线顶进时宜采用钢筋混凝土管。



有好多人分不清顶管和定向钻,其实倒也不难,顶管顶进的是套管,燃气管道再从套管中穿越敷设;而定向钻顶过去的是钻杆,通过扩孔等步骤将燃气管道回拖的施工方法,所以定向钻对管道会有个最大拖拉力的计算,而顶管法则一般不需要,并且实际施工中应用最广的就是定向钻法。




下面就说说,定向钻在设计中的一些问题和步骤,对于土质和防腐的要求具体需要参阅规范要求,这里并不涉及。


首先是规范要求,然后介绍具体设计中的经验和步骤

《城镇燃气管道穿跨越工程技术规程》CJJT250-2016对水平定向钻的技术要求摘要:(适用于设计压力≤4.0MPa)

4.3.2  采用水平定向钻法穿越时,穿越管段与桥梁的水平净距应符合下列规定:


1.穿越管段与桥梁墩台冲刷坑外边缘的水平净距不宜小于10m ,且不应影响桥梁墩台安全;


2.当穿越小型水域(水沟),且燃气管道设计压力小于等于0.4MPa时,在保证桥梁和燃气管道安全情况下,穿越管段与城市桥梁墩台冲刷坑外边缘不应小于4.5m ,并应征得桥梁等管理部门的同意。


4.3.3  水平定向钻穿越的管材选择应符合下列规定:


1.当穿越管道的管径大于DN400 或长度大于300m时,宜采用钢管,并应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》GB50028 的有关规定;


2.当采用PE 管材时,应采用SDR11系列管材,并应符合现行国家标准《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第1部分:管材》GB 15558.1的有关规定。


4.3.4  水平定向钻穿越时,燃气管道至规划河床的覆土厚度不宜小于3m。


4.3.10  水平定向钻穿越的曲率半径应符合下列规定:


1.当采用钢管时,曲率半径不宜小于钢管管径的1500 倍,且不应小于1200 倍;


2.当采用PE管时,曲率半径不应小于PE 管管径的500 倍。


4.3.11  水平定向钻穿越的人土直线段和出土直线段的长度不宜小于10m 。




在定向钻设计中,关于最大拖拉力,尤其要注意材质为PE管的一些要求:


5.3.4  水平定向钻机的选用应根据计算的最大回拖力确定,钻机最大回拖力不宜小于计算值的2倍。管道水平定向钻回拖时的拉力应符合下列规定:

1.钢质管道水平定向钻回拖时的拉力应符合现行国家标准《油气输送管道穿越工程施工规范》GB 50424的有关规定。


2.PE燃气管道水平定向钻回拖时的允许拖拉力按下式计算:


关于城镇燃气管道穿越敷设的设计问题_1


另外,根据规范要求,定向钻穿越出土点和人土点两端管道应各出地面lm-3m。回拖结束后,应将管道放置24h以上,待管道在穿越过程中的拉伸应力充分释放后,方可与两端管道进行连接。




经验和步骤:


假设该水平定向钻段的敷设采用PE管,标准管径比SDR11,管径dn315,则其穿越段的画法如下:


第一步,根据管材确定弹性敷设曲率半径,曲率半径是多少,就以此为半径画个多大半径的圆。曲率半径取PE管管径的500倍或以上,315×500=157.5m(需要注意的是,最好统一比例,一般取1:1000比例,即图上一个单位实际中代表1米),取整160,则以160画圆;


关于城镇燃气管道穿越敷设的设计问题_2



第二步,从圆心引竖直方向直线与圆下沿相交,此交点即为水平定向钻最低点;



关于城镇燃气管道穿越敷设的设计问题_3

第三步,将此段直线由圆心为端点旋转复制一定角度(以入土段设计为例,出土段设计步骤同),此角度即为入土角的预设定角度,规范要求:水平定向钻敷设穿越管段水平入土角宜为8°-18°,出土角宜为4°-12°,假定选择10°;



关于城镇燃气管道穿越敷设的设计问题_4

第四步,参考CJJT250-2016的4.3.11条,引直线与圆相切,并与第三步中旋转了10°的直线垂直相交,以该三合一交点为起点,引竖直方向直线并朝远离圆心方向偏移10个单位。其实,直管段取不宜小于10m是由于钻杆是刚性的,考虑到单根钻杆的长度问题;



关于城镇燃气管道穿越敷设的设计问题_5

第五步,由第二步最下沿交点引水平直线与第四步偏移直线相交,其中ABC三点的线段即为入土点至定向钻最低点的纵断管线,因纵断坐标的比例竖向一般为1:100,横向为1:1000,所以需将该段管线纵坐标放大10倍,横坐标不变。具体做法为:将此段管线做成块,然后插入是,选择横坐标不变,纵坐标放大10倍。最后根据图示量出对应数值即可。


关于城镇燃气管道穿越敷设的设计问题_6

关于城镇燃气管道穿越敷设的设计问题_7

另外需要注意的是,穿越管段底部水平直管段要求,规范上是不宜小于10m。



实际设计中,因为有时候可能会遇到一些变更,定方案初期在出入土点的选择上也随意性较大,而让该穿越段的管线与初定的出入土点大概吻合就涉及到最底处段管道埋深和弹性敷设曲率半径取值问题。举个例子,就好比是跳绳,摇绳子的两个人走得靠近一点,曲率就小一些;两个人离得远一些,曲率就会变大。




所以结合曲率,出入土角,出入土直管段和穿越段底部直管段的长度设置,尽量将桩号定在整数位,这样既方便放线,又方便后期调整,这也是快速出具水平定向钻穿越段管线的一个捷径。


分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2017-12-21   |  只看该作者       筑龙币+10

2

很好的资料,值得借鉴收藏和学习,谢谢提供

 发表于2018-02-07   |  只看该作者      

3

顶一下

 发表于2018-03-06   |  只看该作者      

4

很不错的资料,顶起

 发表于2018-03-06   |  只看该作者       筑龙币+10

5

非常给力的资料,有帮助,顶起

 发表于2018-05-09   |  只看该作者       筑龙币+10

6

值得借鉴和学习,谢谢提供.

 回帖后跳转到最后一页


分享