燃气设计中水平定向钻设计的轨迹优化探讨

燃气设计中水平定向钻设计的轨迹优化探讨

孙硕

华润（南京）市政设计有限公司， 江苏 南京 211111

摘 要：在燃气设计经常会遇到使用水平定向钻设计的情况，水平定向钻设计能够有效的提高燃气设计的科学性和合理性。所以本文将要对燃气管道水平定向钻的技术优势进行分析，并对设计要点以及前期的准备工作加以阐述，提出了相关设计规范的原则要求。最后，举出具体案例对燃气设计中水平定向钻设计的轨迹优化加以探讨分析，以供业界人士参考。

关键词：燃气设计；水平定向钻；轨迹优化；设计要点

燃气设计中水平定向钻设计是一项非常重要的领域，并且技术的发展速度非常快，已经赢得了业界的广泛重视和普遍的使用。为了确保设计方案的顺利开展和准确的施工建设，在设计的过程中需要充分考虑到施工条件及水平定向钻的轨迹。在实际设计过程中，最常使用的方法是“直线-圆弧形”钻孔轨迹方式，多年来相关于燃气设计中水平定向钻设计的轨迹已经有了诸多的研究。本文将加以总结性的说明和探讨，并以具体案例的方式对轨迹的优化设计提出明确的观点。

1. 水平定向钻设计优势

燃气设计中水平定向钻设计是一种较为新颖的技术，利用不开挖的形式，水平定向钻可以在不同地层和深度的环境下进行钻进作业，为了实现轨迹的设计要求往往需要依赖导向仪的对于位置的指令。这项技术相较于传统技术而言有以下几方面的优势：其一，能够有效地减少施工时间和难度，水平定向钻设计可以实现穿越长度长、穿越深度深的目的，进而促进了施工效率的提高；其二，施工的质量非常可靠，导向准确；其三，施工的过程具有良好的安全稳定性，能够有效地规避传统技术中遇到的各类安全隐患问题，降低了施工的安全事故发生；其四，施工的过程中不会损坏到地面上的任何建筑物，正常的交通对于环境的污染也较轻，能够带来良好的效益。

2. 水平定向钻设计前期的要求

我国对于燃气设计中水平定向钻设计的前期工作要求非常严格，包括以下几个方面：其一，设计时平面设计图的比例标准、纵向比例标准应该达到五百比一甚至是一千比一，竖向比例标准应该达到一百比一或二百比一；其二，在设计之前必须有准确的管线穿越路段的地质勘察报告，报告内容要尽可能的详细，根据不同的施工地势特点，至少应该包括地质断面图、水文地质参数报告、力学指标等相关重要资料；其三，在给具体的施工单位布置勘测钻孔点任务时，可以采取管道中心两侧三十厘米处，以每五十米为一个交叉点进行钻孔布置。如果遇到较为复杂的地质环境，则可以根据实际情况增加适当的钻孔密度；其四，设计中应该明确指出勘探钻孔应该采取一般钻孔方式或者是控制钻孔方式，控制效果方式需要占勘探钻孔总数的三分之二左右，勘探钻孔探入土壤内的深度需要以河床或者是路面为参照物，达到深度二十米以下，至少要大于管道辐射深度的十米；其五，在进行燃气设计中水平定向钻设计的轨迹设计时，要明确提供管线穿越段的各个物探资料信息，物探的结果应该充分的反映在断面图或者是平面图之上，如此才能够帮助设计师在更好的数据支持下制定出更为准确的轨迹设计。为了确保物探的资料全面性，物探的氛围应该达到管道四周的一百米左右。

3. 水平定向钻设计轨迹的要点

进行燃气设计中水平定向钻设计时，需要对管道壁以及管道抗拉力进行准确的检查校验，才能够确保轨迹的优化能够得到充分的落实，根据校验的结果制定出曲率半径、管道壁厚以及管道的抗拉力，能够有效的提高燃气管道的安全性。

首先，根据地勘或物探的资料设计出合理的水平定向钻轨迹。由于水平定向钻比较适用于硬度较低的土质环境内，所以必须要根据地勘的资料选择适宜的水平定向钻轨迹，尽可能避免硬度大的土层。此外也需要注意河床底部的影响，一般要求穿越管道管顶与河床底部的距离应该大于管径的十五倍，并且不能少于六米。根据地勘河流最大冲刷线，河床底标高等资料，能够使穿越管道的管顶设计更为合理。由于现在许多城市的地下管线越来越多，越来越复杂，在设计的过程中，除了考虑以上的土质和河床底部的干扰因素，也需要根据物探的报告对已经铺设好的地下管线做好避让措施，尤其是城市的污水管线，管道铺设得都非常深入，就会使我们的燃气管线水平轨迹受到一定的影响。

其次，需要根据现场的施工条件设计出合理的水平管线钻入土点。入土的角度应该在18°以内，出口的角度应该在12°以内。入钻点后面的水平线距离不可小于二十米，坑内底部的水平距离不可以小于十米。在设计的过程中也需要注意到小型号的钻机系统需要有24㎡左右的操作空间，出口延伸的方向应该设计出充足的空间用于堆放还未安装好的燃气管道设备。

最后，水平定向钻设计轨迹必须要严格按照主管部门的规定和要求，由于燃气管道会跨越多个区域，为了实现良好的安全性，设计方案必须通过穿越区内的各个主管部门的只有符合不同地段的要求，才能够是合格的轨迹设计方案。

4. 案例分析

1. 案例简述

如图为某燃气工程水平定向钻穿越河流段的轨迹方案图。根据该方案图最初设计出四个方案，分别为跨距最长的方案；跨距最短的方案；跨距折中的两个方案。跨距最长的方案会导致入土角和出土角的角度变小；跨距最短的方案会导致入土角和出土角的角度过大。为了几月成本消耗，应该选择穿越轨迹长度小，出土角和入土角都较小，坑内底部水平距离深度较低的方案。

2. 优化方法总结

最终选用的是跨距最长的方案，并进行了优化设计，将底部水平位置的深度进行适当地缩小，进而使原有的出土角和入土角读书都获得了降低，最终实现底部直线长度也降低。优化后的各类参数都降低了，但是仍然满足施工需要和政府规定，因此最终得以施工建设。

结束语：综上所述，由于我国燃气轨道设计中水平定向钻设计属于较为新颖的设计领域，轨迹的优化措施需要通过多方面的分析和综合因素的考虑才能够使轨道的优化设计得到充分的展现。目前虽然各类技术还不够完善，但是良好的设计能够促进施工效果的提高，这就要求相关设计人员必须要坚持以安全为原则，尽可能的提高设计专业能力，严格遵守各项规范要求，进而使我国燃气轨道施工工作得到质的提升。

参考文献：

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