定向钻穿越管材比较
沿海地区定向钻与顶管施工的对比分析
TECHNOLOGY WIND[摘要]近几年,沿海工业园区的建设掀起了高潮,过公路、过河等各种穿越工程也相应增多,文章通过实际工程案例,从工程自身因素以及外部环境因素对定向钻拉管施工与顶管施工的优缺点及适用性进行对比分析,为沿海施工穿越工程技术选择上提供可靠的参考。
[关键词]定向钻;顶管;沿海沿海地区定向钻与顶管施工的对比分析高英杰(唐山旭阳化工有限公司,河北唐山063600)随着沿海工业园区建设的迅速发展,管道铺设过程中不可避免的遇见穿越公路、铁路、河流等穿越工程,目前,大开挖式施工由于破坏路面、影响交通,一般不被政府部门批准,非开挖技术已成建设单位的首选,本文结合实际案例,对定向钻拉管与顶管施工这两种最常用的施工方式进行对比分析,寻求适合沿海地区的施工方案。
1定向钻与顶管施工方法简介1.1定向钻施工1.1.1简介非开挖定向穿越施工技术是在不开挖地表的情况下,用导向钻进技术,将一无线电发射器(探头)置入钻头盒内,导向钻进过程中,地面接收仪随时显示钻头的深度、倾角、温度等数据。
施工技术人员在地面导航仪的引导下,从起点向终点钻出一个与设计轨迹相吻合的导向孔,然后用合适的钻头回扩成与拟铺管线尺寸匹配的通道,扩孔直径为铺设管径的1.2~1.5倍,再利用定向钻机把管线拖入孔中,完成铺设任务。
施工工艺流程:钻孔布置———轨迹设计———轨迹标定———钻机就位———开挖工作坑———导向钻进———回扩———回拖铺管———检查验收。
1.1.2适用范围一般适用于管径DN300~DN1200mm 的钢管、PE 管,最大铺管长度可达1500米。
1.2顶管施工1.2.1简介所谓顶管法施工,即是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力,克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道以设计的坡度顶入土中,并将土方运走。
一节管子完成顶入土层之后,再下第二节管子继续顶进。
其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接受坑内吊起,与此同时,把紧随工具管或掘进机后管道埋设在两坑之间。
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术定向钻穿越管线是一项常见且必要的施工作业,但在进行此项作业时,需要注意防护措施,以防止管线被意外破坏。
玻璃钢防护技术是一种常用的管线防护方法,本文将对其进行一些浅谈。
玻璃钢是一种由玻璃纤维与树脂复合而成的复合材料,在工程建设中具有广泛的应用。
由于其耐腐蚀、耐高温、轻质高强、绝缘性能好等特点,使得它成为了一种理想的管线防护材料。
在定向钻穿越管线中,常用的管道材料是钢管或塑料管道,而其中较为常见的是塑料管道,例如PE管道。
在进行定向钻穿越时,传统的方法是在钻孔的地点安装钢套管以加固地层,但这种方法不仅施工难度大,且在施工过程中也很容易损坏管线。
相比之下,玻璃钢防护技术则解决了这个问题。
使用玻璃钢套管能够有效地防止地层塌陷,同时也能保护管线免受外力的侵害。
玻璃钢材料具有较高的刚度和强度,不易受到外部压力的影响。
玻璃钢材料也具有较好的耐腐蚀性能,能够有效地防止管道被化学物质侵蚀。
在使用玻璃钢防护技术时,需要注意一些细节。
需要根据实际情况选用合适的玻璃钢套管规格和材料。
进行施工前需要对班组进行培训,确保施工人员掌握正确的施工方法和操作技巧。
在施工过程中需要做好现场监控,对施工情况进行及时的跟踪和调整。
为了提高施工效率,可以选择使用预制玻璃钢套管。
预制玻璃钢套管具有工艺过程简单、施工周期短、质量可控等优点,能够满足施工的需要。
玻璃钢防护技术在定向钻穿越管线中具有重要的应用价值。
通过使用玻璃钢套管可以有效地保护管线不被破坏,提高施工效率,降低施工风险。
在实际应用中还需要进一步探索和改进,以满足不同场景下的需求,并确保施工的安全和高效性。
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术随着城市化进程的加速,各类地下管道的建设日益增多,但是这些管道的维护保养和改造却是一个难题。
传统的被动式管线维护和排查已经无法满足现代城市的发展需要。
定向钻穿越管线玻璃钢防护技术应运而生,成为一种高效且安全的管线维护和改造方法。
定向钻穿越管线玻璃钢防护技术是一种将锥形头推进地下,通过改变锥形头的方向和角度,控制钻孔方向的技术。
它可以在不破坏地面和地下管线的情况下,安全的穿越工程内的地下管道。
钻孔过程中,玻璃钢套管通过压力推入地下,保护管道免受机械划伤、地下水位变动等因素的影响。
1. 穿越距离长玻璃钢套管可以根据需要选择不同的直径和壁厚,适应不同的穿越管径和距离,最长穿越距离可以达到500米以上。
玻璃钢材料在耐酸碱、耐腐蚀等方面表现出色,能够长期保持使用效果。
这样即使是长距离的穿越也不会对管道本身造成损伤或是泄漏。
2. 穿越方向精度高由于定向钻穿越管线玻璃钢防护技术是通过改变锥形头的方向和角度实现的控制孔的方向和角度,因此可以保证在繁琐交叉管线区域精确穿越,借助先进的三维定位技术、井下相机和水平仪技术,可以保证穿越方向和位置的准确性。
在安装过程中可以改变钻孔方向,以适应不同的地形地貌和管线走向。
同时,对于双层或多层交叉管线,玻璃钢管可以随着穿越方向进行360度旋转,满足各种复杂的施工需求。
3. 施工周期短使用定向钻穿越管线玻璃钢防护技术可以实现随钻随套,大大缩短了施工周期。
安装地下管道套管不需要开挖大量的土方和清除地下基础,也无需拆掉上面的路面和管道等设施。
管道套管的安装可以在夜间和雨天等条件下完成,不受环境影响,同时也无暇顾及交通管制等等因素。
4. 周围环境影响小定向钻穿越管线玻璃钢防护技术不会对周围环境造成土地沉降或地面塌陷,施工过程中不会扰动地下水、电力、燃气等相关设施,不会对周边区域的居民和车辆造成负面影响。
玻璃钢材料具有很好的减震,隔音等特性,可以有效降低地面对施工的干扰。
给排水管道施工中管材的选择和穿越曲线的设计
本文为介绍目前国内非开挖技术的基本情况,以及水平定向钻拖拉法的适用条件。
详细阐述了水平定向钻拖拉法设计包括的主要内容,并说明了各主要设计参数的选取原则。
设计方案及参数的确定主要包括管材的选择与穿越曲线的设计。
水平定向钻拖拉法的常用管材为钢管与PE管,这两种管材使用水平定向钻拖拉法的技术、经济比较见表1。
表1 水平定向钻使用管材比较1.管材的选用根据钢管与PE管在水平定向钻拖拉法应用中的各自特点,一般情况下两种管材主要的适用场合如下:钢管一般用于施工场地开阔、拖拉距离长的场合;PE管适用于施工场地相对受客观条件限制、拖拉过程中要求更加灵活的场合。
相比较而言,PE管在水平定向钻拖拉法中更为常用。
2.穿越曲线的设计穿越曲线的设计是水平定向钻拖拉法设计的核心,通俗地讲就是寻找最理想的钻进路径。
拖拉管的穿越曲线由造斜段与水平段组成,图1为水平定向钻拖拉管穿越曲线示意。
图1 水平定向钻拖拉管穿越曲线示意图:2.1 水平定向钻拖拉法穿越曲线的设计过程主要如下:(1)通过对管道的技术、经济比较与论证,并对工程特点进行分析,选择最为适宜的管材。
(2)根据流量及试验压力确定管道的壁厚和管道外径D(m)。
(3)确定拖拉管水平段的埋深h(m)及长度l3(m)。
l3一般是穿越障碍物的实际需要长度。
拖拉管的最小覆土需满足以下要求:①穿越公路、铁路、河流时,其覆土厚度满足有关部门专业规范的要求,当无特别要求时,应符合表2的要求,以及有关专业规范和主管部门的要求;②敷设在建筑物基础一侧时,管道与建筑物基础的水平净距必须在持力层扩散角范围以外,尚应考虑土层扰动后的变化,扩散角不得小于45°;③敷设在建筑物基础以下时,必须经过验算对建筑物基础不会产生影响后方可确定埋深;④与现有地下管线平行敷设时,扩孔与地下管线水平净距不得小于0.6 m;⑤与现有地下管线交叉敷设时,扩孔与地下管线垂直净距在粘性土中不得小于0.5 m,在砂性土不得小于 1.0 m;⑥遇可燃性管道、特种管线,应考虑加大水平净距和垂直净距。
水平定向钻和顶管法在管道穿越道路的比较
水平定向钻和顶管法在管道穿越道路的比较摘要:结合工程实例,对水平定向钻和顶管方案在燃气管道穿越道路工程中的应用进行比较。
对于工期紧张的工程,应优先选择水平定向钻方案;若基于降低造价,则优先选择顶管方案。
关键词:燃气管道工程;非开挖技术;穿越道路;水平定向钻;顶管Comparison between Horizontal Directional Drilling and Pipe Jacking in Pipeline Crossing HighwayAbstract:The principles and merits and faults of horizontal directional drilling sche me and pipe jacking scheme are introduced.The applications of the two schemes in gas pip eline crossing highway are compared by all engineering case.For tight schedule project,the horizontal directional drilling scheme should be recommended,while for economic reas on,the pipe jacking scheme is preferred.Key words:gas pipeline project;trenchless technology;crossing highway: horizontal directional drilling;pipe jacking1概述在城市建设中,燃气管道不可避免地要穿越城市道路。
近年来,由于城市的高速发展,现代文明意识和环保意识的逐渐加强,人们对施工所造成的影响及污染也愈发重视起来。
水平定向穿越施工成本对比分析
水平定向穿越施工成本对比分析1、工程概况平顶山市城市集中供热管网扩建一期工程(水平穿越建设路)概况:起点自湛河与乌江河交汇处,沿河堤自南向北转而自西向东沿湛北路路中心线偏南4米敷设至中央花园东路,沿中央花园东路现道路中心线偏西0.8m敷设至建设路北侧,单管长度为900米。
管道材质为:聚氨酯预制直埋保温管;设计管径为:河堤及湛北路段管径为DN1000变径后变为DN900;全部管道敷设方式为无补偿电预热直埋敷设;过建设路采用定向钻穿越施工,采用冲击式钻孔机钻孔。
此次定向钻穿越长度单根为150米。
两根长度共计300米,土质为砂砾土,定向钻穿越深度为6.30米,工期30天。
2.设计方案原设计方案为钢筋混凝土顶管施工,但顶管施工与现场实际不符,没有充足的场地;考虑路面大开挖,又不符合市政府对道路开挖的要求;与中国市政工程华北设计研究总院充分沟通,考虑用定向钻穿越的施工工艺,本工艺是公司在热力工程施工中首次采用,属于新技术应用,施工难度和技术要求都比较高。
3、施工方法地下管线探测→进场→导向→回扩→回拖→管口处理→退场3.1地下管线探测。
结合设计图纸和现场探测了解到已有管道分布主要是沿建设路纵向分布,本工程为横向穿越,这就必然与已有管道有一个交汇点,要想不损坏已有管道,需考虑定向钻穿越深度,建设路南、北侧共计分布八条管道。
路南侧五条,路北侧三条,路南燃气直径300mm,深度2.2m;污水管径1000mm深度2.6m;自来水1000mm深度1.8m;慢车道污水直径1000mm深度3.0m;通信1.8m(深南北走向不做考虑)路北慢车道污水1000mm,管底高度为据路面4.5m;长途光缆1.8m 深;国防光缆2.0m深。
因为我们管道口径为1054mm考虑到扩孔为1300mm,综合路面安全,管道安全距离及各方面考虑,定向钻孔中心距离路面高度为6.3m。
3.2导向①测量放线:根据钻机中心线与入土点、出土点成一条直线的原则,按施工布置图和穿越轴线将钻机及附属配套设备安放在预定位置,确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。
聚乙烯(PE)管应用于定向钻的探讨
J ) 06 )20 年第 5 上 海煤 气 期
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的魅 力 。
算, 回拖 过 程 中 P E管 所 受 的拉伸 应 力均 远 小于 95 .
MP 。如表 3 a 。
表3 P E管所受 的拉伸 应力
钢管焊接焊缝施工后需要进行拍片检验, 向 定
说P8 E 0系 列管道 应 用 于定 向钻其 回拖 时所受 的拉 伸 应 力 牛95MP ,E10系列 管道 应用 于 定 向钻 其 . aP 0
气 、供水等公用事业管线 ,杭州燃气集团 2 0 04年 采用 P 8 ,D 系列 P E 0 S R1 l E管道穿越了京杭大运河, 管径为 D 5 ,运行介质为天然气;杭州 自来水公 40
钻 穿越段 的焊 缝 一般 要求 10 0 %全周 长拍 片 ,从 焊 接 施 工 到 拍 片 到 结果 出 来 需 要 几 天 , 在 市 区 施 工
时, 布置在路边或者路上的管道 , 给交通带来不便 ; P 管采用全 自 E 动焊机 ,一气 呵成 ,在施工周期上
有 明显 的优 势 。
管虽 有应 用 ,但 主要 为尝 试性应 用 。
钢 管 穿越轨 迹 P E管 穿越轨 迹
图 1 钢 管与 P E管 穿越 轨迹 的对 比
针对不同的管径,穿越上述河流,钢管与 P E 管穿越长度 的对 比如表 2 。
表 2 钢管与 P E管穿越的对 比
应用于定向钻穿越时,钢管的硬度大,允许的
定 向钻管道回拖所需要 的牵 引力的大 小跟施 工条件、穿越处的土质条件 、回拖时的牵引速度、 管道走 向与弯 曲半径、管道直径、管道长度等诸多 因素有关,而且在回拖过程中管道所需的牵引力始
不同材质管道应用于水平定向钻穿越对比分析
划痕能力 . 而 且 能 有 效 的 避免 不 均 匀 沉 降 以 及 提 高 抗震 性 能 。此 外。 由于 聚 乙烯 材 料 的 特 殊性 让 它 本 身 具 有 很 好 的 耐腐 性 作 用 。 2管道受力b E 较 管 道 在 回拖 的 过 程 中 , 会 产 生 大量 的 局 部 阻 力 和 摩 擦 阻力 , 这 些 组 合 力 被 称 为管 道 回拖 力 。钢 管 管 材具 有 较 大 的抗 拉 能 力 , 因此 . 它 可 以让 管 道 自身 承 受 比较 大 的 回拖 力 , 使 用 钢 管 进 行 穿 越 可 以对 一 些 比较 宽 的 障碍 进 行 穿 越 , 最 长 可 以达 到 1 5 0 0 m。 聚 乙烯管抗拉能力相对较低 , 管 道 所 能 承 受 的 回拖 力 也 非 常 有 限 。 因此 。 穿 越 宽 度 比较 宽 的 障 碍 有一 定 的 困难 。一 般 内定 向钻 穿 越 的深度 为 3 0 m, 钢 管 的外 径 则 为 2 1 9 m m, 钢 管 的厚 度 为 6 m m, 钢 管 的屈 服 极 限 是 2 4 5 MP a 。 在 穿 越 钢 管 的 过 程 中就 不会 发 生 径 向 屈 曲失 稳 的 情 况 。对 于管 道 径 向屈 曲失 稳 的情 况 , 在 聚 乙烯 燃 气 管 道 工 程 技 术 规 范 中并 没 有 严 格 的规 定 ,聚 乙 烯 管 的 材 料 具 有 定 的弹 性 .管 道 弹性 变 形 的 临 界 压力 与 穿 越 管 道 时 管 道 本 身 能 承 受 的极 限外 压 能 力 的确 定 ,一 定 要 根 据 相 关 数 据 进 行 计 算 确定 , 所以 , 聚 乙烯 管 道径 向 屈 曲 失稳 也 必 须 按 照 特 定 的公 式 进 行 计 算 。根 据 水 平 定 向 钻穿 越 管 道 施 工 的 具 体 情况 来 看 , 聚 乙烯 管 在 穿 越 城 市 道 路 的过 程 中 , 穿 越 的平 均 深 度 在 6到 8米 , 在 穿 越 河 流 的过 程 中 ,聚 乙 烯管 穿越 的平 均深 度 为 1 7 . 6米 ,由 此 可 见 。聚 乙烯 管 在 水 平 定 向 钻 穿 越 管 道施 工 过 程 中 具 有 很 好 的 穿 越效果 。
水平定向钻
水平定向钻穿越铺管技术(“拖拉管或牵引管”)一、适用范围及其优势适用范围(1)地质条件:从理论上说,应该是除了流沙层以外的所有土质都能进行拖拉管施工。
但从实践来看,那些含有碎石、木桩的建筑回填土层也不适宜进行拖拉管施工。
因为旋转的偏向鸭嘴形钻头遇到硬物且没有打碎时,就会偏离方向;再则,松散的回填土层很难形成孔壁,容易塌方,导致标高失控。
(2)管材、管径、管长:管材可采用钢管、PE管、HDPE管等。
管径在DN3000~DN1000范围内均可;管长应根据钻机的功率和管材的自重及施工工艺而定。
如孔扩得大一点,膨润土多一些,管子的孔中呈悬浮状,阻力就小,管长就相对长一些。
优势(1)顺利穿越障碍。
采用“拖拉管”技术,可控制方向、避绕地下障碍物,河流、湖泊、公路、铁路、闹市区、建筑物等不再成为铺设管线的障碍。
(2)减少对已建基础设施的破坏且不影响城市交通。
水平定向钻机在路面下钻孔铺管,不需要破坏路面,使已建的街道免遭开膛破肚之苦。
也不影响河流航运或地面的交通秩序。
(3)加快施工进度。
采用“拖拉管”技术,钻杆自动装卸,效率更高、安全性更好,可以加快施工进度、缩短周期,管线埋藏越深,这种优势越明显。
(4)综合效益好。
避免了开挖时尘土飞扬、泥泞不堪的现象,其综合经济效益和社会效益高于开挖施工,是一种经济、高效、环保的施工方法。
二、工艺流程水平定向钻穿越铺管技术的工艺流程为:施工准备→打导向孔→扩孔、成孔→牵引管道→砌检查井→验收1.准备工作前期调查:进场后调查施工范围内地下管线情况,摸查清楚后才能进行施工。
方位定位:根据施工图纸,进行测量放样。
并根据施工范围的地质情况、埋深、管径确定管材和一次牵引的管道长度,并设计好钻杆轨迹。
2.打导向孔首先将探测棒插入导向头内,导向头后端与钢管连接,然后用顶管机给钢管施加压力,推进导向头,将导向头打入地下;导向仪可随时接收导向头的方位与深度,顶管机可根据此信息及时旋转导向头,使导向头承时改变深度和方向,在地下形成一条直径为100mm的圆孔通道,孔道中心线即为所需敷设管道的中心线。
现行水平定向钻技术规范的对比及分析
2 适用 范围
除国 G B 5 0 2 6 8 — 2 0 0 8 适用全 国外 ,其余几个
北京市及福建省的地方标准 中均有同样规定。
3 2
非开挖技术 Ch i n a T r e n c ie h s s T e c h n o l o g y
摘
要: 随着水平定向钻进铺设技 术在 国内应 用的 日益广泛 , 现有相 关技 术规 范和标准难 以满足 实际
需要 。 本 文对现行非开挖定 向钻管道铺设相关规 范进行 了对 比和分析 , 并对我 国定 向钻技术规范的编制提 出
了粗 浅 的建 议 。
关键词 : 水平定向钻进 、 规范、 管材
1 9 8 6 年, 我国第一次在石油管道穿越黄河工程 中使用非开挖法定 向钻法。随着非开挖定 向钻管道 铺设施工在我国的大量展开 ,急需编制相应的技术
标准均为地方标准 , 仅适用于相应的省( 市) 。国标 G B 5 0 2 6 8 适用 于给水排水 , 上海水务局标准仅适用 于排水 , 上海、 福建及北京标准则适用 于各种地下 管线。 国标及北京标 准仅适用于非开挖定 向钻 的施 工及验收 ,而福建及上海地方标准则适用于设计 、 施工及验收 。因此 , 福建及上海地方标准对定向钻 施工 的工程勘察 、 现状管线探测 、 新建管线路 由勘
发 布 时 间 2 0 0 8 . 1 0 . 1 5 2 0 0 8 . 0 8 . 2 9 2 0 0 8 . 5 . 1 0 2 0 l O . 9 . 1 4 2 0 0 6 . 8 2 0 0 1
及 P E管 。 《 给水 排水管道 施工及 验 收规范 》
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术定向钻是一种非常有效的穿越管道的技术,可以用于在地下布置管道时,避开已有的管线,同时可以提高施工的效率和精度。
然而,定向钻穿越管线需要注意的问题比较多,其中之一就是如何对管线进行保护。
传统的管线防护材料最常用的就是混凝土,但这对定向钻来说不太实用,因为它需要施工现场的及时性、协调性和灵活性,所以管线防护材料需要具备这些特性,同时还需要保证管线的完整性和安全性。
因此,近年来,玻璃钢防护管越来越受到重视和应用。
玻璃钢防护管又称为玻璃纤维增强塑料管材,因其优异的性能,被广泛用于工业领域,如溶液输送、海水输送、化学品输送等。
它有以下特点:1. 耐腐蚀,能在酸、碱、盐等恶劣环境下长期使用。
2. 抗压能力强,可抵御外力冲击,不会破裂或变形。
3. 寿命长,可回收再利用,符合环保要求,也可以节约成本。
在定向钻穿越管线中,玻璃钢防护管可用于对管线进行保护,确保不会受到钻头和钻碎的损坏。
其适用于各种管线,如天然气、石油、电信等,可以减轻许多施工难度,同时保障管道工程的安全。
当然,对于不同类型的管线,可能需要采用不同的玻璃钢防护管。
例如,对于油气管线,需要选用能够防止静电积聚的玻璃钢防护管,能够保证操作员的安全。
另外,在施工时也需要注意,要避免在管道移位或沉陷时,管线掉入玻璃钢防护管的缺陷,应在管线上加设支架。
综合来看,定向钻穿越管线玻璃钢防护技术,可以提高施工效率和精度。
玻璃钢防护管具备耐腐蚀、抗压性能强和寿命长等特点,可应用于各种管线的保护工作中,但需要注意在选择时,要根据管线的类型和用途进行选择,并按照施工要求进行操作,以确保施工的安全和高效。
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术
定向钻穿越管线是一种常见的施工技术,用于在不破坏地面和管线的情况下,沿着预
定的路径穿越地下管道。
在这个过程中,为了保护管线免受损坏,常常需要使用管线防护
技术,其中一种就是玻璃钢防护技术。
玻璃钢材料是一种具有优良性能的复合材料,由玻璃纤维和树脂复合而成。
它具有质轻、高强度、抗腐蚀等优点,非常适合用于管线的防护。
在定向钻穿越管线时,可以使用
玻璃钢制作管线套管,将其安装在管线周围,起到防护的作用。
玻璃钢防护技术能够有效地保护管线免受地下工程施工过程中可能引起的损害。
玻璃
钢材料具有很高的强度,能够承受一定的外力冲击,避免破坏管线。
玻璃钢材料具有优良
的耐腐蚀性能,不会被孔隙水、土壤酸碱等腐蚀介质侵蚀,能够保证管线的长期使用。
玻璃钢材料的制作工艺也非常灵活,可以根据实际需要制作各种形状和尺寸的管线套管,适应不同管径和不同环境条件下的应用。
而且,玻璃钢材料具有重量轻、安装便捷等
优点,对地下工程施工来说也是非常实用的。
玻璃钢防护技术也存在一些问题和挑战。
玻璃钢材料的制作和安装工艺相对复杂,需
要专业的技术人员进行操作,增加了施工的难度和成本。
玻璃钢材料的价格相对较高,导
致使用该技术的工程项目成本较高。
玻璃钢材料的使用寿命相对较短,可能需要定期更换,增加了维护成本和周期。
玻璃钢防护技术是一种有效的管线防护方法,在定向钻穿越管线等工程施工中得到了
广泛应用。
随着技术的不断进步,相信这种技术将会进一步完善和提升,为地下管线的安
全施工提供更好的保障。
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术
浅谈定向钻穿越管线玻璃钢防护技术定向钻穿越管线是现代建设中常用的一种技术,但是在其过程中,管线的保护问题也是一个非常重要的问题。
因此,针对这个问题,我们可以采取一些措施,比如采用玻璃钢防护技术来保护管线。
一、定向钻技术的优势和挑战定向钻技术是一种在地下进行的施工方法,其最大优势在于不破坏地面和地下管线。
因此,它成为了近些年来很多城市建设中采用的主要方式,特别是在城市管理、城市建设和基础设施领域。
与其他施工方式相比,定向钻技术具有以下优势:1. 定向钻技术可以应对各种地质环境。
在地面道路、河流和建筑物等复杂的地质环境下,定向钻技术可以根据不同情况调整钻机的方向和角度,达到较好的施工效果。
2. 定向钻技术可以满足复杂管道的施工要求。
现代城市中的管线类型和规模多样,不同材质、不同口径、不同用途的管线需求都可以通过定向钻技术来实现。
3. 定向钻技术可以节约人力、物力和财力。
定向钻技术可以大幅度减少地面开挖量和破坏区域,节省了大量的人力、物力和财力。
但是,定向钻技术也存在一些挑战。
比如,在定向钻过程中,地下管线的安全是一个十分关键的问题。
在直径较大、材质较脆弱的管道上施工或基础图纸产生偏差等问题,容易导致管道被切断、垮塌等事故的发生。
因此,在进行定向钻施工时,保护管道安全是一个非常重要的问题。
二、玻璃钢防护技术的优势为了解决定向钻过程中管线的保护问题,我们可以采取一些措施来保障管线的安全。
其中,一种比较常用的方法是采用玻璃钢防护技术。
玻璃钢是由无机玻璃纤维和化学成分形成的复合材料,具有轻质、高强度、防腐蚀等优点。
1. 抗压性能好玻璃钢材料具有较高的硬度和强度,可以承受较重的压力。
在定向钻过程中,因为受到地质条件和其他环境因素的限制,容易发生压力卡钻等问题。
采用玻璃钢防护技术,可以保护管道不受外力破坏。
2. 具有良好的耐腐蚀性玻璃钢材料具有良好的耐腐蚀性,可以抵御一些化学物质的侵蚀,避免与外界环境产生化学反应。
浅析油气管道定向钻穿越技术
浅析油气管道定向钻穿越技术摘要:定向钻穿越技术是油气管道非开挖技术中发展较成熟、应用最广泛的技术之一,具有敷管精度高、施工周期短、综合效率高、环境影响小等众多技术优点。
本文对油气管道定向钻穿越技术的适用条件及主要设计参数的确定作了简要分析,以期从设计的角度,合理开展定向钻穿越的有关设计。
关键词:油气管道定向钻穿越应力校核1 引言定向钻穿越是采用水平定向钻机按照既定的设计线位,从障碍物下方进行导向钻孔,再由扩孔钻头对导向孔进行扩孔成洞,然后回拖预制好的管段通过障碍物的一种非开挖管道安装施工技术。
定向钻穿越技术具有导向精度高、管道埋深大、施工周期短、综合效率高、环境影响小等众多优点[1],已逐渐发展成油气管道水域穿越非开挖方式当中的首选技术。
2 定向钻穿越技术的适用条件2.1地层条件地层中钻孔的成孔性是定向钻能否敷设穿越管段的关键。
定向钻穿越适用地层主要为粘土层、粉土层、粉细砂层、中砂层、泥岩层、软岩层等易成孔的稳定地层,不宜在卵石层、松散状砂土层、粗砂层、砾石层、破碎岩石层及岩溶发育中等或较高岩石层中穿越,当主穿越层为适宜地层,两侧为卵石层、砾石层和破碎岩石层等不良地层时,可采取套管隔离、注浆固结、开挖换填等改良措施后使用定向钻穿越技术敷设管道[2-3]。
2.2场地条件2.2.1出入土点高差定向钻穿越出、入土点高差不宜过大。
出、入土点高差过大存在如下风险[4]:1)高程低的一侧泥浆压力过大,可能出现冒浆现象;2)孔内泥浆分布不均,较高一侧泥浆含量少,在回拖过程中管道无法悬浮在孔内,管底和孔壁发生硬性摩擦,易损坏管道防腐层。
2.2.2道路依托定向钻穿越出、入土点附近应有宽度不小于4m的道路,以满足定向钻机、泥浆系统、钻具等设备及材料的进场要求。
2.2.3入土侧场地定向钻入土侧应有足够布设钻机、泥浆池的场地。
定向钻钻机布设场地地基承载力应满足施工要求,必要时需对钻机布设场地进行地基加固。
2.2.4出土侧场地定向钻出土侧场地应平坦开阔,应能满足穿越管段的组焊预制,同时还应有不小于30m×30m的钻具操作场地。
PE管水平定向钻穿越深度的探讨
PE管水平定向钻穿越深度的探讨关键字:天然气,水平定向钻、PE管、穿越深度、最大竖向变形1、概述在城市天然气工程设计中,由于天然气为新型能源,在原来的城市规划中并未考虑燃气管道的管位,所以天然气管道沿道路敷设时, 需要穿越的道路通常己经通车。
传统的开挖直埋方式显然会对道路交通造成影响,所以越来越多的工程采用水平定向钻方式穿越道路①。
水平定向钻穿越的管材可以采用钢管和PE管,考虑到经济、布管和施工条件等因素,通常采用PE管进行穿越敷设。
城市道路下方管线极其复杂,定向钻穿越时往往会与现有管线交叉,为满足规范规定的安全间距要求,穿越深度的选取就非常重要。
在《聚乙烯燃气管道工程技术规程KJJ63-2006中,对于开挖PE 管埋设的最小覆土厚度有明确的规定,在车行道下时,不得小于0.9m②。
而在《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》中提到水平定向钻最小覆土深度应符合各行业的标准的要求,当木行业标准无特殊要求时,最小覆土厚度应符合表2的规定③。
满足规范的要去。
那么,穿越的最小的埋深己经可以确定,而穿越的最大埋深怎么确定呢?众所周知,管道埋在土壤里会受到上方土壤自重的压力,以及道路上驶过的重车的压力,甚至在道路修复或拓宽工程中,会有起重车这样超重卡车长时间滞留在道路上,所以穿越深度越大,承受的上方的土壤重量和荷载也会越大。
本文旨在探究各个口径的PE管穿越深度与其最大竖向变形的关系,为工程设计及施工提供一定的帮助。
2、计算参数及公式2丄计算参数1) D 管道外径0.063-0.315m2) Ed 土壤变形模量4.59M06P3) 土壤重18.5kN/m3 (最不利考虑)4) C荷载系数1.22.2计算公式(1)土荷载F二C HDF--每延米管道上管顶竖向土压力标准值,KN/m (2.2.1) H- 一管顶到地面的距离,mD—管道外径,m(2)地而荷载④qk=P/ (C+2Htan30°) (D+2Htan30°) (2.2.3)qk—地面车辆荷载传递到管顶的竖向压力标准值,KN/m2 P—单个轮的压力,取98KNC-一汽车轮胎在行车方向的着地长度,取0.2m D-—汽车轮胎宽度,取0.6m(3)最大竖向变形Wd,max=DIKb (F十屮qkD) / (8Sp+0.061Ed)⑤ (2.2.3)Wd.max ---聚乙烯管道的最大竖向变形,mm Wd,max^0.05D DI —变形滞后效应系数,取1.0 Kb ―管道变形系数,取0.096屮- 一准永久值系数,取0.5 Sp-—管材环刚度(N/mm2),取0.008 N/mm23、计算结果根据上述公式及参数,将各数值代入至相应的公式中,计算结果见表2:由上表可以得出,管道的竖向变形量随着深度的增加而增大,在埋深7米和8米之间会达到管道的最大竖向变形量,而且各个口径的管道几乎是一样的,由此可知,PE管水平定向钻穿越城市道路的最大埋深应为7米,在某些二级公路或者重车较少的路段埋深可以设计为8米。
定向钻穿越管材比较
钢管和聚乙烯管应用于水平定向钻穿越的比较作者:孙中飞蔡…文章来源:中国市政工程华北设计研究总院点击数:更新时间:2013-9-7 16:49:15 摘要:从管材性能、穿越曲线、管道受力等方面对钢管和聚乙烯管应用于水平定向钻穿越进行了比较。
在城市内小型穿越工程中采用聚乙烯管能减小穿越长度、降低工程造价、缩短施工期,但在穿越距离较长或穿越深度较深时,为了保证穿越管道的稳定性,应谨慎使用聚乙烯管。
关键词:钢管;聚乙烯(PE)管;水平定向钻穿越Abstract: Steel pipe and PE pipe for horizontal directional drilling crossing are compared in terms of material performance,crossing curve,pipeline stress and so on.In small-scale crossing projects in cities,use of PE pipe can reduce the crossing length,decrease the construction cost and shorten the construction period,however PE pipe should be carefully used to ensure the stability of crossing pipeline when the crossing distance is long,and the crossing depth is deep.Key words: steel pipe;PE pipe;horizontal directional drilling crossing早期的定向钻穿越管道都采用钢管,近些年随着聚乙烯材料技术的不断发展和高密度聚乙烯管材的普及应用,在中压燃气管道定向钻穿越工程中选用PE管的比例在逐年增加[1-2]。
定向钻进铺设PE管在铁路给水中的运用
定向钻进铺设PE管在铁路给水中的运用摘要:介绍了采用定向钻进技术铺设PE管道的优越性及施工方法,结合一些施工实例,介绍了定向钻进技术铺设PE管道给水施工中的一些施工经验和注意事项。
关键词:定向钻进;PE管材;给水施工新技术、新管材在给水系统越来越多的运用,给施工带来极大的便利,近年我段多次在铁路站区内采用定向钻进铺设PE给水管道,对铁路的运输生产安全起到了极大的保障作用。
1 定向钻进铺设PE管道的优越性定向钻进是不开挖,采用水平钻机,利用定向导航技术,按指定路径、指定深度钻进的一种非开挖施工铺设管道的新施工技术。
在城市主干道上、铁路站区内、交通繁忙区域施工管路时,在管线穿越铁路、大型障碍时,采用定向钻进铺设管线具有无法比拟的优越性,其施工进度快,对其它外部环境干扰小,可以节约大量由于开挖而发生的破道费及铁路扣轨费用,安全可靠性高。
定向钻进技术在铁路站区内施工,对运输生产基本无干扰,快速、安全。
PE管材是近几年大量采用的新型给水管材,其特点是:(1)PE管道连接采用热熔、电熔连接,实现了接口与管材一体化,可有效抵抗内压力产生的环向应力及轴向的抗冲应力,其接口强度高于管材自身强度,抗拖拉能力强。
(2)高韧性。
PE管断裂伸长率一般超过350%,强度高,耐扭曲,对管基不均匀沉降的适应力非常强,抗震性能优良。
(3)摩擦系数低,穿管时阻力小。
(4)耐磨性能优异,相同条件下耐磨性是钢管的4倍。
(5)优良的挠性,容易弯曲,可弯曲铺设,代替弯头,弯曲半径可以小到管径25倍以上。
(6)抗应力开裂性优良,抗刮伤能力强。
PE管的高柔韧性、抗拖拉能力强、耐磨损及阻力小的特点特别适合非开挖施工如顶管、衬管、定向钻进技术铺设,是一些不允许开挖的场所唯一的选择。
定向钻进铺设管道使用PE管,钻进设备可在地面直接钻进,不用开挖作业坑。
由于PE管弯曲度高,可替代弯头,在钻进施工中,遇有障碍物或需转弯,可一次性连续施工完成,不必向顶管那样需要多段施工,PE管道可以在地面全部连接好,一次性铺完。
穿越用钢管选择方案
穿越用钢管选择方案1. 引言在进行穿越工程时,选择合适的钢管材料是非常关键的。
钢管作为一种常见的建筑材料,在穿越工程中扮演着重要的角色。
本文将介绍几种常见的穿越用钢管材料,并对它们的特点进行比较,帮助读者选择合适的方案。
2. HDPE钢丝网增强硅芯管HDPE钢丝网增强硅芯管是近年来在穿越工程中较为常见的一种材料。
它采用高密度聚乙烯(HDPE)作为外层管材,内部则加入了钢丝网和硅芯管。
这种材料结构使得管材具有较高的强度和刚度,能够承受较大的外部压力和力矩。
另外,HDPE钢丝网增强硅芯管还具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和耐倒塌性能。
然而,HDPE钢丝网增强硅芯管也存在一些不足之处。
首先,由于其内部存在硅芯管,管道内径较小,这可能导致施工时的流量限制。
其次,HDPE钢丝网增强硅芯管在环境温度较高情况下,易发生热膨胀,需要注意管道的热膨胀补偿措施。
3. 镀锌钢管镀锌钢管是一种常见的穿越用钢管材料。
它采用普通碳素钢管作为基材,经过热浸镀锌处理。
镀锌层能够起到保护钢管不被腐蚀的作用,从而延长钢管的使用寿命。
镀锌钢管具有良好的韧性和强度,能够承受较大的压力和力矩,适合用于一些较大的穿越工程。
然而,镀锌钢管在使用过程中也存在一些问题。
首先,由于热浸镀锌过程中的高温处理,会使得钢管表面产生氧化皮,影响了管道的表面质量。
其次,钢管在使用过程中,如果遇到较大的冲击,镀锌层可能会发生剥落,导致钢管锈蚀。
4. 玻璃钢管玻璃钢管又称为复合材料管,是一种由玻璃纤维和环氧树脂组成的管材。
玻璃钢管具有重量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性能好等特点。
对于一些特殊的穿越工程,如海底穿越、化工厂穿越等,玻璃钢管是一个理想的选择。
然而,玻璃钢管也存在一些问题。
首先,制造玻璃钢管需要较为复杂的工艺和设备,使得其制造成本相对较高。
其次,玻璃钢管在极端温度环境下,可能会发生热胀冷缩,需要进行合适的热膨胀补偿措施。
5. 钢塑复合管钢塑复合管是近年来发展起来的一种新型穿越用钢管材料。
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钢管和聚乙烯管应用于水平定向钻穿越的比较
作者:孙中飞蔡…文章来源:中国市政工程华北设计研究总院点击数:更新时间:2013-9-7 16:49:15 摘要:从管材性能、穿越曲线、管道受力等方面对钢管和聚乙烯管应用于水平定向钻穿越进行了比较。
在城市内小型穿越工程中采用聚乙烯管能减小穿越长度、降低工程造价、缩短施工期,但在穿越距离较长或穿越深度较深时,为了保证穿越管道的稳定性,应谨慎使用聚乙烯管。
关键词:钢管;聚乙烯(PE)管;水平定向钻穿越
Abstract: Steel pipe and PE pipe for horizontal directional drilling crossing are compared in terms of material performance,crossing curve,pipeline stress and so on.In small-scale crossing projects in cities,use of PE pipe can reduce the crossing length,decrease the construction cost and shorten the construction period,however PE pipe should be carefully used to ensure the stability of crossing pipeline when the crossing distance is long,and the crossing depth is deep.Key words: steel pipe;PE pipe;horizontal directional drilling crossing
早期的定向钻穿越管道都采用钢管,近些年随着聚乙烯材料技术的不断发展和高密度聚乙烯管材的普及应用,在中压燃气管道定向钻穿越工程中选用PE管的比例在逐年增加[1-2]。
本文从管材性能、穿越曲线、管道受力方面对钢管和PE管应用于穿越工程进行比较。
1 管材性能
目前城市中压燃气管道穿越工程选用的钢管有无缝钢管和焊接钢管两类:无缝钢管一般选用GB/T 8163-2008《输送流体用无缝钢管》,材质为20号钢;焊接钢管一般选用GB/T 3091-2008《低压流体输送用焊接钢管》,材质为Q2358。
聚乙烯管一般选用GB l5558.1-2003《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第1部分:管材》,材质分别为PEl00和PE80,标准尺寸比为SDRll。
钢管在使用期限内各项性能指标保持不变,钢管管材性能见表1。
聚乙烯是无极性的饱和脂肪烃长链聚合物,因此聚乙烯管与钢管管材性能指标完全不同。
由于聚乙烯材料的蠕变与应力松弛特性,使聚乙烯的强度是时间的函数,单纯材料的力学性能数据对实际工程没有指导意义。
长期静液压强度、耐快速裂纹扩展和耐慢速裂纹增长是聚乙烯材料的最关键三项力学性能指标。
聚乙烯管管材性能见表2。
从管材性能分析,钢管的抗拉强度、屈服极限高,因而管道抗外力破坏、抗扭曲能力强;聚乙烯管强度低,但使用寿命长,且优异的耐快速、慢速裂纹扩展性能保证了城市中压燃气管道的安全性。
同时聚乙烯管道断裂延长率非常高,使得管材具有非常优异的柔韧性,良好的柔韧性也使聚乙烯管道具备了优良的抗划痕能力、抗不均匀沉降及抗震性。
另外聚乙烯材料特性还决定了它具有优良的耐腐蚀性[3]。
2穿越曲线
2.1 影响因素
影响管道穿越曲线的因素可分为客观条件因素及设计参数因素。
客观条件因素即穿越目标的实际状况,包括道路、河流等的宽度和深度、地下障碍情况、地质条件及周围地形条件等不可改变因素。
设计参数因素即入土点及出土点的位置和角度、管材选取、弹性敷设管段曲率半径等可变参数。
2.2穿越曲线设计
当穿越位置确定后,管道理想穿越曲线仅与设计参数有关。
下面假定某穿越目标宽度为40 m,不考虑地下障碍及地质条件,穿越管道公称直径为200 mm,分别设计理想穿越曲线。
①曲率半径
穿越管道弹性敷设段曲率半径主要取决于穿越管道材质。
钢管:GB 50423--2007《油气输送管道穿越工程设计规范》第5.1.2条规定,采用弹性敷设时,穿越管段曲率半径不宜小于1500倍钢管外径,且不应小于1 200倍钢管外径。
那么采用钢管穿越时,钢管外径为219 mm,最小曲率半径为262.8 m。
聚乙烯管:CJJ 63-2008《聚乙烯燃气管道工程技术规程》第6.1.3条规定,聚乙烯管道敷设时,管道允许曲率半径不应小于25倍公称直径。
在实际穿越过程中管道曲率半径取决于钻杆的曲率半径。
假设选用钻杆外径为66.68 mm,参照钢管弹性敷设曲率半径要求,则钻杆的最小曲率半径为80.02 m。
那么采用聚乙烯管穿越时,管外径为200 mm,最小曲率半径为80.2 m。
②入土点、出土点
假定穿越段两侧地形条件良好,任意选取(实际工程应根据穿越管道周围地形确定)。
③入土角、出土角
入土角为9°,出土角为6°。
④理想穿越曲线
根据上面确定的设计参数,绘出钢管理想穿越曲线见图l,聚乙烯管理想穿越曲线见图2。
图l、2中,h为穿越深度,单位为m。
穿越长度计算见式(1):
L=L1+L2+L3+L4+L5 (1)
式中L——穿越长度,m
L1——入土直管段水平长度,m
L2——入土端弹性敷设曲线水平长度,m
L3——水平直管段长度,m
L4——出土端弹性敷设曲线水平长度,m
L5——出土端直管段水平长度,m
采用钢管和聚乙烯管时穿越长度和深度见表3。
对比上述两条穿越曲线图和表3,得知采用钢管穿越比采用聚乙烯管穿越的穿越长度长59.91m,穿越深度深2.21 m。
这主要是因为钢管弹性敷设曲率半径大,从而导致其L2和h增大,而h变大又直接导致L3变大。
3管道受力分析
3.1 管道回拖力
管道回拖力是管道在回拖过程中产生的摩擦阻力、局部阻力等的组合力[4-5]。
由于钢管管材抗拉强度大,管道本身能承受较大的回拖力,因此采用钢管能够穿越较宽的障碍,目前最长可一次穿越1500m。
由于聚乙烯材料强度低,管道本身不能承受太大的回拖力,穿越长度受到限制。
CJJ 63-2008《聚乙烯燃气管道工程技术规程》中规定聚乙烯管承受的最大拖拉力为:
经计算,外径为200 mm的SDRll聚乙烯管能承受的最大允许拖拉力为54.5 kN.GB 50423-2007《油气输送管道穿越工程设计规范》中穿越管段实际回拖力(管段不充水回拖时)计算公式:
穿越管段回拖时,最大回拖力应按计算值的1.5~3倍选取。
由式(3)反算回拖长度:计算回拖力范围为18~36 kN,摩擦系数取0.3,聚乙烯管外径为200 mm.管内径为l 63.6 mm,泥浆密度取l.2 t/m3,管道擘厚取l 8.2 mm,聚乙烯管材密度取0.94 t/m3,粘滞系数取0.03,经计算,聚乙烯管的最大穿越回拖长度为l77~355 m。
3.2管道径向稳定性
GB 50423-2007《油气输送管道穿越工程设计规范》中给出了穿越管道(钢管)径向屈曲失稳校核公式:
一般城市内定向钻穿越深度不会太深,按照30m深度校核计算:钢管外径为219mm
壁厚为6mm,屈服极限为245 MPa,钢管椭圆度为0.5%,则P s计算值为0.507 MPa,F d p yp计算值为11.22 MPa,满足式(4)要求,穿越钢管不会出现径向屈曲失稳。
CJJ 63-2008《聚乙烯燃气管道工程技术规程》中对管道径向屈曲失稳没有加以规定。
由于聚乙烯管材为弹性材料,管道弹性变形临界压力和穿越管段所能承受的极限外压力不能按照GB 50423—2007中的数据选取,因此聚乙烯管道径向屈曲失稳也不能采用校核钢管的公式进行校核。
从工程实例来看,采用聚乙烯管穿越城市道路的穿越深度一般在6~8 m,某工程采用聚乙烯管穿越河流深度达到了l7.6 m[1],该穿越管段在实际运行中尚未发现问题。
由于无法实际测量穿越管段的椭圆度,因此目前还没有这方面的相关数据供参考。
4结语
①在城市内小型穿越工程中采用聚乙烯管相对钢管能减小穿越长度,进而降低工程造价,缩短施工期。
但在穿越距离较长或穿越深度较深时,为了保证穿越管道的稳定性,应谨慎使用聚乙烯管,必要时还应经过专家论证。
②目前国内还没有针对聚乙烯管定向钻穿越的设计与施工规范,类似管道径向失稳的计算尚无依据,只能靠经验判断采用聚乙烯管穿越的可行性。
建议相关部门尽快制定颁布相关标准规范,为专业设计和施工提供规范依据。
参考文献:
[1] 苏琪.水平定向钻进技术在城镇燃气管道的应用[J].煤气与热力,2011,3l(2):A39-A42.
[2] 于文才.聚乙烯(PE)管应用于定向钻的探讨[J].上海煤气,2006(5):l6-l7.
[3] 马长城,李长缨.城镇燃气聚乙烯(PE)输配系统[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:20-42.
[4] 洪国.燃气用PE管水平定向钻进若干问题探讨[J].煤气与热力,2009,29(6):A30-A33.
[5] 洪国.CJJ 63-2008中PE管最大拖拉力公式的修正[J].煤气与热力,2011,31(11):A07-A09.
本文作者:孙中飞蔡美婷宋晞明杨颖李洋马俊峰
作者单位:中国市政工程华北设计研究总院天津生态城能源投资建设有限公司。