1 概述

地質情況十分複雜，在非開挖水平定向鑽穿越工程中，影響PE燃氣管回拖拉力的因素會因此有很多。所以，分析PE燃氣管允許回拖拉力、降低鑽機最大回拖拉力的途徑，以及在PE燃氣管允許回拖拉力條件下确定穿越段的長度，在PE燃氣管水平定向鑽穿越技術中，對于指導實際施工具有重要的意義。

2 PE管允許回拖拉力

表1 4種規格PE100、PE80管材允許回拖拉力

3 穿越段長度

3.1 計算拉力

回拖是PE燃氣管水平定向鑽穿越施工的最後一步，也是水平定向鑽穿越工程最為關鍵的一步。鑽機回拖拉力主要為克服摩擦力、泥漿黏滞力與不可預見力等。回拖過程PE燃氣管受力分析見圖1。由圖1可知，在PE燃氣管回拖過程中，PE燃氣管在豎直方向上受到浮力、重力、配重作用，在沿回拖方向上受到回拖拉力的作用，在沿回拖反方向上受到摩擦力、泥漿黏滞力、不可預見力。其中摩擦力主要受由浮力、自重、配重共同形成的正壓力及摩擦系數的影響。雖然不可預見力不易量化，但在PE燃氣管回拖過程中不可忽視。

圖1 回拖過程PE燃氣管受力分析

GB 50423—2013《油氣輸送管道穿越工程設計規範》第5.2.3條給出了鋼質管道穿越段回拖時，鑽機最大回拖拉力的計算式。同理，可得到PE燃氣管定向鑽穿越段回拖時的鑽機最大回拖拉力的計算式。在PE燃氣管定向鑽穿越段回拖時，鑽機最大回拖拉力按式（2）的計算拉力Fre的1.5~3.0倍選取［1］。

3.2 降低鑽機回拖拉力的途徑

①減小摩擦力。盡量使浮力與自重、配重在豎直方向上達到平衡，使得摩擦力盡量小。浮力可通過調整泥漿密度進行調節。配重可采用動态注水平衡技術進行調整，精确把握注水時機、注水量［2-3］。

②适當縮短穿越段長度。适當縮短穿越段長度可降低回拖拉力。

③降低泥漿黏滞力。泥漿能維護鑽孔壁的穩定，并将鑽屑攜帶到地表，在水平定向穿越過程中具有重要意義。可通過調整泥漿配比、選配泥漿類型、控制回拖速度、采取注水振動（由動态注水平衡技術實現）等措施降低泥漿黏滞力。

④控制不可預見力。在水平定向穿越過程中，常會出現一些突發情況，造成回拖拉力突然增大，甚至出現塌孔抱管以及卡管的情況，給水平定向穿越工程造成很大的難度和損失。因此，施工前的現場勘查、施工方案制定尤為重要。通過事前模拟分析，做好突發情況的應急處理，盡量避免突發情況的出現，有效控制不可預見力的出現。

3.3 穿越段長度

由上述分析可知，對于PE燃氣管水平定向鑽穿越工程，降低鑽機回拖拉力最易實現的方法是調整配重。因此，筆者在不考慮不可預見力的基礎上，分别在不配重、半配重、全配重的條件下，對PE燃氣管水平定向鑽穿越長度進行計算。配重物質為水，不配重為不向PE燃氣管内注水，半配重為向PE燃氣管内注入半管水，全配重為将PE燃氣管内注滿水。

以表1中4種規格PE管材為例，對穿越長度進行計算。以D315×28.6的PE100管材為例，由式（2）計算得到的PE燃氣管的允許回拖拉力為132 kN，将132 kN作為計算拉力由式（2）~（6）可計算得到D315×28.6的PE100管材在3種配重條件下的穿越長度，見表2。PE80管材與PE100管材完全相同。

表2 4種規格PE100管材及PE80管材在3種配重條件下的穿越長度

CJJ/T 250—2016第4.3.10條2款規定，水平定向鑽穿越的曲率半徑不應小于PE管公稱外徑的500倍。由于水平定向穿越中穿越軌迹的曲率半徑受入土角、出土角、最大敷管深度、穿越段長度的共同影響，因此可在表2給出的穿越長度範圍内，通過調整入土角、出土角、最大敷管深度，滿足CJJ/T 250—2016第4.3.10條2款的規定。

4 結語

針對水平定向鑽穿越工程，介紹PE燃氣管允許回拖拉力的計算方法。介紹鑽機計算拉力的計算方法及降低鑽機回拖拉力的途徑，結合PE燃氣管允許回拖拉力的計算結果，計算穿越段長度。采用CJJ/T 250—2016《城鎮燃氣管道穿跨越工程技術規程》提供的計算方法計算PE燃氣管允許回拖拉力。降低鑽機回拖拉力的途徑為減小摩擦力、适當縮短穿越段長度、降低泥漿黏滞力、控制不可預見力。

#陝中科##非開挖##非開挖工程##燃氣管道##天然氣#