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摘要：

目前地下中低壓燃氣管道大部分采用PE管材，且基本是開挖鋪設的施工工藝，但在鋪設過程中因會遇到障礙物、市政不允許開挖等而無法直接開挖鋪設，目前國內(nèi)一般采用的是定向穿越（非開挖）的方式完成管道的鋪設。針對鋪設的施工工藝、施工過程中的重點和難點逐一分析，重點強調(diào)管道的標志標示以及竣工資料的重要性，同時分析了幾臺儀器檢測定向穿越管道的情況，提出在示蹤線完好的情況下，建議使用RD8000和探地雷達結(jié)合的方式檢測管道走向，在滿足開挖、停氣、開孔等前提條件下，使用高精度管線儀能最準確直觀地檢測到管線走向。

關鍵詞：

燃氣；定向穿越；運營管理

0引言

天然氣作為綠色能源已經(jīng)被廣泛使用。燃氣管網(wǎng)是城市能源輸送的基礎和保障，準確的管道平面位置和埋深是燃氣公司運營管理、建立GIS系統(tǒng)的重要信息。燃氣的供應有多種方式，可以瓶裝、車載、管輸?shù)?。城市的發(fā)展與燃氣的需求息息相關，必然與燃氣管道的數(shù)量（公里數(shù)）成正比。在城市錯綜復雜的城市管網(wǎng)中，大部分采取直接開挖鋪設的方式，燃氣管網(wǎng)更多的是采取PE材質(zhì)的管道。在燃氣管網(wǎng)開控鋪設工程中，必然存在交叉等無法開挖鋪設的問題，所以定向穿越就成為了城市地下管道鋪設的另一種方式。本文對PE管的定向穿越的設計提出一些基本要求，并分析定向穿越管道在施工中應該注意的一些細節(jié)問題，按要求做好竣工資料以及驗收通氣工作。在定向穿越管道投入運行后，對它的維護管理要求更高。本文特別強調(diào)了在城市燃氣管網(wǎng)的維護管理中針對定向穿越管道的一些經(jīng)驗要求，以確保管網(wǎng)的安全穩(wěn)定連續(xù)運行，同時重點介紹了RD8000、地下（PE）管線探測儀、探地雷達、高精度管線探測儀等幾種儀器的原理。通過對幾臺儀器探測管線的走向情況進行分析對比，總結(jié)各種儀器的優(yōu)點和缺點，為以后定向穿越管道的運營管理提供經(jīng)驗支持。

1燃氣PE管定向穿越設計與施工

1.1定向穿越設計基本要求

（1）施工單位應對穿越段進行詳細勘察，根據(jù)勘查資料制定施工方案。當滅火器管線與其他專業(yè)管線交叉時凈距不宜＜1m。

（2）施工單位應根據(jù)計算回拖力選擇相匹配的鉆機；聚乙烯管道的最大拖拉力應按下式計算：F=15DN/SDR式中：F為最大拖拉力，N；DN為管道公稱直徑，mm；SDR為標準尺寸比。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇有效的控向系統(tǒng)與傳感器；合理確定鉆進液粘度及泥漿配比。PE管彈性段的曲率半徑不應＜200倍的管材外徑。

（3）穿越段管道予制宜按設計長度全線焊接，應采用全自動焊機熱熔對接連接，按要求進行100%焊縫檢驗。

（4）管道回拖前應對焊接完成的管段按要求進行強度試驗。管道回拖時，應將管道放在滾輪管架上，以避免損傷管道，滾輪架應有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。管道回拖時，應先拖出3~5m進行檢驗，確認管道外表面劃痕深度＜壁厚10%以內(nèi)，方可繼續(xù)進行回拖作業(yè)。

（5）定向鉆入鉆角宜為8～18°，出鉆角宜為4～12°，應根據(jù)穿越長度、管段埋深和彈性敷設條件確定。入鉆之后的直線段應＞1根鉆桿長度，定向鉆1次拖拉長度不宜＞200m。

（6）管道回拖后，入、出土點兩端管道應出地面2～3m，并將管道放置24h以上，待管道在穿越過程中的拉伸應力充分釋放后，方可與埋地管道連接。

（7）管道鉆進、回拖中，應實時記錄鉆進軌跡、鉆進液量、回拖過程中的回拖力、扭矩、回拖速度等數(shù)據(jù)，并附于竣工資料中。

（8）聚乙烯管非開挖穿越鐵路、主要干道，應采用鋼管作套管保護，但經(jīng)鐵路、道路所屬部門同意后，可不加套管。鋼套管應采用3層PE防腐，鋼套管之間的對接焊縫應采用聚乙烯熱收縮套防腐，套管內(nèi)的聚乙烯管應設專用管架等措施，以避免聚乙烯管體及外表面損傷。套管內(nèi)徑在穿越公路時應比燃氣管道外徑大100mm，穿越鐵路時應比燃氣管道外徑大300mm。

1.2定向穿越其他要求

在施工過程中，除滿足設計的基本要求外，為了以后的定向穿越管道的維護和運行，需要滿足如下一些要求：

（1）通常頂管深度＞5m就很難探測到具體的位置，因此出入土點的位置非常關鍵，因此要求在入、出土點以及路面上做好標志標識，安裝頂管標志牌，以確定具體的位置。

（2）標志標識會因為路面的改變或長期的磨損而失去參考意義，因此在條件允許的情況下，在出入土點放置示蹤球確定位置，有效期可長達25a。

（3）竣工資料中必須要有定向穿越管道的剖視圖和平面圖，并且要求為施工過程中控向儀點對點連接成的圖形，而且接連點不應＞5m。完善竣工資料是便于定向穿越管道投入運營后的維護管理，地下管線錯綜復雜、需要精細化的管理來確保運營安全。

（4）PE管不導電、不導磁，很難通過儀器探測，因此在定向穿越的同時要用示蹤線，示蹤線應為＞10mm2的YJV實心線。

2定向穿越管道的運營管理

城市燃氣管網(wǎng)中，穿越河流、躲避障礙物等定向穿越管道占比大。定向穿越因其管道深、走向不清晰、路由難界定等因素使得在運營管理上有一定的難度，因此，定向穿越管道除在施工上要求比較高外，還要特別針對在投入運行前的工程驗收把關，確保安全投運。同時在日常巡檢中要增加頻率和探測，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，第一時間即采取應急方案處理險情。另外在需要準確獲取走向信息的時候，要利用多臺儀器檢測，綜合考慮管線走向。

2.1定向穿越管道工程驗收

施工單位在完成定向穿越管道施工后，連同其管道的施工資料一并提交至工程部，由工程部匯同監(jiān)理、施工單位一同對工程實行預驗收，驗收合格后下達接駁通知單至運營部，由運營部安排人員復檢，復檢合格后并入管網(wǎng)，投入使用。復檢內(nèi)容必須包括以下內(nèi)容：

（1）資料的審核，特別是定向穿越管道的資料審核，必須為整個施工過程的記錄軌跡圖，數(shù)據(jù)清晰可靠、資料齊全。

（2）利用RD8000等儀器對定向穿越管道進行探測，兩端出入土點的走向必須清晰，信號連續(xù)，并與竣工資料圖紙吻合。

（3）路面標志標識清晰，按要求在管線上方安裝標志牌，同時出入點做明確的標識（專用于定向穿越的標志牌），并與探測信號重疊。

2.2定向穿越管道日常巡檢

定向穿越管道在工程驗收合格后由運營部安排接駁，在接駁并入原有管道后置換通氣，正式投入運營，在投入運行后必須加強對該段管道的巡檢，嚴格執(zhí)行《中低壓管網(wǎng)巡查制度》。具體巡檢方式包括普查和細查。普查主要針對定向穿越管道安全保護范圍（管道外測0.7m內(nèi)）和安全控制范圍內(nèi)（管道外測0.7~5m內(nèi)）是否有機具開挖，或者在安全控制范圍外有施工是否會影響到現(xiàn)有定向穿越管道，防止燃氣管道被挖穿。另外，要觀察定向穿越管道區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)沉降、下陷、塌方等現(xiàn)象，一旦有異常，則應馬上采取措施補救，防止拉斷管道造成泄漏事故。普查周期為每日一巡。細查主要是檢測定向穿越管道是否存在泄漏現(xiàn)象。使用甲烷氣體檢測儀檢測在定向穿越管道周圍5m范圍內(nèi)的周邊井，檢測是否發(fā)生泄漏，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，采取應急措施，防止事故擴大造成影響。一般細查周期按照定向穿越管道投用年限來分級，一般為每3個月1次，達到3級（＞13a）后要求每5d細查1次，并做好相關記錄。

2.3定向穿越管道走向檢測

城市燃氣管道投用后，因為城市發(fā)展和城市建設的需要，經(jīng)常存在開挖施工等情況，因此管線走向是否清晰非常關鍵。但定向穿越管道的定位非常復雜，尤其早期的定向穿越管道存在示蹤線中斷、資料不齊等情況，給后期的管線準確定位帶來非常大的不便。使用RD8000、地下（PE）管線探測儀、探地雷達、高精度管線探測儀等多種儀器來嘗試確定管線的走向，各有優(yōu)點和缺點。

（1）RD8000管線探測儀。利用發(fā)射一定頻率的電流在鋼管/PE管的示蹤線上，接收器在示蹤線的上方接收信號從而確定管線位置。管線走向在埋深2m內(nèi)的信號非常穩(wěn)定，定位清晰，在2~4m范圍內(nèi)信號開始浮動，不穩(wěn)定，超過4m基本不能準確定位。該儀器是通過示蹤線探測，一旦示蹤線中斷將無法探測。

（2）地下（PE）管線探測儀。利用超聲探測技術探測地下管線，向地下發(fā)出超聲波，然后采集發(fā)射波的頻率，多次重復操作后判斷地下是否存在空腔，從而確定管道位置。不需要示蹤線來探測，能判斷地下有空腔位置存在，但不能確定是否燃氣管道或其他管道，操作非常繁瑣，效果一般。

（3）探地雷達。通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時遇到存在電性差異的界面時發(fā)生反射，根據(jù)接收到電磁波的波形、振幅強度和時間的變化特征推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構、形態(tài)和埋藏深度。通過對管道與其周圍介質(zhì)的物性差異分析，設置相關參數(shù)，進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和解釋，最終定出排水管道的空間位置和埋藏深度。經(jīng)過實際驗證，探地雷達的解釋結(jié)果與工作區(qū)實際管道分布情況基本吻合。該操作比地下（PE）管線探測儀方便，且效果更明顯，與RD8000等管線探測儀一起使用時能更準確地判斷位置走向。

（4）高精度管線探測儀。在需要探測的金屬管道附近打勘探孔，將管道探測儀器的探頭放入勘探孔內(nèi)，利用電磁原理探測超常埋深地下金屬管道位置。利用高精度管線探測儀進行實際探測，結(jié)果準確可靠，燃氣管道深度探測誤差＜1.5m，水平位置探測誤差＜1.0m。10m范圍內(nèi)信號非常穩(wěn)定，能準確判斷管線位置和埋深，誤差＜1%。該探測儀探測的缺點為需要停氣，需要在定向穿越出入土位置挖開并開天窗，讓發(fā)射器進入管道內(nèi)。

3結(jié)語

定向穿越在燃氣管網(wǎng)開挖鋪設避開障礙物、穿過河流等區(qū)域經(jīng)常采取的方式。隨著城市燃氣管網(wǎng)的不斷增加，定向穿越的管道越來越多。為便于日后定向穿越管道的運行維護管理，在定向穿越工程施工階段要嚴格要求，保證圖紙資料齊全、示蹤線信號穩(wěn)定，在驗收階段要特別檢查是否標志標識清晰、管線走向清晰。城市發(fā)展下各管線單位都采取定向穿越或頂管方式避開障礙物，必然與燃氣管線交叉，此時管道的清晰定位非常關鍵，防止因其他管線施工造成燃氣管道被破壞。早期的定向穿越管道，存在資料不齊、信號不穩(wěn)定等因素，難于確定管位走向及深度，需要采用儀器檢測來判斷。在示蹤線信號沒有中斷的情況下，可以用RD8000與探地雷達結(jié)合的方式確定管線位置及深度。另外如果現(xiàn)場能達到要求，最準確的方式是使用高精密管線探測儀，通過停氣開挖出入土點并斷管推入發(fā)射器，這樣能準確判定管線位置及深度，保障管道安全穩(wěn)定運行。

作者：鐘凱 單位：廣州燃氣集團有限公司西區(qū)分公司

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