摘要：改革开放以来，我国经济发展迅速，燃气逐渐成为城市建设和居民日常生活中常用能源。燃气设计中一旦出现一些不可控的失误会给人们带来生命以及财产的威胁。为此如何做好燃气工程的设计工作十分重要。其中水平定向钻的情况会经常出现在燃气设计工作中。本文通过探讨在进行水平定向钻设计时如何对轨迹进行优化，从而得到相对合理的设计轨迹，以期燃气施工工程提供合理的参考。
关键词：燃气设计；水平定向钻；轨迹；优化；探讨
1燃气设计中水平定向钻设计的轨迹优化方法
图1为某燃气工程（管径为D508*9.5）定向钻穿越河流的纵断面轨迹方案图。从图上，我们可以看到同一项目，可做出多种方案。本文仅列其中四个方案进行说明：
方案一：假设为原始方案（基准方案）。
不可变参数为：底部直线段长度d=12米、曲率半径R=762米。
可变参数为出、入土角度（α2、α1）（主控因素1），出、入土端斜直线段长度（L2、L1），出、入土弧线段长度（S2、S1），底部直线段距离河床底部的高度（H1）（主控因素2），跨距（L）。出、入土角度均为8°，出、入土端斜直线段长度为54.9米，弧线段长度为106.4米，底部直线段距离河床底部的高度为10.85米。跨距L=332.7米。
在方案一的基础上，改变出、入土角（主控因素1），不改变底部直线段距离河床底部的高度（主控因素2）。得出方案二，具体参数如下：
方案二：出、入土角度均为10°，出、入土端斜直线段长度为20.0.米，弧线段长度为133.0米，底部直线段距离河床底部的高度为10.85米。跨距L=317.9米。
在方案一的基础上，改变底部直线段距离河床底部的高度（主控因素2），不改变出、入土角（主控因素1）。得出方案三，具体参数如下：
方案三：出、入土角度均为8°，出、入土端斜直线段长度为69.2米，弧线段长度为106.4米，底部直线段距离河床底部的高度为12.85米。跨距L=362.3米。
在方案一的基础上，既改变出入、土角（主控因素1），又改变底部直线段距离河床底部的高度（主控因素2）。得出方案四，具体参数如下：
方案四：出、入土角度均为10°，出、入土端斜直线段长度为31.5米，弧线段长度为133.0米，底部直线段距离河床底部的高度为12.85米。跨距L=339.6米。
通过分析四个方案，得出如下结论：
（1）跨距最长的为方案三，即出、入土角（主控因素1）最小，底部直线段距离河床底部的高度（主控因素2）最大的方案。
（2）跨距最短的为方案二，即出、入土角最大，底部直线段距离河床底部的高度（主控因素2）最小的方案。
（3）方案一和方案四的跨距大于方案二的跨距，小于方案三的跨距。其中，方案一的跨距小于方案四的跨距。
通过分析，我们得出如下优化方法：为了节省投资，减少工程穿越长度，最佳方案为出、入土角度选择小角度，底部直线段选用小深度，这个是最理想的方案；然而，如上是理论分析出来的情况，实际工程中，常见情况是施工场地受限的情况，这时候我们将跨距L为定值考虑。（当然L值不能无限小，跨距在选择时还应满足最小曲率半径的要求，斜直线段长度的要求等）。这种情况下我们可根据改变出、入土角（主控因素1）和底部直线段距离河床底部的高度（主控因素2）的值，以及改变底部直线段长度的值，做出多种方案。
图2列出了实际工程中某项目的优化方案，这里做一下分析。
图2某项目的优化方案示意图
本项目跨距为317.9米，为不变值。为了躲避已建雨水管道，以及防止穿越曲线段经过鹅卵石层。对曲线1方案进行了优化。
曲线1为优化前的方案，底部直线段距离河床底部的高度为10.85米，出、入土角度为10°，底部直线段长度为12米。
优化后，得出曲线2的方案，底部直线段距离河床底部的高度为6米，出、入土角度为8°，底部直线段长度为61.9米。
优化后，管道距离河床底部深度变浅了，但仍能满足《城镇燃气管道穿跨越工程技术规程》CJJ/T250–2016中燃气管道距离河床底部不小于3米的要求，同时出、入土角度在规范允许范围，出、入土端斜直线段长度也均大于10米，所有指标均能满足规范要求。
2优化注意事项
为了使得定向钻曲线符合规范的相应要求，我们在对定向钻轨迹进行优化的过程中，应注意如下几点：
（1）优化后的曲线应符合规范中曲率半径大于允许的最小曲率半径要求，通常是钢管不宜小于1500D，不应小于1200D；PE管不宜小于800D，不应小于500D（D为管道外径）；
（2）优化后的出、入土角度在规范允许范围内尽量取小角度，大角度施工难度较大。
（3）优化后的曲线底部直线段以及任何曲线上的点的埋深，都应满足相应规范的要求，如底部直线段距离河床底部不应小于3米或6米等（按不同规范要求不同）；
（4）优化后的出、入土斜直线段长度应大于10米，部分大型项目，建议应大于20米；
（5）优化后的曲线应不经过地质不良地段，与其他专业管线不出现冲突；
（6）在满足规范和后期安全使用的前提下，优化后的曲线应尽可能短。
参考文献：
［1］《城镇燃气设计规范》GB50028-2006．
［2］《城镇燃气管道穿跨越工程技术规程》CJJT250-2016．
［3］《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423-2013．
论文作者:范霁雯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/25
标签：线段论文; 跨距论文; 方案论文; 河床论文; 距离论文; 燃气论文; 角度论文; 《基层建设》2019年第20期论文;