1 概述

地质情况十分复杂，在非开挖水平定向钻穿越工程中，影响PE燃气管回拖拉力的因素会因此有很多。所以，分析PE燃气管允许回拖拉力、降低钻机最大回拖拉力的途径，以及在PE燃气管允许回拖拉力条件下确定穿越段的长度，在PE燃气管水平定向钻穿越技术中，对于指导实际施工具有重要的意义。

2 PE管允许回拖拉力

表1 4种规格PE100、PE80管材允许回拖拉力

3 穿越段长度

3.1 计算拉力

回拖是PE燃气管水平定向钻穿越施工的最后一步，也是水平定向钻穿越工程最为关键的一步。钻机回拖拉力主要为克服摩擦力、泥浆黏滞力与不可预见力等。回拖过程PE燃气管受力分析见图1。由图1可知，在PE燃气管回拖过程中，PE燃气管在竖直方向上受到浮力、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、泥浆黏滞力、不可预见力。其中摩擦力主要受由浮力、自重、配重共同形成的正压力及摩擦系数的影响。虽然不可预见力不易量化，但在PE燃气管回拖过程中不可忽视。

图1 回拖过程PE燃气管受力分析

GB 50423—2013《油气输送管道穿越工程设计规范》第5.2.3条给出了钢质管道穿越段回拖时，钻机最大回拖拉力的计算式。同理，可得到PE燃气管定向钻穿越段回拖时的钻机最大回拖拉力的计算式。在PE燃气管定向钻穿越段回拖时，钻机最大回拖拉力按式（2）的计算拉力Fre的1.5~3.0倍选取［1］。

3.2 降低钻机回拖拉力的途径

①减小摩擦力。尽量使浮力与自重、配重在竖直方向上达到平衡，使得摩擦力尽量小。浮力可通过调整泥浆密度进行调节。配重可采用动态注水平衡技术进行调整，精确把握注水时机、注水量［2-3］。

②适当缩短穿越段长度。适当缩短穿越段长度可降低回拖拉力。

③降低泥浆黏滞力。泥浆能维护钻孔壁的稳定，并将钻屑携带到地表，在水平定向穿越过程中具有重要意义。可通过调整泥浆配比、选配泥浆类型、控制回拖速度、采取注水振动（由动态注水平衡技术实现）等措施降低泥浆黏滞力。

④控制不可预见力。在水平定向穿越过程中，常会出现一些突发情况，造成回拖拉力突然增大，甚至出现塌孔抱管以及卡管的情况，给水平定向穿越工程造成很大的难度和损失。因此，施工前的现场勘查、施工方案制定尤为重要。通过事前模拟分析，做好突发情况的应急处理，尽量避免突发情况的出现，有效控制不可预见力的出现。

3.3 穿越段长度

由上述分析可知，对于PE燃气管水平定向钻穿越工程，降低钻机回拖拉力最易实现的方法是调整配重。因此，笔者在不考虑不可预见力的基础上，分别在不配重、半配重、全配重的条件下，对PE燃气管水平定向钻穿越长度进行计算。配重物质为水，不配重为不向PE燃气管内注水，半配重为向PE燃气管内注入半管水，全配重为将PE燃气管内注满水。

以表1中4种规格PE管材为例，对穿越长度进行计算。以D315×28.6的PE100管材为例，由式（2）计算得到的PE燃气管的允许回拖拉力为132 kN，将132 kN作为计算拉力由式（2）~（6）可计算得到D315×28.6的PE100管材在3种配重条件下的穿越长度，见表2。PE80管材与PE100管材完全相同。

表2 4种规格PE100管材及PE80管材在3种配重条件下的穿越长度

CJJ/T 250—2016第4.3.10条2款规定，水平定向钻穿越的曲率半径不应小于PE管公称外径的500倍。由于水平定向穿越中穿越轨迹的曲率半径受入土角、出土角、最大敷管深度、穿越段长度的共同影响，因此可在表2给出的穿越长度范围内，通过调整入土角、出土角、最大敷管深度，满足CJJ/T 250—2016第4.3.10条2款的规定。

4 结语

针对水平定向钻穿越工程，介绍PE燃气管允许回拖拉力的计算方法。介绍钻机计算拉力的计算方法及降低钻机回拖拉力的途径，结合PE燃气管允许回拖拉力的计算结果，计算穿越段长度。采用CJJ/T 250—2016《城镇燃气管道穿跨越工程技术规程》提供的计算方法计算PE燃气管允许回拖拉力。降低钻机回拖拉力的途径为减小摩擦力、适当缩短穿越段长度、降低泥浆黏滞力、控制不可预见力。

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