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摘要：
目前地下中低压燃气管道大部分采用PE管材，且基本是开挖铺设的施工工艺，但在铺设过程中因会遇到障碍物、市政不允许开挖等而无法直接开挖铺设，目前国内一般采用的是定向穿越（非开挖）的方式完成管道的铺设。针对铺设的施工工艺、施工过程中的重点和难点逐一分析，重点强调管道的标志标示以及竣工资料的重要性，同时分析了几台仪器检测定向穿越管道的情况，提出在示踪线完好的情况下，建议使用RD8000和探地雷达结合的方式检测管道走向，在满足开挖、停气、开孔等前提条件下，使用高精度管线仪能最准确直观地检测到管线走向。
关键词：
燃气；定向穿越；运营管理
0引言
天然气作为绿色能源已经被广泛使用。燃气管网是城市能源输送的基础和保障，准确的管道平面位置和埋深是燃气公司运营管理、建立GIS系统的重要信息。燃气的供应有多种方式，可以瓶装、车载、管输等。城市的发展与燃气的需求息息相关，必然与燃气管道的数量（公里数）成正比。在城市错综复杂的城市管网中，大部分采取直接开挖铺设的方式，燃气管网更多的是采取PE材质的管道。在燃气管网开控铺设工程中，必然存在交叉等无法开挖铺设的问题，所以定向穿越就成为了城市地下管道铺设的另一种方式。本文对PE管的定向穿越的设计提出一些基本要求，并分析定向穿越管道在施工中应该注意的一些细节问题，按要求做好竣工资料以及验收通气工作。在定向穿越管道投入运行后，对它的维护管理要求更高。本文特别强调了在城市燃气管网的维护管理中针对定向穿越管道的一些经验要求，以确保管网的安全稳定连续运行，同时重点介绍了RD8000、地下（PE）管线探测仪、探地雷达、高精度管线探测仪等几种仪器的原理。通过对几台仪器探测管线的走向情况进行分析对比，总结各种仪器的优点和缺点，为以后定向穿越管道的运营管理提供经验支持。
1燃气PE管定向穿越设计与施工
1.1定向穿越设计基本要求
（1）施工单位应对穿越段进行详细勘察，根据勘查资料制定施工方案。当灭火器管线与其他专业管线交叉时净距不宜＜1m。
（2）施工单位应根据计算回拖力选择相匹配的钻机；聚乙烯管道的最大拖拉力应按下式计算：F=15DN/SDR式中：F为最大拖拉力，N；DN为管道公称直径，mm；SDR为标准尺寸比。根据现场实际情况，选择有效的控向系统与传感器；合理确定钻进液粘度及泥浆配比。PE管弹性段的曲率半径不应＜200倍的管材外径。
（3）穿越段管道予制宜按设计长度全线焊接，应采用全自动焊机热熔对接连接，按要求进行100%焊缝检验。
（4）管道回拖前应对焊接完成的管段按要求进行强度试验。管道回拖时，应将管道放在滚轮管架上，以避免损伤管道，滚轮架应有足够的强度、刚度和稳定性。管道回拖时，应先拖出3~5m进行检验，确认管道外表面划痕深度＜壁厚10%以内，方可继续进行回拖作业。
（5）定向钻入钻角宜为8～18°，出钻角宜为4～12°，应根据穿越长度、管段埋深和弹性敷设条件确定。入钻之后的直线段应＞1根钻杆长度，定向钻1次拖拉长度不宜＞200m。
（6）管道回拖后，入、出土点两端管道应出地面2～3m，并将管道放置24h以上，待管道在穿越过程中的拉伸应力充分释放后，方可与埋地管道连接。
（7）管道钻进、回拖中，应实时记录钻进轨迹、钻进液量、回拖过程中的回拖力、扭矩、回拖速度等数据，并附于竣工资料中。
（8）聚乙烯管非开挖穿越铁路、主要干道，应采用钢管作套管保护，但经铁路、道路所属部门同意后，可不加套管。钢套管应采用3层PE防腐，钢套管之间的对接焊缝应采用聚乙烯热收缩套防腐，套管内的聚乙烯管应设专用管架等措施，以避免聚乙烯管体及外表面损伤。套管内径在穿越公路时应比燃气管道外径大100mm，穿越铁路时应比燃气管道外径大300mm。
1.2定向穿越其他要求
在施工过程中，除满足设计的基本要求外，为了以后的定向穿越管道的维护和运行，需要满足如下一些要求：
（1）通常顶管深度＞5m就很难探测到具体的位置，因此出入土点的位置非常关键，因此要求在入、出土点以及路面上做好标志标识，安装顶管标志牌，以确定具体的位置。
（2）标志标识会因为路面的改变或长期的磨损而失去参考意义，因此在条件允许的情况下，在出入土点放置示踪球确定位置，有效期可长达25a。
（3）竣工资料中必须要有定向穿越管道的剖视图和平面图，并且要求为施工过程中控向仪点对点连接成的图形，而且接连点不应＞5m。完善竣工资料是便于定向穿越管道投入运营后的维护管理，地下管线错综复杂、需要精细化的管理来确保运营安全。
（4）PE管不导电、不导磁，很难通过仪器探测，因此在定向穿越的同时要用示踪线，示踪线应为＞10mm2的YJV实心线。
2定向穿越管道的运营管理
城市燃气管网中，穿越河流、躲避障碍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、路由难界定等因素使得在运营管理上有一定的难度，因此，定向穿越管道除在施工上要求比较高外，还要特别针对在投入运行前的工程验收把关，确保安全投运。同时在日常巡检中要增加频率和探测，一旦发现泄漏，第一时间即采取应急方案处理险情。另外在需要准确获取走向信息的时候，要利用多台仪器检测，综合考虑管线走向。
2.1定向穿越管道工程验收
施工单位在完成定向穿越管道施工后，连同其管道的施工资料一并提交至工程部，由工程部汇同监理、施工单位一同对工程实行预验收，验收合格后下达接驳通知单至运营部，由运营部安排人员复检，复检合格后并入管网，投入使用。复检内容必须包括以下内容：
（1）资料的审核，特别是定向穿越管道的资料审核，必须为整个施工过程的记录轨迹图，数据清晰可靠、资料齐全。
（2）利用RD8000等仪器对定向穿越管道进行探测，两端出入土点的走向必须清晰，信号连续，并与竣工资料图纸吻合。
（3）路面标志标识清晰，按要求在管线上方安装标志牌，同时出入点做明确的标识（专用于定向穿越的标志牌），并与探测信号重叠。
2.2定向穿越管道日常巡检
定向穿越管道在工程验收合格后由运营部安排接驳，在接驳并入原有管道后置换通气，正式投入运营，在投入运行后必须加强对该段管道的巡检，严格执行《中低压管网巡查制度》。具体巡检方式包括普查和细查。普查主要针对定向穿越管道安全保护范围（管道外测0.7m内）和安全控制范围内（管道外测0.7~5m内）是否有机具开挖，或者在安全控制范围外有施工是否会影响到现有定向穿越管道，防止燃气管道被挖穿。另外，要观察定向穿越管道区域内是否出现沉降、下陷、塌方等现象，一旦有异常，则应马上采取措施补救，防止拉断管道造成泄漏事故。普查周期为每日一巡。细查主要是检测定向穿越管道是否存在泄漏现象。使用甲烷气体检测仪检测在定向穿越管道周围5m范围内的周边井，检测是否发生泄漏，一旦发现泄漏，采取应急措施，防止事故扩大造成影响。一般细查周期按照定向穿越管道投用年限来分级，一般为每3个月1次，达到3级（＞13a）后要求每5d细查1次，并做好相关记录。
2.3定向穿越管道走向检测
城市燃气管道投用后，因为城市发展和城市建设的需要，经常存在开挖施工等情况，因此管线走向是否清晰非常关键。但定向穿越管道的定位非常复杂，尤其早期的定向穿越管道存在示踪线中断、资料不齐等情况，给后期的管线准确定位带来非常大的不便。使用RD8000、地下（PE）管线探测仪、探地雷达、高精度管线探测仪等多种仪器来尝试确定管线的走向，各有优点和缺点。
（1）RD8000管线探测仪。利用发射一定频率的电流在钢管/PE管的示踪线上，接收器在示踪线的上方接收信号从而确定管线位置。管线走向在埋深2m内的信号非常稳定，定位清晰，在2~4m范围内信号开始浮动，不稳定，超过4m基本不能准确定位。该仪器是通过示踪线探测，一旦示踪线中断将无法探测。
（2）地下（PE）管线探测仪。利用超声探测技术探测地下管线，向地下发出超声波，然后采集发射波的频率，多次重复操作后判断地下是否存在空腔，从而确定管道位置。不需要示踪线来探测，能判断地下有空腔位置存在，但不能确定是否燃气管道或其他管道，操作非常繁琐，效果一般。
（3）探地雷达。通过发射天线向地下发射高频电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。通过对管道与其周围介质的物性差异分析，设置相关参数，进行数据采集，经过数据处理和解释，最终定出排水管道的空间位置和埋藏深度。经过实际验证，探地雷达的解释结果与工作区实际管道分布情况基本吻合。该操作比地下（PE）管线探测仪方便，且效果更明显，与RD8000等管线探测仪一起使用时能更准确地判断位置走向。
（4）高精度管线探测仪。在需要探测的金属管道附近打勘探孔，将管道探测仪器的探头放入勘探孔内，利用电磁原理探测超常埋深地下金属管道位置。利用高精度管线探测仪进行实际探测，结果准确可靠，燃气管道深度探测误差＜1.5m，水平位置探测误差＜1.0m。10m范围内信号非常稳定，能准确判断管线位置和埋深，误差＜1%。该探测仪探测的缺点为需要停气，需要在定向穿越出入土位置挖开并开天窗，让发射器进入管道内。
3结语
定向穿越在燃气管网开挖铺设避开障碍物、穿过河流等区域经常采取的方式。随着城市燃气管网的不断增加，定向穿越的管道越来越多。为便于日后定向穿越管道的运行维护管理，在定向穿越工程施工阶段要严格要求，保证图纸资料齐全、示踪线信号稳定，在验收阶段要特别检查是否标志标识清晰、管线走向清晰。城市发展下各管线单位都采取定向穿越或顶管方式避开障碍物，必然与燃气管线交叉，此时管道的清晰定位非常关键，防止因其他管线施工造成燃气管道被破坏。早期的定向穿越管道，存在资料不齐、信号不稳定等因素，难于确定管位走向及深度，需要采用仪器检测来判断。在示踪线信号没有中断的情况下，可以用RD8000与探地雷达结合的方式确定管线位置及深度。另外如果现场能达到要求，最准确的方式是使用高精密管线探测仪，通过停气开挖出入土点并断管推入发射器，这样能准确判定管线位置及深度，保障管道安全稳定运行。
作者：钟凯 单位：广州燃气集团有限公司西区分公司
参考文献:
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