城市排水设计计算方法

5.4.3.1 轨迹测量

一旦选择确定了施工位置，就应该对钻孔轨迹进行测量并准备详细的图纸。钻孔轨迹和基准线的最后精度取决于测量资料的精度。

5.4.3.2 轨迹设计参数

1.覆盖深度

完成岩土勘察，确定了穿越的轨迹，就可确定穿越的覆盖深度，需要考虑的因素包括钻孔施工对地面道路、建筑物或河流的影响，以及对该位置已有管线的影响。推荐穿越的最小覆盖深度大于钻孔最终扩孔直径的6倍以上；在穿越河床时，覆盖深度应在河床断面最低处以下至少5m。

2.入、出土角和曲率半径

8°～20°的入、出土角适用于大多数的穿越工程。对地面始钻式、入土角和出土角应分别为6°～20°（取决于欲铺设管的直径等）；对坑内始钻式，入土角和出土角一般应采用0°或近似水平。进行大曲率的弯曲以前最好钻进一段直线段。曲率半径的确定由欲铺设管的弯曲特性确定，管径越大曲率半径越大。

铺设金属管材的最小允许弯曲半径可用下列公式计算。但是，为了利于铺管，最小弯曲半径应尽可能大。

式中 Rmin——最小弯曲半径，m；

D——管子的外径，mm；

S——安全系数，一般取1～2；

Kz——管子的屈服极限，N/mm2。

3.辅助参数

入土点或出土点与欲穿越的第一个障碍物之间的距离（例如道路、沟渠等）应至少大于3根钻杆的长度。与水体的最小距离应至少为5～6m，以保证不发生泥浆喷涌。

从钻进技术方面考虑，第一段和最后一段钻杆柱应是直线的，即没有垂直弯曲和水平弯曲，这两段钻杆柱的长度应至少为10m。

入土点与出土点有高差时，应专门另做讨论。

4.钻进测量与精度

孔内测量工具是测量倾角（上/下控制）、方位角（左/右控制）和深度等参数的电子装置。

钻孔轨迹精度很大程度上取决于孔内测量的精度。当有干扰时，例如，无线电发射台、大型钢结构（桥梁、桩及其他管线等）和电力运输线，会影响测量结果。合理的钻孔轨迹精度应是：导向孔出口处左右±1m，上下±1m。(www.xing528.com)

5.钻孔轨迹控制

钻进导向孔时，每2～3m应进行一次测量计算。工程承包商在这些测量计算基础上作出钻孔轨迹图。

5.4.3.3 管材壁厚的选择

表5.9给出了根据金属管直径选择壁厚的推荐值，这些推荐值仅供设计时参考。在最后的设计中，应根据计算应力进行选择。

表5.9　管材壁厚的选择

对高密度聚乙烯管（HDPE管），推荐D/t值小于或等于11，并且咨询制造厂家。

另外，选择管线壁厚应考虑铺管长度。铺管长度越长，管壁应越厚。

5.4.3.4 校核计算

（1）开始拉管时的管线应力（摩擦力、重力）。

（2）全部拉入时的管线应力（摩擦力、浮力、弯曲）。

（3）由于过度弯曲造成的管线应力（出土角度）。

（4）拉入过程中的管线应力（内部压力、温度、弯曲、过度弯曲）。

（5）钻机的锚固力（水平和垂直）。

（6）钻进设备的尺寸（土壤、管线尺寸、钻孔剖面）。

在最后的校核设计计算中，必须计算管道在施工和使用时的应力大小，校核是否在材料强度允许的范围内。计算中，每一阶段的应力都必须从单独受力和联合受力分别考虑。例如，拉管时，滚柱间跨距造成的应力、做静压试验产生的应力、铺设时的拉力、管入孔时弯曲和钻孔轨迹弯曲产生的应力、钻孔内的附加力和工作应力。

计算出施工各个阶段的单独受力和联合受力后，必须与许用应力比较，进行强度校核。一般，许用应力按以下计算：

轴向最大许用应力：最小屈服强度的80%；

径向最大许用应力：最小屈服强度的72%；

组合应力下的许用应力：最小屈服强度的90%。