目前城市中壓燃?xì)夤艿来┰焦こ踢x用的鋼管有無(wú)縫鋼管和焊接鋼管兩類：無(wú)縫鋼管一般選用GB／T8163-2008《輸送流體用無(wú)縫鋼管》，材質(zhì)為20號(hào)鋼。焊接鋼管一般選用GB／T3091-2008《低壓流體輸送用焊接鋼管》，材質(zhì)為Q2358。PE燃?xì)夤芤话氵x用GBl5558．1-2003《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?PE)管道系統(tǒng)第1部分：管材》，材質(zhì)分別為PEl00和PE80，標(biāo)準(zhǔn)尺寸比為SDRll。聚乙烯是無(wú)極性的飽和脂肪烴長(zhǎng)鏈聚合物，因此PE燃?xì)夤芘c鋼管管材性能指標(biāo)完全不同。由于聚乙烯材料的蠕變與應(yīng)力松弛特性，使聚乙烯的強(qiáng)度是時(shí)間的函數(shù)，單純材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際工程沒(méi)有指導(dǎo)意義。長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度、耐快速裂紋擴(kuò)展和耐慢速裂紋增長(zhǎng)是聚乙烯材料的關(guān)鍵三項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。
從管材性能分析，鋼管的抗拉強(qiáng)度、屈服極限高，因而管道抗外力破壞、抗扭曲能力強(qiáng)；聚乙烯PE燃?xì)夤軓?qiáng)度低，但使用壽命長(zhǎng)，且優(yōu)異的耐快速、慢速裂紋擴(kuò)展性能保證了城市中壓燃?xì)夤艿赖男?。同時(shí)聚乙烯管道斷裂延長(zhǎng)率非常高，使得管材具有非常優(yōu)異的柔韌性，良好的柔韌性也使聚乙烯管道具備了優(yōu)良的抗劃痕能力、抗不均勻沉降及抗震性。另外聚乙烯材料特性還決定了它具有優(yōu)良的耐腐蝕性。影響管道穿越曲線的因素可分為客觀條件因素及設(shè)計(jì)參數(shù)因素?？陀^條件因素即穿越目標(biāo)的實(shí)際狀況，包括道路、河流等的寬度和深度、地下障礙情況、地質(zhì)條件及周圍地形條件等不可改變因素。設(shè)計(jì)參數(shù)因素即入土點(diǎn)及出土點(diǎn)的位置和角度、管材選取、彈性敷設(shè)管段曲率半徑等可變參數(shù)。
當(dāng)穿越位置確定后，管道理想穿越曲線僅與設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)。下面假定某穿越目標(biāo)寬度為40m，不考慮地下障礙及地質(zhì)條件，穿越管道公稱直徑為200mm，分別設(shè)計(jì)理想穿越曲線。穿越管道彈性敷設(shè)段曲率半徑主要取決于穿越管道材質(zhì)。鋼管：GB《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第5．1．2條規(guī)定，采用彈性敷設(shè)時(shí)，穿越管段曲率半徑不宜小于1500倍鋼管外徑，且不應(yīng)小于1200倍鋼管外徑。那么采用鋼管穿越時(shí)，鋼管外徑為219mm，小曲率半徑為262．8m。聚乙烯管：CJJ63-2008《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》第6．1．3條規(guī)定，聚乙烯管道敷設(shè)時(shí)，管道允許曲率半徑不應(yīng)小于25倍公稱直徑。在實(shí)際穿越過(guò)程中管道曲率半徑取決于鉆桿的曲率半徑。
假設(shè)選用鉆桿外徑為66．68mm，參照鋼管彈性敷設(shè)曲率半徑要求，則鉆桿的小曲率半徑為80．02m。那么采用聚乙烯管穿越時(shí)，管外徑為200mm，小曲率半徑為80．2m。假定穿越段兩側(cè)地形條件良好，任意選取(實(shí)際工程應(yīng)根據(jù)穿越管道周圍地形確定)。入土角為9°，出土角為6°。根據(jù)上面確定的設(shè)計(jì)參數(shù)，繪出鋼管理想穿越曲線見(jiàn)圖l，聚乙烯管理想穿越曲線見(jiàn)圖2。圖l、2中，h為穿越深度，單位為m。對(duì)比上述兩條穿越曲線圖，得知采用鋼管穿越比采用聚乙烯管穿越的穿越長(zhǎng)度長(zhǎng)59．91m，穿越深度深2．21m。這主要是因?yàn)殇摴軓椥苑笤O(shè)曲率半徑大，從而導(dǎo)致其L2和h增大，而h變大又直接導(dǎo)致L3變大。管道回拖力是管道在回拖過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦阻力、局部阻力等的組合力。