天然气长输管道穿越大型河流大开挖施工技术研究

0 引言

    近年来，随着全球长输管道建设步伐的加快,施工规模及建设水平均有显著提高。我国的长输管道在穿跨越河流的技术上也有很大的提高。由于自然条件的制约，湖泊及大型河流等天然障碍在长输管道建设中是无法避免的。

    目前，国内天然气长输管道穿越河流的主要技术为跨越及穿越两种方式。

    对于大型河流，开挖敷设即为大开挖穿越施工，施工工艺简单，成本较低。其实质是施工机械在待穿越的河道里开挖一定深度的管沟，然后将管道敷设回填在管沟内，同时采取合理稳管措施的一种管道穿越方式。

1 工程背景

    某天然气长输管道工程位于陕西境内某河流穿越段。该穿越所属区域地貌属侵蚀剥蚀中山，山顶高程在1000～1200m，切割深度大于300m，地形起伏较大，沟谷形态多为“U” 形谷，山坡重力崩塌及剥蚀侵蚀作用较普遍，穿越区微地貌属河谷，两岸边滩发育，左岸发育高阶地，海拔高程一般在690～720m之间，阶地面高出河床约30～40m左右。

2 施工工序

2.1 施工流程

本次穿越采用分段围堰导流大开挖穿越方式进行施工。从东岸实施一次半幅围堰，围堰围至河面中心，完成堰体内管道安装、管段试压、稳管回填、河床恢复后，拆除围堰，再从西岸实施二次半幅围堰，完成二次半幅围堰堰体内管道施工、整体试压、稳管回填、河床恢复，拆除围堰。施工期间密切注意天气预报，注意防水防洪。管道穿越采取管沟分层降阶放坡开挖，管道在堰体内沟边分别组装，整体下沟。如下图所示。

       图1  大型河流穿越施工流程图

2.2 围堰施工

    根据现场勘察情况，确定围堰高度平均为3.7m。在管沟中心线上游70m，下游60m为堰边进行围堰。为满足放坡和堆方需求，围堰开口宽度确定为140m，收口宽度也为140m。

围堰方式：采取挖掘机填筑，上下游同时进行，围堰两侧用砂袋堆起，围堰外侧（接触河水面）采用双层防渗彩条布阻隔。

2.3 堰间排水、清淤

    围堰完成后，使用24台潜水泵放入围堰内，将堰间水排入下游河道内。堰间积水排干后，先用人工在河道内沿堰体边缘开挖排水沟（深度低于硬塑土层0.5m），将渗水引入集水坑中用污水泵抽排，用挖掘机进行清理淤泥，并向两侧进行倒运，以便为管沟开挖清出场地。

2.4 管沟开挖

    采用四级台阶开挖，第一层、第二层、第三层台阶采取翻斗车倒运砂石，尽量倒运至作业带边缘，作业带宽度300m，开挖土方倒运至100m处。

2.5管道试压

此穿越段试压用水拟选择该河流上游的河水，用潜水泵把水注入管线，为防止泥沙和杂物进入管道，在潜水泵入口处安装水过滤器，水过滤器的网眼布低于40目，配备0kPa～1500kPa的压差表，测量通过滤网的压差。

试压用水量: Vt=π(D-2t)2L/4

Vt -----上水量，单位为立方米（m3）

D -----钢管外径，单位为米（m）

t -----钢管壁厚，单位为米（m）

L -----试压段长度，单位为米（m）

2.6混凝土浇筑稳管

本穿越河床上覆卵石，下伏基岩，为保证管道安全，防止洪水冲刷、河道疏浚、采砂、航道和人为破坏，设计考虑主河床段管道采用现浇C30混凝土稳管，为保证管子绝缘层不会受损，现浇之前管子用5mm厚橡胶板包裹。混凝土采用商混浇筑。

           图4  稳管剖面图

2.7 围堰拆除

围堰拆除时，由河道中间向岸边拆除围堰，采取上下游同时拆除的方式，围堰拆除采用挖掘机。

3 质量保证措施

在组对焊口时，管材要平稳缓慢平移。在连接预制管时，要适当增加起重设备，各起吊设备要保持同步、平稳以免对坡口造成伤害；焊口预热时要随时监控加热的温度，控制火焰喷射位置，防止损伤防腐层；冬雨季施工时，焊口完成一道工序后，要采取保温被、防雨布包裹等缓冷措施，防止温度骤降对焊口质量造成影响；对短期内不能完成连头的预留管段管口要及时使用3mm厚钢板满焊封堵，避免沙尘、淤泥、石块等物质进入。

4  结语

天然气长输管道穿越大型河流的施工，是目前长输管道施工中比较常见的一项穿越工程，也是一项系统工程。除了受水文地质条件，穿越长度及穿越位置的制约，还受到水利部门及季节因素的影响。根据现场施工条件、技术因素以及对周边环境的影响选择最优的穿越方式。本文结合具体工程实例，详细阐明了大开挖施工工程中主要施工工序及技术特点。结合现场良好的施工组织管理，该段穿越得以顺利实施同时也取得良好的施工效果。对今后长输管道穿越大型河流提供了一定的参考价值。

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