斜井在長輸管道黃土塬沖溝地段施工中的應用

劉 欣 張存存 趙棟超

1 概述

為了適應國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展需要，隨著近年國內(nèi)長輸管道施工在全國范圍內(nèi)的全面展開，管道敷設(shè)范圍遍及黃土塬、山區(qū)斷崖等高差較大的復雜地形，為了更好的解決管道在大高差地段的穿越施工難點，本文以“榆林—濟南輸氣管道工程線路八標段沖溝施工”為例，重點解決長輸管道在黃土塬沖溝地段的穿越施工難題。

榆林—濟南輸氣管道工程第八標段管道沿線地質(zhì)構(gòu)造主要為汾西黃土丘陵及太岳山脈霍山地區(qū)，大體由土石山區(qū)、黃土丘陵區(qū)和平原區(qū)三個部分組成，地形起伏較大。黃土塬沖溝主要集中在JPY019～JPY041，地形起伏大，斷崖陡坡角度多為80°～90°，施工困難。

2 實用價值

JPY034樁沖溝地處平遙縣東泉鎮(zhèn)附近，該沖溝的西側(cè)溝壁邊緣距離縣道X375僅10 m，溝深40 m，坡度達90°，采用削坡方式敷設(shè)管道對縣道安全通行產(chǎn)生嚴重影響，該沖溝土質(zhì)為濕陷性黃土，遇水后易液化，采用單邊定向鉆方式穿越施工風險較大，易危害縣道安全，不利于安全施工。根據(jù)現(xiàn)場多次勘察，為了降低施工難度，提高工效，減少對地貌的破壞，保護自然環(huán)境以及管道施工生產(chǎn)和運營安全，決定在本段沖溝的西坡采用管斜井穿越的方式施工，沖溝的東坡采用大開挖的方式進行施工。通過斜井輔助施工，解決了特殊條件下大型沖溝無法穿越的難題，大大降低難度和成本、確保工程質(zhì)量、縮短工期，為長輸管道在黃土塬沖溝地段施工探索了一條新工法，應用意義重大。

3 施工工法

3.1 施工技術(shù)方法

東坡采用人工斜井穿越的方式進行施工，采用人工挖掘成洞，管道從斜井中穿過，無須進行管線回拖，管道預制后從上向下進入斜井安裝就位。

3.2 工藝流程

工藝流程為現(xiàn)場踏勘→施工準備→現(xiàn)場交接樁→測量放線→便道修筑→作業(yè)帶清理→斜井施工→管道安裝施工→洞口連頭→管溝回填及封洞施工→余土外運。

3.3 現(xiàn)場踏勘

現(xiàn)場踏勘示意圖見圖1，圖2。

3.4 施工準備

施工前先利用機械和人工對斜井洞口部位進行試探開挖，并核實斜井穿越樁點位置，配備必要的施工設(shè)備、材料、小型機具及檢測儀器。

3.5 測量放線

對斜井出入口樁點坐標引線部位進行放線，測量斜井兩端坐標數(shù)據(jù)及高差，以確定斜井坡度及操作坑位置，確保出入口位置與洞身軸線在一直線上，繪制掘進直線斷面圖。

圖1 現(xiàn)場平面示意圖

圖2 現(xiàn)場斷面示意圖

3.6 斜井施工

1)定位。根據(jù)地面上洞口的控制點坐標，用白灰畫出斜井進出口操作坑的邊線，采用機械或人工挖出洞口的操作坑，用華測X90 RTK進行測量定位，確定洞口位置及高程，在線路接點上計算方向，并引出臨時軸線控制點。將中心樁及高程樁牢牢固定在不易碰撞的地方。

2)斜井尺寸。根據(jù)以往經(jīng)驗，考慮到施工土方量大小和施工難度情況，經(jīng)現(xiàn)場查看，確定斜井洞口截面尺寸高1.6 m，寬度為1.4 m，頂部為半圓拱形(見圖3)。

圖3 斜井斷面尺寸圖（單位：mm）

3)施工作業(yè)。a.用RTK進行測量放線，定出操作坑深度，操作坑是斜井施工時人員和材料、土方進出的通道，尺寸為5 m×5 m，目標坑尺寸為5 m×5 m。b.操作坑挖好后，將管道中心線及高程樁引至操作坑內(nèi)前壁和后壁上，作為斜井施工的基準線及基準點，校準斜井坡度位置，再將紅外線激光燈固定，在工人施工中以激光點為中心點施工。c.作為防護及安裝吊運設(shè)備，操作坑上設(shè)活動式工作平臺，平臺用無縫鋼管搭建，搭建后鋪設(shè)鋼板及竹排。在工作平臺上設(shè)起重架，旁邊裝置電動卷揚機。在斜井西側(cè)選取一處臨時棄土場。d.斜井掘進2 m～3 m進行洞口支護，用鋼管搭設(shè)骨架，上設(shè)木板支護。在進出口4 m～6 m范圍內(nèi)，以及中間部位的1/4～3/4處重點防護。斜井掘進3 m～6 m后，將移動支護棚裝入洞內(nèi)。斜井內(nèi)出土采取卷揚機用鋼絲繩牽引自制小車方式，所拉出土方堆放在臨時堆土場內(nèi)。在掘進中如發(fā)現(xiàn)有土質(zhì)疏松，馬上進行支護。e.洞內(nèi)安全措施。為了防止在開挖過程中因塌方砸傷人體，在施工前必須制作長2 m的臨時移動支護棚，高度和寬度小于斜井截面尺寸200 mm左右。在掘進長度超過2 m時，將支護棚裝進洞內(nèi)，人在支護棚內(nèi)開挖，邊掘進、邊移動支護棚。支護棚鋼架采用鋼結(jié)構(gòu)骨架煨制而成，外形與洞內(nèi)口截面形式一致。為了保證移動輕便快捷，鋼骨架可采用2寸鋼管制作，頂部隨洞頂弧形煨制，外用1 mm厚薄鐵皮固定。形狀尺寸見圖 4，圖 5。

圖5 臨時支護棚骨架結(jié)構(gòu)組焊圖（單位:mm）

圖4 斜井支護棚示意圖（單位:mm）

為便于挖掘小組作業(yè)并隨時觀察洞內(nèi)情況，洞內(nèi)應保證照明，在洞外配置一臺小型柴油發(fā)電機，每10 m設(shè)一個100 W(36 V)的燈泡。小斗車上固定一個40 W(36 V)紅燈泡。

由于操作坑較深，掘進距離較長，人員在洞內(nèi)要消耗大量的氧氣，使用離心式鼓風機通過軟風管直接向工作面壓入新鮮空氣，排除洞內(nèi)污濁氣體。通風管采用1寸橡膠軟管(內(nèi)帶鋼絲)，隨著洞內(nèi)掘進，通風管要隨之加長，每節(jié)膠管用活結(jié)頭連接。并為洞內(nèi)外人員各配置一部對講機，確保通訊暢通。

在洞口作業(yè)坑外搭設(shè)遮雨棚，防止雨水進入洞內(nèi)，并在遮雨棚外設(shè)置擋水墻，沿墻挖排水溝。

3.7 管道穿越

斜井主體管道安裝完成后在管段前段設(shè)帶牽引鼻孔的橢圓形封頭，封頭與管段連接處采用聚乙烯熱收縮套保護，并安裝發(fā)送架、發(fā)送輪。

采用三臺吊車、卷揚機配合的方法下管穿越。由三臺吊車將管道吊起，并互相配合將管道一端吊放到斜井內(nèi)，再由吊車和卷揚機配合牽引，緩緩將管道溜放至溝底，并在穿越完成后進行連頭。

3.8 管溝回填及洞口封堵

穿越及連頭完成后采用人工溜土法向斜井中間部分回填細土。在斜井兩端部分采用3∶7灰土進行填土夯實，完成后對斜井在坡腳處的洞口采用漿砌石進行封堵，坡頂洞口采用2∶8灰土夯填。

3.9 余土外運

回填結(jié)束后，進行地貌恢復，并將多余的土方運到棄渣場。

4 結(jié)語

斜井的應用解決了長輸管道在山區(qū)及黃土塬地區(qū)特殊地段的施工困難，可以在確保工程質(zhì)量的同時縮短工期、降低成本，能夠大大減少管道施工對原始地貌造成的破壞，具有安全、環(huán)保、高效等優(yōu)點，是一種值得推廣應用的施工技術(shù)，可以在長輸管道的特殊地段穿越施工中發(fā)揮極大作用。

[1]SY/T 4079-1995，石油天然氣管道穿越工程施工及驗收規(guī)范[S］.

[2]DL/T 5407-2009，水電水利工程斜井豎井施工規(guī)范[S］.

[3]GB 50424-2007，油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范[S］.