咸寶線天然氣管道千河穿越工程施工技術(shù)簡析及項(xiàng)目評(píng)價(jià)

王廣福

摘 要：通過介紹天然氣管道穿越工程改造項(xiàng)目方案比選，強(qiáng)調(diào)了對(duì)接規(guī)劃確定方案的重要性。河流大開挖穿越施工中管溝開挖、管溝降水是項(xiàng)目控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)制定詳細(xì)可行的施工方案，以確保項(xiàng)目順利實(shí)施。

關(guān)鍵詞：方案比選;管道;穿越工程;施工方案;后評(píng)價(jià)

1 工程概況及現(xiàn)狀

陜西省天然氣股份有限公司咸寶線天然氣管道千河穿越工程建成于1999年，屬于河流大型穿越，管徑426，穿越長度566.2m，位于，千河入渭（河）口，設(shè)計(jì)埋深6m，每隔10m設(shè)置一個(gè)穩(wěn)管墩。2006-2011年間，渭河出現(xiàn)大量采砂活動(dòng)，導(dǎo)致千河入渭處河床嚴(yán)重下切，汛期上游水庫泄洪導(dǎo)致管道出現(xiàn)多次露管懸空險(xiǎn)情（最長達(dá)150m）。為消除隱患，2011年開始實(shí)施千河穿越技改項(xiàng)目，2013年4月碰口投運(yùn)。經(jīng)過6年的運(yùn)行觀測，千河穿越管道運(yùn)行正常，項(xiàng)目建設(shè)達(dá)到了預(yù)期效果。

2 方案比選簡述

2.1 定向鉆穿越

從地質(zhì)勘查情況看，定向鉆穿越水平段可穿越穩(wěn)定層位于地表下40余米。由于出入土端管道需穿越卵石層、圓礫層，且粒徑較大（最大粒徑15.0cm）、含量高（含量60%-65%，可見約20%漂石），因此在出入土端定向鉆采用正常的導(dǎo)向孔無法實(shí)施，必須采用夯擴(kuò)套管通過卵石、圓礫層，出入土端各需設(shè)置200余米夯擴(kuò)套管。該方案存在以下風(fēng)險(xiǎn)：①地層內(nèi)可見約20%漂石，200余米長夯擴(kuò)套管在夯進(jìn)過程中若遇到大粒徑石塊阻擋即會(huì)導(dǎo)致夯進(jìn)失敗，此種施工方法施工偶然性風(fēng)險(xiǎn)極大，極難控制;②水平段定向鉆穿越與出土端夯擴(kuò)套管準(zhǔn)確對(duì)接有較大風(fēng)險(xiǎn);③由于定向鉆穿越需穿越800余米，在管道回拖過程中，存在鉆具回拖力不足、鉆桿失效的風(fēng)險(xiǎn);另外在管道回拖經(jīng)過卵石、礫石層時(shí)，會(huì)對(duì)管道防腐層造成損傷。

2.2 桁架跨越

桁架跨越具有單跨跨度較大（單跨可達(dá)40m以上），可設(shè)置檢修通道等優(yōu)勢(shì)，但跨越都存在后續(xù)較大安保投入，需要在設(shè)計(jì)上設(shè)置一定的圍護(hù)設(shè)施保障管道安全。另外，桁架跨越對(duì)千渭之匯國家濕地公園規(guī)劃景觀有影響，規(guī)劃部門持保留意見。

2.3 大開挖穿越

河道挖沙導(dǎo)致河床局部落差達(dá)到7m多，且近年來河床下切嚴(yán)重，結(jié)合防洪評(píng)價(jià)對(duì)河道洪水沖刷深度的測算，按10-13m埋深進(jìn)行大開挖穿越考慮，施工方法成熟，項(xiàng)目施工難點(diǎn)在于管溝土方開挖量大，施工支護(hù)、水下施工安全等存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

項(xiàng)目方案論證階段設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位與河務(wù)、規(guī)劃、電力等相關(guān)部門進(jìn)行了深入對(duì)接，結(jié)合地勘及規(guī)劃情況，對(duì)以上方案進(jìn)行了多次方案論證，最終確定采用大開挖穿越方案，并對(duì)方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 河流大開挖穿越設(shè)計(jì)及施工簡析

3.1 大開挖穿越設(shè)計(jì)

咸寶線千河穿越工程穿越管道為426×8.8 X52M LSAW鋼管，加強(qiáng)級(jí)3層PE防腐，采用大開挖方式穿越，穿越水平長度721.4m，管道實(shí)長731.01m。

3.2 埋深設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)資料，千河河床為卵石、礫石層，應(yīng)將管道埋設(shè)于卵石層中，根據(jù)《咸寶輸氣管道工程千河穿越防洪評(píng)價(jià)報(bào)告》：千河下游最大沖刷深度為5.44m，管道埋置深度應(yīng)保證管道埋頂面深不應(yīng)小于最大沖刷深度以下1m，并設(shè)配重壓袋防止管道于洪水期漂浮。根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況，部分河床因采砂產(chǎn)生7m深坑，考慮到千河穿越位于千渭之匯國家濕地公園規(guī)劃范圍內(nèi)，河道已禁止采砂，因此設(shè)計(jì)埋深從初步設(shè)計(jì)的埋深20m優(yōu)化至13m，管道敷設(shè)完成后，將采砂坑填埋，以保證管道安全。

3.3 河流大開挖穿越施工技術(shù)簡析

3.3.1 管溝開挖施工方案

根據(jù)地質(zhì)資料，千河河床為卵石、礫石層，施工開挖應(yīng)選擇枯水期進(jìn)行施工，考慮管線埋深較深，管溝開挖時(shí)應(yīng)分級(jí)開挖，每級(jí)設(shè)置3-4m施工平臺(tái)，管溝開挖放坡坡率根據(jù)地勘報(bào)告不小于1：2.5，并根據(jù)現(xiàn)場情況采取降水措施。

本次管溝開挖采取“分層開挖，形成平臺(tái)”方案，先用挖掘機(jī)挖至自然地平下2.5m，然后形成一個(gè)平臺(tái)，寬度50m;將挖掘機(jī)停在第一平臺(tái)上向下開挖開挖至6m深，寬度28m，將土倒運(yùn)在自然地坪上，裝載機(jī)進(jìn)行土方的倒運(yùn);然后挖掘機(jī)停在第二平臺(tái)上向下挖至9.5m深，寬度14m，將土倒運(yùn)在第一平臺(tái)上，第一平臺(tái)上的挖機(jī)再將土倒運(yùn)到自然地坪上，裝載機(jī)再進(jìn)行土方的倒運(yùn);然后挖掘機(jī)停在第三平臺(tái)上向下挖至13m深，將土倒運(yùn)在第二平臺(tái)，站在第二平臺(tái)的挖機(jī)將土倒運(yùn)到第一平臺(tái)上，第一平臺(tái)上的挖機(jī)再將土倒運(yùn)到自然地平上，裝載機(jī)再進(jìn)行土方倒運(yùn)，上方另一挖掘機(jī)將挖出的土方倒運(yùn)到管溝邊上，挖出的土方都是虛方，管溝邊嚴(yán)禁堆放，需倒運(yùn)至200m外。

項(xiàng)目施工正值冬季枯水期，氣溫低，開挖出的砂礫石能迅速凍結(jié)，易于倒運(yùn)，避免了邊坡垮塌，有利于管溝成型。

3.3.2 圍堰及降水

整個(gè)管溝內(nèi)有兩種滲水方式：一是層間水平滲，二是承壓水上涌。防滲層（防水土工布）主要阻擋層間水平滲，地下涌水量需要設(shè)置水泵抽走。管溝開挖期間施工單位對(duì)河道進(jìn)行了圍堰，管溝內(nèi)進(jìn)行了不間斷抽水作業(yè)，并對(duì)管溝進(jìn)行必要的支護(hù)，確保管溝順利成型。

4 項(xiàng)目實(shí)施總結(jié)及項(xiàng)目評(píng)價(jià)

①方案的確定不僅應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性、方案的可行性，重點(diǎn)應(yīng)對(duì)規(guī)劃有深入調(diào)查，本項(xiàng)目最終選定了大開挖穿越方案，并結(jié)合規(guī)劃、防洪評(píng)價(jià)等對(duì)設(shè)計(jì)埋深進(jìn)行了優(yōu)化，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益;②枯水期分層開挖，合理降水確保了項(xiàng)目安全順利實(shí)施;③經(jīng)過6年的運(yùn)行觀測，千河穿越管道運(yùn)行正常，驗(yàn)證了項(xiàng)目建設(shè)方案確定的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性，對(duì)類似項(xiàng)目的實(shí)施有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。