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

為了適應國內經濟的發展需要，隨著近年國內長輸管道施工在全國范圍內的全面展開，管道敷設范圍遍及黃土塬、山區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構造主要為汾西黃土丘陵及太岳山脈霍山地區，大體由土石山區、黃土丘陵區和平原區三個部分組成，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附近，該沖溝的西側溝壁邊緣距離縣道X375僅10 m，溝深40 m，坡度達90°，采用削坡方式敷設管道對縣道安全通行產生嚴重影響，該沖溝土質為濕陷性黃土，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。根據現場多次勘察，為了降低施工難度，提高工效，減少對地貌的破壞，保護自然環境以及管道施工生產和運營安全，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

工藝流程為現場踏勘→施工準備→現場交接樁→測量放線→便道修筑→作業帶清理→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 現場踏勘

現場踏勘示意圖見圖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據及高差，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 現場平面示意圖

圖2 現場斷面示意圖

3.6 斜井施工

1)定位。根據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。根據以往經驗，考慮到施工土方量大小和施工難度情況，經現場查看，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。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備，操作坑上設活動式工作平臺，平臺用無縫鋼管搭建，搭建后鋪設鋼板及竹排。在工作平臺上設起重架，旁邊裝置電動卷揚機。在斜井西側選取一處臨時棄土場。d.斜井掘進2 m～3 m進行洞口支護，用鋼管搭設骨架，上設木板支護。在進出口4 m～6 m范圍內，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。斜井內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。在掘進中如發現有土質疏松，馬上進行支護。e.洞內安全措施。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，人在支護棚內開挖，邊掘進、邊移動支護棚。支護棚鋼架采用鋼結構骨架煨制而成，外形與洞內口截面形式一致。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 臨時支護棚骨架結構組焊圖（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并隨時觀察洞內情況，洞內應保證照明，在洞外配置一臺小型柴油發電機，每10 m設一個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，排除洞內污濁氣體。通風管采用1寸橡膠軟管(內帶鋼絲)，隨著洞內掘進，通風管要隨之加長，每節膠管用活結頭連接。并為洞內外人員各配置一部對講機，確保通訊暢通。

在洞口作業坑外搭設遮雨棚，防止雨水進入洞內，并在遮雨棚外設置擋水墻，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，并安裝發送架、發送輪。

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，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

回填結束后，進行地貌恢復，并將多余的土方運到棄渣場。

4 結語

斜井的應用解決了長輸管道在山區及黃土塬地區特殊地段的施工困難，可以在確保工程質量的同時縮短工期、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、環保、高效等優點，是一種值得推廣應用的施工技術，可以在長輸管道的特殊地段穿越施工中發揮極大作用。

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

[2]DL/T 5407-2009，水電水利工程斜井豎井施工規范[S］.

[3]GB 50424-2007，油氣輸送管道穿越工程施工規范[S］.