山區(qū)管道施工通道修筑及管溝開挖技術(shù)

宋龍進(jìn)，彭建國(guó)，耿勁松

（1.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司華東管道工程有限公司，江蘇徐州 221008；2.中國(guó)石油工程建設(shè)公司，北京 100011）

山區(qū)管道施工通道修筑及管溝開挖技術(shù)

宋龍進(jìn)1，彭建國(guó)2，耿勁松1

（1.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司華東管道工程有限公司，江蘇徐州 221008；2.中國(guó)石油工程建設(shè)公司，北京 100011）

山區(qū)地段敷設(shè)油氣輸送管道時(shí),由于沿線地形起伏較大、表面巖石不規(guī)則出露、遍布陡坡長(zhǎng)坡、河谷縱橫、道路崎嶇,不像平原施工易于修出大型機(jī)械能施展開的施工便道和施工作業(yè)帶，給管道安裝、尤其大口徑管道安裝帶來巨大困難。文章針對(duì)不同的山體特點(diǎn)及地形地貌，分析了山區(qū)段管道施工通道修筑及管溝開挖技術(shù)，主要包括在橫坡、縱坡及其他特殊地段修筑施工通道技術(shù)和在橫坡、縱坡上開挖管溝技術(shù)。這些技術(shù)在川氣東送管道山區(qū)段線路施工中成功應(yīng)用，保證了川氣東送管道工程的順利完工，可為今后同類山區(qū)段長(zhǎng)輸管道工程施工借鑒。

山區(qū)地段；管道施工；通道修筑；管溝開挖

山區(qū)地段敷設(shè)油氣輸送管道時(shí),由于沿線地形起伏較大、表面巖石不規(guī)則出露、遍布陡坡長(zhǎng)坡、河谷縱橫、道路崎嶇,不像在平原地帶施工容易修出供大型機(jī)械施工的便道和作業(yè)帶，給管道安裝、尤其大口徑管道安裝帶來巨大困難。山區(qū)管道施工通道及管溝開挖工作是影響工程總體進(jìn)度非常關(guān)鍵的工序，因此必須根據(jù)山體特點(diǎn)及地形地貌，制訂相適應(yīng)的施工通道修筑及管溝開挖方案。

1 山區(qū)管道施工通道修筑技術(shù)

山地段地勢(shì)高低不平，為降低修筑難度，保證設(shè)備通行，應(yīng)合理選擇修筑路線，一般沿管道平均3 km修建一條施工通道；施工通道要避開山體不穩(wěn)定地段，盡量在坡度變化較緩的地方修筑，盡量走山體的順坡而不走山體的橫披；當(dāng)施工作業(yè)帶因遇陡坡斷頭時(shí)，還需分別在坡頂或坡腳修筑施工通道、溝邊通道；在沿施工作業(yè)帶內(nèi)修筑并貫通全線時(shí)，通道應(yīng)選擇在作業(yè)帶內(nèi)地形較平坦、地勢(shì)較開闊的一側(cè)修筑，另一側(cè)留作開挖管溝、敷設(shè)管道用；修筑施工通道時(shí)，應(yīng)盡可能利用原有的道路，對(duì)有利用價(jià)值的道路進(jìn)行拓寬、推填、平整、碾壓，使其承載力和寬度均能滿足施工機(jī)械行走和操作的要求，無需做泥結(jié)石或碎石路面，在施工過程中，根據(jù)路面損傷情況隨時(shí)維護(hù)；山區(qū)土方工程應(yīng)在發(fā)生泥石流、山洪、石崩、持續(xù)暴雨和雪崩等災(zāi)害可能最小的時(shí)期進(jìn)行。

1.1 橫坡上修筑施工通道

管道沿橫坡敷設(shè)時(shí)，由于橫坡容易造成滾管以及施工設(shè)備損壞，為保證設(shè)備及施工作業(yè)人員的安全，施工作業(yè)帶一般不宜出現(xiàn)大于8°的橫坡，因此在進(jìn)行作業(yè)帶開拓時(shí)，其目標(biāo)就是將橫向坡度降至8°以下，如圖1所示。

圖1 在橫坡上修筑施工通道示意

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)自然橫坡的具體情況，需采取如下措施：在地勢(shì)較為平緩的山間臺(tái)地或者坡度小于10°的平緩地段，應(yīng)盡量利用施工作業(yè)帶，以減少施工工程量與征地面積；坡度為10°～20°時(shí)，可直接在斜坡上挖填土修建；坡度為20°～30°時(shí)，需在作業(yè)帶填方坡腳處修建擋土墻護(hù)坡，在地表松軟或易滑坡的地段打樁加固并用毛石砌筑，以保證施工作業(yè)帶安全可靠；坡度超過30°時(shí)，在必要的地段應(yīng)繞行修筑施工便道，并通過修建分級(jí)式護(hù)坡，確保作業(yè)帶穩(wěn)固，墻體寬度可隨高度變化；對(duì)于坡度較大的長(zhǎng)、陡地段，可修筑 “之”字形施工通道，在通道與管道交叉處修筑設(shè)備停放平臺(tái)。

當(dāng)斜坡為黃土土質(zhì)時(shí)，可用單斗挖掘機(jī)和推土機(jī)進(jìn)行挖填方、降坡、碾壓，人工配合修整；斜坡為基巖時(shí)，可先用人工清除表面附著物，再采用爆破松動(dòng)后用機(jī)械或人工方式進(jìn)行平整；對(duì)局部凹凸不平的小坡脊、沖溝和孤石，由于推土機(jī)無法通行，可采用爆破方式或巖石開鑿機(jī)粉碎突出的坡背和塊石，再用推土機(jī)清掃，人工或機(jī)械平整；當(dāng)線路上空有電力線、附近有公路、民宅時(shí)，采取覆蓋被等防飛濺措施；對(duì)于坡度大于25°的地段，填方坡腳處要用塊石或袋裝土堆砌，以保證便道穩(wěn)固，在挖方坡頂處清除易松動(dòng)滑落的孤石或土石方，以保證車輛通過安全。

1.2 縱坡上修筑施工通道

位于縱坡 （梯田或臺(tái)地）上的施工通道可采用挖高填低的施工方法，對(duì)梯田、臺(tái)地進(jìn)行降坡處理，如圖2所示。

圖2 縱坡上修筑通道示意

當(dāng)斜坡為梯田、臺(tái)地時(shí)，可用單斗挖掘機(jī)和推土機(jī)進(jìn)行挖填方、降坡、碾壓，人工配合修整；對(duì)于石質(zhì)山坡地，可采用爆破后機(jī)械配合人工就地挖填方降坡的方式修建。

1.3 其他特殊地段修筑施工通道

1.3.1 需劈 （削）山段修筑施工通道

在需劈 （削）山段，可采用堆碼砂袋、填土堆砂袋堡坎、砌石等措施將原有道路加寬，必要時(shí)可打樁加固，填方區(qū)應(yīng)夯實(shí)、壓平，如圖3所示。

圖3 需劈 （削）山地段修筑施工通道示意

1.3.2 公路銜接處修筑施工通道

施工通道與公路連接處，采用編織袋裝土進(jìn)行鋪墊，保證通道與公路平緩過渡不至損壞公路和路肩。當(dāng)路邊有排水溝時(shí)，應(yīng)埋設(shè)過水涵管，如圖4所示。

圖4 與公路銜接處修筑施工通道示意

1.3.3 溝渠交匯處修筑施工通道

施工通道與不能斷流的溝渠交叉時(shí)，修筑通道前應(yīng)預(yù)埋過水涵管，并用編織袋裝土進(jìn)行填充鋪墊，或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況架設(shè)鋼結(jié)構(gòu)便橋，如圖5所示。

圖5 與溝渠交匯處修筑施工通道示意

1.3.4 河谷及沖 （洪）積地段修筑施工通道

河谷地帶和山坡坡腳處的沖 （洪）積地段，地下水位較高，地質(zhì)松軟，具有濕陷特性，此時(shí)采取地基強(qiáng)化措施修筑復(fù)合通道，底層先鋪墊較大的石塊，然后覆蓋碎石土層，呈梯形鋪墊下寬上窄，最后再碾壓平整，施工通道結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 河谷及沖 (洪)積地段處修筑施工通道示意

2 山區(qū)管道施工管溝開挖技術(shù)

2.1 橫坡上開挖管溝

在橫坡上開挖管溝時(shí)，如果橫坡大于或等于8°，需先修臺(tái)基，為線路提供施工場(chǎng)地，并保證管道運(yùn)行時(shí)所需的正常維護(hù)管道的條件，臺(tái)基一般寬9 m左右，內(nèi)側(cè)3 m寬部分供修筑邊溝和管溝，外側(cè)6 m寬部分供施工機(jī)械通行，彎曲地段上臺(tái)基寬度應(yīng)增加1.4～3 m。

臺(tái)基修筑分兩種類型，一類是一半是挖方，一半是填方，填方用于通行施工機(jī)械，如圖7所示；另一類是不利用棄土，臺(tái)基全部開挖出來，如圖8所示。第一種類型適用于坡度在18°以下的斜坡，第二類適用于坡度超過18°的斜坡地帶。

圖7 半挖方—半填方土臺(tái)基示意

圖8 全部開挖臺(tái)基示意

2.2 縱坡上用機(jī)械開挖管溝

施工機(jī)械在縱坡上挖溝，必須考慮其是否穩(wěn)定，是否能正常操作。施工機(jī)械的穩(wěn)定性與坡度的大小、土壤的類別、土壤的性質(zhì)及狀態(tài)、機(jī)械和土壤接觸的狀態(tài)有關(guān)。施工機(jī)具正常操作的極限坡度，就是機(jī)具在斜坡上開始自動(dòng)打滑的臨界坡度，如圖9所示。

圖9 挖掘機(jī)穩(wěn)定狀態(tài)受力分析

αf

臨界坡度可用下式計(jì)算：

式中 αf——計(jì)算臨界坡度 （°）；

f——鋼在泥土上的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。

極限坡度 （αj）為穩(wěn)定安全系數(shù)采用1.5時(shí)的計(jì)算臨界坡度，即αj=αf/1.5；計(jì)算結(jié)果見表1，供參考。

表1 鋼在各種土壤上的摩擦系數(shù)和極限坡度

當(dāng)施工坡度超過極限坡度時(shí)，為使施工機(jī)具不下滑，可施加外力拉住施工機(jī)具，機(jī)具不下滑所需的拉力H可用公式 （2）、 （3）計(jì)算。

在非黏性土上：在黏性土上：

式中H——機(jī)具不下滑所需的拉力/N；

K——機(jī)具穩(wěn)定安全系數(shù)，K>1時(shí)，機(jī)具穩(wěn)定；K<1時(shí)，機(jī)具不穩(wěn)定，為保證機(jī)具安全操作，取K≥1.5：

Q——機(jī)具的質(zhì)量/kg；

g——重力加速度，g=9.81 m/s2；

α——縱坡坡度/（°）；

φ——土壤內(nèi)摩擦角/（°）；

C——機(jī)具與土壤之間的嚙合力/Pa；F——機(jī)具與土壤的接觸面積/m2。求出H后，就可以計(jì)算拖拉施工機(jī)具的鋼絲繩直徑，按施工需要采取適當(dāng)措施在坡頂提供拉力，保障施工機(jī)具的穩(wěn)定。也有一些特殊的情況，例如：雨天在松土地面上挖溝時(shí)，不論坡度如何，施工機(jī)械必須用拖拉機(jī)等拖住施工，該拖拉機(jī)必須放在斜坡頂部。

3 結(jié)束語

山區(qū)段管道施工通道修筑及管溝開挖技術(shù)，在川氣東送管道山區(qū)段線路施工中成功應(yīng)用，保證了川氣東送管道工程的順利完工，可為今后同類山區(qū)段長(zhǎng)輸管道工程施工提供借鑒。

Technology of Building Construction Access Roads and Excavating Trenches in Mountainous Area Pipeline Construction

SONG Long-jin（East China Pipeline Engineering Construction Co.,Ltd.,SINOPEC Pipeline Storage and Transport Company， Xuzhou 221008， China）,PENG Jian-guo,GENG Jin-song

Because of undulating terrain,irregular exposed surface rocks,spread steep slopes and long slopes,crisscross valleys and rugged roads along pipeline routes in mountainous areas,the pipeline laying in mountainous areas,unlike in plain,is hard to build construction access road and operating zone for large machinery running,and brings great difficulties to pipeline installation,especially to large diameter pipeline installation.This article analyses the technology of building construction access roads and excavating trenches in pipeline construction in mountainous areas according to different characteristics of mountains and terrains,including the technology of building access roads in cross slope,longitudinal slope and other special sections，and the technology of excavating trenches in cross slope and longitudinal slope.These technologies were successfully applied in the mountainous pipeline construction of Sichuan to East Gas Transmission Pipeline and ensure that the Sichuan to East Gas Pipeline Project completed successfully.It can provide reference for future similar long-distance pipeline construction projects in mountainous areas.

mountainous area;pipeline construction;building construction access road;trench excavation

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.025

宋龍進(jìn) （1982-），男，江蘇如皋人，工程師，2004年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué) （華東）過程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事管道搶維修和技術(shù)質(zhì)量管理工作。

2011-08-31；

2012-06-04