川渝山區長輸管道設計與施工

康 凱

(中國石油工程設計有限公司西南分公司)

管道運輸是我國石油和天然氣最主要的運輸方式，經過多年發展，天然氣干線管道在川渝地區已形成了區域性供氣管網。川渝山區地形連綿起伏，陡坡地段較多，線路比較復雜，施工難度較大，是制約管道總體施工進度的瓶頸。筆者以南干線東段輸氣管道安全隱患整改工程為例，介紹了川渝山區地段管道設計的特點和相關技術要求。

1 山區地段管道線路設計特點

1.1管道沿山間緩坡平地敷設

山區地段, 除山間谷地和溝谷河道比較開闊平坦外，其余大多為山梁、低山和深丘地段。由于溝谷地形開闊、平坦，施工較為方便，并且溝谷內一般都有山間公路伴行，可保證大型施工機械、設備進場，滿足施工要求。因此，山區地段管道應首先選擇沿溝谷敷設。南干線東段姜家區段的線路設計中，充分利用了山間溝谷地，大型工程機械設備能夠進場施工，從而加快了管道建設的施工進度[1]。

1.2管道沿平壩臺地或垂直于梯坎敷設

在山區, 管道經過梯田和臺地時, 為避免過多的地貌擾動, 可沿臺地或垂直于梯坎敷設, 必要時應采用彎管來調整方向。斜穿梯田時地貌擾動較大, 對梯坎的破壞很嚴重，梯坎恢復時的工程量也很大。所以，管道在山區地段的工程設計應盡量避免斜穿梯田。南干線東段涪陵區段，管道所經當地梯田下方往往為堅硬的泥巖，工程設計中采用彎管來調整線路走向，使線路走向垂直于梯坎，避免了斜穿梯田，節約了工程投資。

1.3管道在低山深丘地段的敷設

在低山深丘地段，地形起伏不平，交通條件較差, 公路一般為3～5m寬的機耕路。為保證施工機具的進場，需要維修道路,一般對原有路面需加寬至6～8m[2]。山區公路一般傍山而建，這就要求對傍山公路進行劈石填方才能達到要求的寬度。南干線東段新妙區段，在工程設計中，對原有公路進行劈石填方擴寬，同時征得了地方公路管理部門的同意后，管道線路設計埋設在靠山體的一側，這樣既對新妙規劃區進行了繞避，又保證了管道運行的安全可靠。

此外，為了避免山梁、林地、沖溝或不良地質地段給管道施工和運行安全帶來威脅, 在地形條件允許的情況下, 宜就近選取較為平緩的地段通過。首先考慮安全因素，再根據管道管徑和施工的可行性進行技術經濟比較,以確定管道線路取直還是繞避。

2 山區地段管道線路設計要求

2.1山區地段管道敷設的設計要求

長輸管道在山區特殊地貌條件下施工，特別要注意各種不良地質地段，否則就可能會影響施工安全，還會影響在建管道的安全與穩定，從而造成嚴重損失。管道沿半山斜坡地帶或坡腳敷設時，在管線順坡或切坡開挖成溝的過程中，特別是在土層較厚、斜坡坡度較大的情況下，很可能會對斜坡的平衡狀態造成破壞，尤其在降雨作用下，易誘發產生滑坡及崩塌等地質災害。

一般情況下,管道在山區地段敷設時，為了防止管溝開挖對山體造成過大的擾動破壞，引起滑坡或塌方, 要求管溝采用淺挖方式, 嚴禁采用深挖或大規模爆破，將對山體的擾動程度降低到最小。同時管溝在達到回填條件時，應在最短的時間內回填完畢。

線路工程設計時，一般大規模的滑坡體都會繞避通過，但施工中還是有可能會遇到一些小的滑坡體。遇到這種情況，在配合施工過程中，要針對現場具體情況采取相應的固坡或水工保護措施。在條件允許的情況下，可采取消除滑坡體的措施，如受地形或其他因素所限時，可采取打錨桿的措施阻擋滑坡體，也可以在滑坡方向設置擋土墻阻擋[3]。

2.2山區地段管道坡度轉角設計

管道線路變向設計時，可根據地形、地質條件，采用彈性彎曲、工廠預制熱煨彎管和現場冷彎管3種形式，以滿足管道在平面和豎面上的變向要求。

對有角度的轉角，如果地形條件許可，采用3種方式都能實現變向時，應根據管道安全性、經濟合理性和施工現狀進行綜合比較，以確定最佳轉角方式。有時用小角度彎管代替大角度彎頭后, 線路相對平順, 但管溝因此要在縱向山坡上深挖、在過沖溝時增大填方, 或在平面上增大管溝開挖寬度乃至劈山。所以，在山區管線設計時，應對土石方量進行合理分析，避免出現加大量，增加投資，從而使一些地段的設計落空[4]。

另一方面，由于山區地形起伏復雜，不可隨局部地形起伏開挖。山區很多地段局部的地形起伏很劇烈，如果管溝隨著地形，就會對管道安裝帶來巨大困難，要么增加大量的彎頭、彎管和短節來適應管溝，要么就無法安裝。在工程設計中，應保證開挖深度能使每兩個變坡點之間的坡度一致，這樣才能為安裝工作創造條件。如圖1所示，Ⅰ為原始地貌，Ⅱ為不正確的管道設計斷面，Ⅲ為正確的管道設計斷面，兩變坡點A與B之間的坡度應是一致的。

圖1 山區管道敷設縱斷面示意圖

總之，山區管道變向頻繁, 彎管的制作和安裝工程量與管溝的土石方工程量相互矛盾，在工程設計中，應把握好兩者的關系, 才能有效控制工程投資。

3 設計施工要領

3.1在川渝山區地段，長輸管道設計應首先考慮沿山間谷地敷設，盡量避免斜穿梯田，此外，還應充分利用現有公路。

3.2管道沿半山斜坡地帶或坡腳敷設時，管溝應采用淺挖方式,避免形成高陡邊坡，同時，管道在下溝后應進行及時回填，以防止滑坡崩塌的發生。

3.3在配合施工過程中，如遇到小的滑坡體，在條件允許的情況下，可采取消除滑坡體的措施，也可采取打錨桿或設置擋土墻阻擋滑坡體。

3.4山區管道變向頻繁, 應把握好彎管的制作和安裝工程量與管溝的土石方工程量之間的關系,有效控制工程投資。

[1] 中國石油工程設計有限公司西南分公司.南干線東段安全隱患整改工程初步設計[R].成都：中國石油工程設計有限公司西南分公司，2008.

[2] 李朝，史航.山區地段長輸管道線路設計要點[J].油氣儲運，2002，21(12)：27～30.

[3] 陶世楨.沙漠與山區管道建設[M].北京：石油工業出版社，1992.

[4] 劉大恕.油氣儲運工程施工新工藝[M].北京：石油工業出版社，2009.