油氣管道小型頂管穿越施工技術

陳偉（中油遼河工程有限公司油氣管道所，遼寧 盤錦 124010）

隨著管道事業的不斷發展，國內管道的施工技術也日趨成熟，尤其是在管道的穿越施工技術更是取得了十分顯著的提升。近十余年來，國家不斷投資建設了西氣東輸一線、二線、三線，陜京一線，二線以及眾多的大型原油、成品油管線工程，在這些重點長輸管道工程中，許多河流、山體、公路、鐵路、長城等的穿越均采用過頂管穿越的方法。

不同于上述大型管道的頂管穿越技術，本文將介紹一種小型頂管穿越技術，它成功的應用在海外油田集輸管道的道路、鐵路等穿越施工中，它的優點就是操作空間小、施工周期短、施工成本低。這種小型頂管穿越技術主要的設備組成包括：鋼套管、液壓缸、頂進設備，頂進軌道、螺旋鉆具、排泥葉輪等。它與國內常規頂管技術的區別是，采用了一套螺旋鉆具作為頂進設備，而且通常采用比管線稍大兩個尺寸等級的普通鋼管作為保護套管，它具體的施工工藝技術和過程如下：

1根據主管線的規格，選擇適當的套管規格。由于考慮到主管需要安裝絕緣支撐架、以及鋼套管內的犧牲陽極布置，以及施工空間等因素，建議套管級別的選用至少比主管大200mm以上。同時這種小型的穿越技術，不建議采用較大規格套管，例如當套管在DN800以上，建議采用鋼筋混凝土套管。

2操作坑開挖，設備布置。操作坑的開挖應充分保證施工空間的要求，如若土質松軟、穿越深度較大、地下水位高等情況，應充分做好排水、防水以及操作坑周邊的支護工作。頂進軌道應按照設計道路穿越角度和深度布置，確保角度誤差在1度以內，同時保證頂進、頂出點誤差不超過0.5m。

3頂進施工。選擇對應規格的螺旋鉆具，并從套管內穿過，開始進行掘進施工。利用發電機帶動螺旋鉆具旋轉頂進，隨著鉆具的不斷頂進和螺旋葉輪旋轉將鉆具掘進的泥水等帶出套管，同時需要定時的清理鉆具所帶出的泥水，避免堵塞鉆具末端的泥水排出口。隨著鉆具的掘進，以及套管內泥土的排出，利用液壓千斤頂慢慢將套管頂入。當采用鋼制套管施工時，每一根套管頂入深度留2m的空間，待完成與下一根套管的焊接后，繼續進行頂進施工，直至完成設計頂管長度。

該種小型頂管最大的優點就是施工周期短，在實際應用案例中，基本2-3天可完成一處中型道路的頂管施工。其次就是操作簡單，大大降低了施工成本。當然它也存在一定的局限性，對施工環境有一定的要求，它所適用的環境主要有以下幾個特點：

3.1土壤、碎石土、沙土等地質條件

由于施工工藝采用螺旋鉆具的鉆進松動土壤、利用葉輪的旋轉將土壤帶出套管，陸續頂進施工。這樣的螺旋鉆具在巖石等級較高的地質條件下極易損壞鉆具，造成頂管失敗，所以該工藝大多適用于非巖石地層，而巖石地質條件下，需考慮采用特殊鉆具和附加工藝。

3.2小管徑工藝管線

很多國內常規頂管工藝，采用人工手掘式施工，為保證人員操作空間，對套管的尺寸要求不小于DN800，往往對于小管徑工藝管線來說，增加了掘土量，加大了施工周期，同時采用大的套管也是一種成本上的浪費。所以對于小管徑工藝管線來說，在這些方面，它的經濟和成本優勢體現的更為顯著。

3.3周邊環境腐蝕性相對不高

由于該穿越通常采用普通等級鋼作為套管，大多不做防腐處理，即使做防腐處理，在頂管過程中也會出現損傷。所以它最大的缺點就是抗腐蝕性差，所以需要對套管和套管內管線分別做陰極保護，常規采用犧牲陽極帶的處理方法。如若周邊土壤腐蝕性強，即使采用犧牲陽極保護，也很難保證套管的使用壽命。當套管出現腐蝕穿孔，降低了套管的支撐強度，漸漸失去保護作用，此外與外界隔離的套管內空間打破，對于工藝管線的防腐和安全運行也存在一定的影響。所以，該工藝的選擇應適當選在土壤腐蝕性不高，地下水位相對較低的地段。

事實證明，這種小型頂管穿越施工技術在實際應用中可操作性高，施工周期和成本大大減少，在許多車流量稍大的道路施工中，相對于大開挖穿越技術也有著一定的優越性。據調查，目前中東地區多個重要的石油生產國，在油田內廣泛采用了這種小型頂管穿越施工技術，并已經得到了有效的推廣。正是由于它相對于傳統頂管穿越技術的諸多優勢，國內也漸漸的應用到許多小型、低等級管道的穿越施工中去，相信隨著國內石油行業的發展以及城市管道建設的推進，這種小型頂管穿越技術還有更廣闊的應用前景。

[1]何利民，高祁.《大型油氣儲運設施施工》.石油大學出版社，2007年9月1日.

[2]王曉慧，羅樹德.《淺談施工頂管技術》.科技風，2010年9月.