陜京四線天然氣管道懷九河頂管隧道穿越的實踐

包宏宇(中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤錦 124010)

陜京四線天然氣管道懷九河頂管隧道穿越的實踐

包宏宇(中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤錦 124010)

陜京四線輸氣管道工程懷九河穿越，由于工程地質條件復雜，地層組成主要為漂石，設計施工難度很大。經論證采用頂管隧道穿越方案，頂管內徑2.4m，頂管全長87.5m。為減少豎井深度，縮短工期，降低工程投資，該穿越設計采用斜頂進方式。在介紹了場地環境和水文地質條件的基礎上，較詳細地論述了頂管隧道穿越縱斷面設計、頂管豎井設計。

天然氣管道；頂管隧道穿越；豎井；漂石穿越

1 工程概況

陜京四線輸氣管道工程總體走向自西南向東北，途經陜西、內蒙古、河北、北京4個省、直轄市、自治區。陜京四線包括1條干線和1條支干線，線路總長度為1114km。把西部氣引入以北京為中心的華北地區，以適應華北地區及管道沿線地區對天然氣快速增長的需要，滿足2020年張家口市舉辦冬奧會對清潔能源的需求。干線懷九河穿越位于北京市懷柔區九渡河鎮花木村南約200m處，屬于河流中型工程穿越。穿越處管道設計壓力為10MPa，管徑為D1219mm，壁厚為27.5mm和22mm，材質為X80M。

2 水文地質條件和場地環境

懷九河為懷河支流，發源于北京延慶大莊科鄉，經西水峪，進入懷柔境內，匯入懷柔水庫后入懷河。懷九河干流全長68.9km，懷柔境內長52km，境內流域面積約為216.8km2。

根據勘察資料，穿越場地各巖土層特征從上至下分述如下：第1層漂石土，雜色,密實,磨圓度較好,母巖成分以花崗巖為主,粒徑大于200mm的顆粒含量大于總質量的50%，最大粒徑約為800mm，砂土、卵石充填，局部揭露為圓礫混粗砂，厚度約為0.40m，分布連續，層底深度5.50m～8.00m。第1-1層粉土，灰黃色，稍密，稍濕，干強度、韌性較低，僅在ZK1內揭露，揭露厚度0.50m。第2層微風化花崗巖，褐色,礦物成分以石英、長石、角閃石為主,節理裂隙發育,巖芯呈短柱狀，該層僅在1#鉆孔內揭露，勘察深度范圍未揭穿該層，揭露厚度為0.50m。第3層中風化板巖,灰黑色,隱晶質黏土礦物，板狀結構，巖芯呈短柱狀，局部為碎片狀，力學強度不高，局部揭露為強風化板巖。該層僅在2#鉆孔揭露，最大勘察深度15.00m，未揭穿該層，揭露厚度為9.50m。

3 頂管穿越設計

根據勘察資料，綜合考慮穿越處的地質條件、場地因素，管道穿越主要在第2層微風化花崗巖和第3層中風化板巖中通過。頂管穿越地層主要為微風化花崗巖和中風化板巖，套管以上基本為滲透性較大的漂石層，且地下水位較高，因而頂管機頭采用封閉式頂管掘進機，推薦選用泥水平衡式頂管機。結合本次穿越的特點，頂管隧道采用內徑為2.2m的鋼筋混凝土套管(DRCP Ⅲ2400×2500 A JC/T 640-2010)，混凝土強度等級C50，抗滲等級P8，接口采用“F”型接口，楔型橡膠止水圈，頂管隧道防水等級三級。為了減少豎井深度，采用斜頂進方式進行穿越。

(1)頂管縱斷面設計。(2)頂管豎井設計。頂管始發井作下放掘進設備、輸氣管道、光纜、排渣出口、運送套管及上下人員之用。由于豎井深度較深，始發井為圓形，內徑為12.5m，井深14.58m。

接收井作為撤離設備和管道安裝用為圓形，內徑為10m，井深為13.22m。頂管始發井布置在河槽西岸，豎井邊線離河岸邊坡約15m，接收井布置于河槽東岸，豎井邊線離河岸邊坡約15.4m，均采用圓形斷面，頂管隧道兩豎井中心間距水平長度為98.75m，頂管隧道長度為87.5m。根據管道穿越地層及埋深，為了確保工作豎井施工安全、方便施工，工作井較套管底部深0.5m。豎井施工底板時，在豎井底部設0.8m×0.8m的集水坑，深度1.2m，作為豎井內的排水。另外為了減少匯入基坑中的降雨量，在基坑周圍設置截水溝。同時，為了施工操作方便，井內設置臨時施工用鋼梯。

4 頂管施工

(1)套管內管道安裝及固定 輸氣管道采用在始發井內焊接、發送，在接收井端牽引的方式進行管道安裝。在始發井內每焊接完成一節，進行焊口檢測、補口，檢測合格后再往隧道內推送。為減小管道推送阻力及避免破壞管道防腐層，在管道上每間隔10m安裝一組滾輪組，滾輪組與輸氣管道之間用10mm的橡膠護層隔離，用以保護管道防腐層。管道就位完畢，經檢測合格后，為了避免管道由于套管內充水而失穩，對套管內進行水泥砂漿填充，填充后水泥砂漿頂高不應低于輸氣管道頂300mm。

(2)豎井內管道安裝及固定 考慮穿越位置地勢及豎井深度，豎井內管道采用熱煨彎管方式安裝。豎井內管道安裝原則上采用地面整體預制，整體吊裝組對焊接方式，并地面上進行無損檢測，防腐補口、補傷，然后整體吊裝組焊的方式完成，焊接由下往上。管道安裝完畢、套管內水泥砂漿固化合格后，進行兩側豎井拆遷回填。先人工將兩側豎井內穿越管道下部的回填土夯實，防止穿越管的下沉，降低穿越管段兩端的彎曲應力。管頂以上300mm采用人工回填細土(粒徑≤20mm)并夯實，其余部分采用原狀土(粒徑＜200mm)分層回填夯實。夯實系數均不小于0.93。

5 結語

本工程的順利實施對類似穿越漂石等地層硬度高的項目具有一定借鑒意義。

[1]輸氣管道工程設計規范GB50251-2015[M].

[2]油氣輸送管道穿越工程設計規范GB50423-2013[M].

[3]油氣輸送管道工程水域頂管法隧道穿越設計規范 SY/T7022-2014[M].

[4]油氣輸送管道穿越工程施工規范 GB 50424-2015[M].