咸寶線天然氣管道千河穿越工程施工技術簡析及項目評價

王廣福

摘 要：通過介紹天然氣管道穿越工程改造項目方案比選，強調(diào)了對接規(guī)劃確定方案的重要性。河流大開挖穿越施工中管溝開挖、管溝降水是項目控制的重點環(huán)節(jié)，應制定詳細可行的施工方案，以確保項目順利實施。

關鍵詞：方案比選;管道;穿越工程;施工方案;后評價

1 工程概況及現(xiàn)狀

陜西省天然氣股份有限公司咸寶線天然氣管道千河穿越工程建成于1999年，屬于河流大型穿越，管徑426，穿越長度566.2m，位于，千河入渭（河）口，設計埋深6m，每隔10m設置一個穩(wěn)管墩。2006-2011年間，渭河出現(xiàn)大量采砂活動，導致千河入渭處河床嚴重下切，汛期上游水庫泄洪導致管道出現(xiàn)多次露管懸空險情（最長達150m）。為消除隱患，2011年開始實施千河穿越技改項目，2013年4月碰口投運。經(jīng)過6年的運行觀測，千河穿越管道運行正常，項目建設達到了預期效果。

2 方案比選簡述

2.1 定向鉆穿越

從地質(zhì)勘查情況看，定向鉆穿越水平段可穿越穩(wěn)定層位于地表下40余米。由于出入土端管道需穿越卵石層、圓礫層，且粒徑較大（最大粒徑15.0cm）、含量高（含量60%-65%，可見約20%漂石），因此在出入土端定向鉆采用正常的導向孔無法實施，必須采用夯擴套管通過卵石、圓礫層，出入土端各需設置200余米夯擴套管。該方案存在以下風險：①地層內(nèi)可見約20%漂石，200余米長夯擴套管在夯進過程中若遇到大粒徑石塊阻擋即會導致夯進失敗，此種施工方法施工偶然性風險極大，極難控制;②水平段定向鉆穿越與出土端夯擴套管準確對接有較大風險;③由于定向鉆穿越需穿越800余米，在管道回拖過程中，存在鉆具回拖力不足、鉆桿失效的風險;另外在管道回拖經(jīng)過卵石、礫石層時，會對管道防腐層造成損傷。

2.2 桁架跨越

桁架跨越具有單跨跨度較大（單跨可達40m以上），可設置檢修通道等優(yōu)勢，但跨越都存在后續(xù)較大安保投入，需要在設計上設置一定的圍護設施保障管道安全。另外，桁架跨越對千渭之匯國家濕地公園規(guī)劃景觀有影響，規(guī)劃部門持保留意見。

2.3 大開挖穿越

河道挖沙導致河床局部落差達到7m多，且近年來河床下切嚴重，結合防洪評價對河道洪水沖刷深度的測算，按10-13m埋深進行大開挖穿越考慮，施工方法成熟，項目施工難點在于管溝土方開挖量大，施工支護、水下施工安全等存在較大風險。

項目方案論證階段設計單位、建設單位與河務、規(guī)劃、電力等相關部門進行了深入對接，結合地勘及規(guī)劃情況，對以上方案進行了多次方案論證，最終確定采用大開挖穿越方案，并對方案進行了優(yōu)化設計。

3 河流大開挖穿越設計及施工簡析

3.1 大開挖穿越設計

咸寶線千河穿越工程穿越管道為426×8.8 X52M LSAW鋼管，加強級3層PE防腐，采用大開挖方式穿越，穿越水平長度721.4m，管道實長731.01m。

3.2 埋深設計

根據(jù)地質(zhì)資料，千河河床為卵石、礫石層，應將管道埋設于卵石層中，根據(jù)《咸寶輸氣管道工程千河穿越防洪評價報告》：千河下游最大沖刷深度為5.44m，管道埋置深度應保證管道埋頂面深不應小于最大沖刷深度以下1m，并設配重壓袋防止管道于洪水期漂浮。根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況，部分河床因采砂產(chǎn)生7m深坑，考慮到千河穿越位于千渭之匯國家濕地公園規(guī)劃范圍內(nèi)，河道已禁止采砂，因此設計埋深從初步設計的埋深20m優(yōu)化至13m，管道敷設完成后，將采砂坑填埋，以保證管道安全。

3.3 河流大開挖穿越施工技術簡析

3.3.1 管溝開挖施工方案

根據(jù)地質(zhì)資料，千河河床為卵石、礫石層，施工開挖應選擇枯水期進行施工，考慮管線埋深較深，管溝開挖時應分級開挖，每級設置3-4m施工平臺，管溝開挖放坡坡率根據(jù)地勘報告不小于1：2.5，并根據(jù)現(xiàn)場情況采取降水措施。

本次管溝開挖采取“分層開挖，形成平臺”方案，先用挖掘機挖至自然地平下2.5m，然后形成一個平臺，寬度50m;將挖掘機停在第一平臺上向下開挖開挖至6m深，寬度28m，將土倒運在自然地坪上，裝載機進行土方的倒運;然后挖掘機停在第二平臺上向下挖至9.5m深，寬度14m，將土倒運在第一平臺上，第一平臺上的挖機再將土倒運到自然地坪上，裝載機再進行土方的倒運;然后挖掘機停在第三平臺上向下挖至13m深，將土倒運在第二平臺，站在第二平臺的挖機將土倒運到第一平臺上，第一平臺上的挖機再將土倒運到自然地平上，裝載機再進行土方倒運，上方另一挖掘機將挖出的土方倒運到管溝邊上，挖出的土方都是虛方，管溝邊嚴禁堆放，需倒運至200m外。

項目施工正值冬季枯水期，氣溫低，開挖出的砂礫石能迅速凍結，易于倒運，避免了邊坡垮塌，有利于管溝成型。

3.3.2 圍堰及降水

整個管溝內(nèi)有兩種滲水方式：一是層間水平滲，二是承壓水上涌。防滲層（防水土工布）主要阻擋層間水平滲，地下涌水量需要設置水泵抽走。管溝開挖期間施工單位對河道進行了圍堰，管溝內(nèi)進行了不間斷抽水作業(yè)，并對管溝進行必要的支護，確保管溝順利成型。

4 項目實施總結及項目評價

①方案的確定不僅應考慮經(jīng)濟性、方案的可行性，重點應對規(guī)劃有深入調(diào)查，本項目最終選定了大開挖穿越方案，并結合規(guī)劃、防洪評價等對設計埋深進行了優(yōu)化，取得了良好的經(jīng)濟效益;②枯水期分層開挖，合理降水確保了項目安全順利實施;③經(jīng)過6年的運行觀測，千河穿越管道運行正常，驗證了項目建設方案確定的科學性、嚴謹性，對類似項目的實施有很強的指導意義。