油氣管道山地管溝施工技術要點

何智勇，楊勝，楊衛東(重慶應急搶險維修中心，重慶 401220)

0 引言

管溝即為地下管線共同溝，是指能夠容納兩種及以上設施管線。與一般的市政公用管溝不同，為了實現油氣資源的無障礙輸送，油氣管道的管溝大部分建設在野外。為了克服地形地貌等因素造成的影響，技術人員必須深入考察施工所在地及周邊地區的環境及土壤的構成情況，最終制定行之有效的管溝開挖方案。

1 油氣管道山地管溝施工中的常見問題

基于理論角度進行分析，可得出如下結論：進行油氣管道山地管溝開挖時，只要科學選擇設備，開挖過程一般不會面臨較為復雜的問題，施工總體難度不高。但此種認知僅僅適用于書本理論分析，沒有考慮任何實際情況。實地施工經常遇到的具體問題如下：

(1)受土壤成分構成或地形因素的影響，導致管溝深度無法達到預期要求；此外，由于預留的深度不足，致使出現風沙等極端天氣，或是因為多種原因導致塌方、沉降時，管溝很可能出現凸起點。該類問題很可能導致埋深偏離正常值，從而遺留安全隱患。

(2)管溝溝底的設置出現異常(以“不平”為主)，其中的代表性現象為，管道下溝之后，部分區段的管道實際上陷入了“懸空”的狀態，無論是相鄰管道的焊接工作還是回填土工作，均會在一定程度上受到影響，導致工期延緩。

(3)在一些特殊的山地環境中，同段管道兩端存在較大的地形高差。由此造成的影響有二：其一，設備的運輸極其困難，往往無法及時運送至指定位置，輕則延誤工期，重則被迫改變施工方案；其二，當施工人員通過多種方式完成管溝開挖之后，成溝的坡度可能與設計方案存在較大差異，導致縱向的彈敷效果不佳，既有可能導致管道多處被迫處于懸空狀態。

(4)受惡劣地形的影響，一旦管溝邊坡的坡度小于預設值，將會埋下塌方隱患，嚴重威脅現場施工人員的生命安全。

(5)管溝開挖與管道設置應按照預定的線型進行對照施工。一旦線型出現偏差，極有可能導致管道與管溝的中心線未能完成重合。由此造成的后果是，回轉半徑只能被迫縮小，管道幾乎無法正常下溝(強制進行，管道的防腐層必然受到損害，且無法進行后續修補)；如果“將錯就錯”，則進行溝下焊接作業時，彎頭的使用量將會遠遠超出預定數值，導致成本提升。

2 影響油氣管道山地管溝施工質量的地質與地貌因素

2.1 地質條件影響

地質因素是指管溝開挖地區的土層成分，可能會對開挖施工造成影響。根據土壤風化層厚度，可對地質條件進行如下分類：(1)覆蓋層厚度如果在2.5 m(含)之上，且風化層厚度不小于2.5 m，視為I類；(2)覆蓋層厚度不變，風化層厚度低于2.5 m，II類；(3)0 m＜覆蓋層厚度＜2.5 m，風化層厚度≥2.5 m，III類；(4)0 m＜覆蓋層厚度＜2.5 m，風化層厚度＜2.5 m，IV類；(5)無覆蓋層，風化層厚度不低于2.5 m，V類；(6)無覆蓋層，風化層厚度＜2.5 m，VI類[1]。進行管溝開挖施工時，技術人員必須對土壤成分進行精確測量，從而確定具體的開挖方式。

2.2 地貌構成影響

油氣管道山地施工的主要特點為：跨度大、較為分散、地貌多變。

(1)管道需經過山地河流段時，需重點考慮砂土層、卵石層、碎石沉積層的沉積方式。通常而言，上述三種沿河結構層均處于十分松散的狀態，直接導致管溝開挖難度大幅度提升，甚至無法成行。此外，進行設計時，技術人員還應仔細考慮河水流過時，會有何種程度的沖擊力作用于管道。不僅如此，開挖過程中，河流底部常年沉積而成的泥沙共混層很容易在河水的作用下，將大量砂石、雜物卷進管道中，清理難度大，嚴重影響后續的使用。

(2)山地地形中，低洼地以及其他海拔較低的區域原則上應該避開，原因在于：盡管該地區是山地中相對平緩的區域，但卵石、砂礫與泥土、樹枝等混合在一起。如果常年有溪流流過，便會“擠壓”在一起。由于粘連性較高，開挖過程中很可能“帶動一大片”，有可能引發山體滑坡、泥石流，引發安全事故。

3 油氣管道山地管溝施工的技術要點

3.1 管溝開挖方式的計算與選擇

油氣管道開挖通常需要借助機械設備。需要人工(或計算機應用軟件)進行的項目為：計算并選擇管溝開挖方式與具體值。一般情況下，管溝邊坡的坡度具體值確認納入土壤類別、力學性能、開挖深度三項主要內容。

(1)如果管溝開挖深度在＜5 m，需根據是否存在載荷，載荷的類型(動態或靜態)，確認管溝陡峭程度最大側的邊坡坡度。以中密碎石類土為例，如果沒有載荷，在最陡峭側邊坡坡度的應為1:0.75；如果有靜態載荷，則坡度為1:1.00；如果有動態載荷，則坡度為1:1.25；如果中密碎石類土的填充物主要為黏土，則無載荷、靜態載荷、動態載荷對應的最陡峭邊坡坡度分別為1:0.50、1:0.67、1:0.75。

(2)如果管溝的開挖深度超過5 m，則開挖過程不可操之過急，必須逐段進行開挖試驗。一旦發現土壤類別發生變化，為了提升管溝強度，防止出現塌方事故，則應額外增設支撐結構，或將開挖方式轉變為“階梯行進式”。

(3)針對管溝溝底的寬度進行確認時，應按照下列公式予以計算：

式中：B為管溝溝底的目標寬度(m)；D為鋼材質管道結構的外表面橫截面直徑(其中包含了管道的防腐層以及保溫層的厚度，m)；K為管溝溝底需要額外增加的“寬裕量”，一般情況下，K的取值均為既定常數，根據管溝的深度以及具體位置、管道的材質而定。比如：①管溝的溝深為2.5 m，溝上(焊接)有水土質管溝，則K的取值為0.7 m，溝下(手工焊接)半自動焊接處管溝的K取值為1.6 m；②保持溝深條件不變，溝上焊接彎頭和冷彎管處管溝的K取值為1.5 m，溝下焊接處彎頭、彎管機碰口處管溝K取值為2.0 m[3]。

3.2 管溝施工期間的安全注意事項

油氣管道山地管溝施工期間需要注意的安全事項如下：

(1)邊坡的質量安全是重中之重，必須采用臺階式開挖法，并在開挖的同時完成“修坡”作業。此間的注意事項為：管溝的地步以及側壁處必須嚴格禁止掏挖焊接用的坑洞，否則很可能導致邊坡的穩定度降低。

(2)管溝開挖取得階段性進展后，在放置管道之前，技術人員應該對溝壁的質量進行全方位、地毯式的檢測，發現任何裂縫，均需及時評估該裂縫的危害程度，確保管溝不會出現塌方、局部基礎不均勻沉降等事故。

(3)山地環境中溪流眾多，且多地地下會有水源流過。因此，很多地段的土質相對松軟。在該類地區開挖管溝時，技術人員應該注意安全擋板的使用，搭配安全支護，通過固臂作業，完成對基坑、溝槽等的埋樁加固作業。

(4)與平原不同，山地環境復雜，稍有不慎便會引發山體滑坡、泥石流、塌方等重大安全事故。因此，為了保證施工人員的安全，在管溝開挖結束后，放置管道或者進行管下焊接等作業時，首先，各操作點位必須預留足夠寬敞的空間，保證危險發生時，施工人員的撤離不會遇到阻礙；其次，應建立至少兩處“逃生通道”，并配以梯子、繩索等重要工具。

(5)溝下作業期間，重型設備、車輛等必須遠離作業區域(重型設備的質量普遍以“噸”為單位，數十噸的重量意味著巨大的重力作用力)。

3.3 提高管溝施工質量的有效方式

為了確保油氣管道山地管溝的施工質量，施工團隊應圍繞下列方面進行重點梳理。

(1)開挖前，對包含本文所述內容在內的，可能引發安全問題的全部因素進行深入了解。比如在山地中的低洼地地帶進行施工時，針對土壤成分的檢測、管溝的布設路線等，均應進行系統性的考量。待所有問題均可妥善解決后，還需納入可能出現的極端天氣情況，最終制定出行之有效的管溝開挖與管道下溝方案，使埋深、管上管下預留寬度等數值均達到預期標準。

(2)開挖前，設計工程師、監理工程師應對施工人員進行細致的技術交底，使作業人員深入了解施工期間必然遭遇的技術難點以及可能出現的突發情況，做好一切準備。

(3)保證施工期間的通信穩定性，及時告知作業人員有關注意事項。

4 結語

綜上所述，決定油氣管道山地管溝施工質量的主要因素為：

(1)選擇合適的地段開挖管溝，既可以有效防止自然因素(雨水堆積等)對管溝進行惡性沖刷，又可以使管溝開挖、組隊、焊接、下溝、回填等作業環節更加“緊密”。

(2)開挖過程應當“穩扎穩打、步步為營”，即開挖一段、完成一段的施工，每段的總長度應控制在1 500 m以內。在此基礎上，抓住施工技術要點，保證施工的精細程度，可確保工程達到可靠的質量。