長輸管道的河流穿越設(shè)計和施工探析

于洪偉

（大慶油田工程建設(shè)公司國際事業(yè)部，黑龍江 大慶 163000）

1 河流長輸管道穿越技術(shù)概述

河流長輸管道穿越技術(shù)主要有兩種技術(shù)類型，分別是開挖穿越和非開挖穿越，管道河流穿越會受到河流水文和地質(zhì)條件的影響，在目前管道施工技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，非開挖敷設(shè)目前在施工中處于主體地位[1]。非開挖穿越技術(shù)主要有隧道穿越和定向穿越兩種類型，定向穿越具備施工理深大、工期快的優(yōu)勢，而且不受水文條件的制約，適宜在大型河流管道穿越方面使用。如果當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件不適合使用定向穿越技術(shù)，就會采取隧道穿越技術(shù)。

2 管道定向穿越設(shè)計與施工

2.1 定向穿越施工工藝流程

首先，使用定向鉆機(jī)在河底鉆出來導(dǎo)向孔，持續(xù)鉆進(jìn)在河流對岸出土，打一孔器連接在土端，打一孔器轉(zhuǎn)動并向前行進(jìn)，同時用高壓泥漿不斷沖擊孔壁，把孔徑不斷擴(kuò)大，直至孔徑達(dá)到管道可以穿越的標(biāo)準(zhǔn)，此時將穿越管道與擴(kuò)孔器連接起來，沿孔道敷設(shè)管道。早期定向穿越只適合質(zhì)地較軟的地層，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前鉆機(jī)意境可以鉆通中等硬度的泥巖和砂巖地層，穿越理深不斷擴(kuò)大，工期顯著降低，而且越來越不受河流水文條件的干擾，不會影響航道通行，并且不需要占用較大的面積。不能穿越地質(zhì)堅硬的巖石地帶是定向穿越的缺陷，在這種穿越模式下，穿越長度和管徑都有一定的要求，管道若出現(xiàn)故障，檢修起來非常困難。

2.2 定向穿越施工設(shè)計

在河流定向穿越設(shè)計過程中，穿越的距離、地質(zhì)條件和位置都必須符合施工的要求，必須按照安全、可行和經(jīng)濟(jì)的原則來進(jìn)行施工設(shè)計[2]。入土和出土角度、曲率半徑和穿越深度都需要提前設(shè)計完成，具體應(yīng)做到以下幾點：第一，首先要對最大穿越深度進(jìn)行確定。為了把最大穿越深度確定下來，應(yīng)充分掌握集施工地點的地質(zhì)和水文資料，把勘察及物探工作認(rèn)真做好，要對穿越區(qū)域土層分布有一個全面的了解，同時要對河床穩(wěn)定性進(jìn)行評估；第二，穿越條件和鉆徑大小必須與鉆機(jī)的性能相符合，在確定穿越長度的時候，要符合鉆機(jī)回拖的性能要求，堅硬的巖石地層不適宜進(jìn)行定向穿越；第三，在土壤液化和泡泉等不穩(wěn)定的地層，極易出現(xiàn)塌陷和管涌事件，因此必須引起施工方的高度重視；第四，管道必須做好防腐工作。防腐層的強(qiáng)度和韌性必須有可靠的保障，而且要有較強(qiáng)的耐磨性，且防腐層要與管道很好的豁合在一起；第五，大型河流管道穿越施工實施起來比較復(fù)雜，在設(shè)計的時候要對其經(jīng)濟(jì)性予以充分的考慮，在此基礎(chǔ)上，穿越距離要盡可能的縮短。

3 管道隧道穿越設(shè)計與施工方法

3.1 盾構(gòu)施工法

盾構(gòu)法要有專門的盾構(gòu)機(jī)及配套裝置，在地表下通過掘進(jìn)挖出隧道，然后拼裝鋼筋混凝土預(yù)制環(huán)片把管道連接起來穿越河底。盾構(gòu)法一般在水文、氣候與航行不受限制的河流穿越中使用，施工質(zhì)量和進(jìn)度有著比較可靠的保障。盾構(gòu)法具體操作起來是比較復(fù)雜的，盾構(gòu)機(jī)和水下施工設(shè)備要針對施工地質(zhì)條件提前準(zhǔn)備，在設(shè)計施工過程中，進(jìn)度、工期和成本都要做好統(tǒng)籌設(shè)計。泥漿要選擇能夠快速穩(wěn)固地層的類型。盾構(gòu)機(jī)必須按照設(shè)計好的路線運行，盡可能避免施工事故的發(fā)生。

3.2 鉆爆施工法

鉆爆法就是在河床下人工鉆孔，并通過爆破實施掘進(jìn)，借助模筑混凝土實現(xiàn)管道通過的穿越方法。該施工方法工藝及其簡單，不需要復(fù)雜的施工設(shè)備，成本處于最低的水平，隧道直徑和長度可以任意選擇，因此可以選擇大直徑多條穿越的模式，特別是對于巖石堅硬的河床尤其適用。但是該施工方法進(jìn)度較慢，而且要求河床有著較高的穩(wěn)定性，施工中要做好排水工作，管道穿越必須選擇巖石地層，穿越深度遠(yuǎn)大于其他施工方法，而且對注漿堵水材料和設(shè)備有著較高的要求。

3.3 頂管施工法

頂管法目前已經(jīng)比較成熟，主要是把超長距離頂管采取繼裝置接力頂進(jìn)，頂管采用鋼管活著鋼筋混凝土管道，盾構(gòu)機(jī)切削地層在前面，后面使用傳送機(jī)把巖石碎屑傳輸出去。頂管截面通常不大，施工成本相對較低，施工工期較短，對于那些距離較短的隧道特別合適。頂管法通常是直線施工，所以管道應(yīng)當(dāng)盡量避免出現(xiàn)彎曲。頂管的頂力必須有可靠的保障，這樣管壁與土壤之間的摩擦力才可以得到有效的克服。擠壓出土法、外擠壓頂進(jìn)法、管內(nèi)出土法是頂管法比較常用的施工法法，同時施工設(shè)備的選擇也要充分的考慮頂力的大小。

4 結(jié)語

隨著長輸管道技術(shù)工藝的不斷發(fā)展，施工安全及環(huán)保也有了可靠的保障，同時要求我們根據(jù)施工地域的具體情況選擇合適的施工方法，把管道穿越河流的施工質(zhì)量進(jìn)一步的提升上去。