硅谷杂志：长输管道穿越施工技术原理、特点研究 |
| 2016-08-25 13:33 作者：吴卓 张莺 尤伟 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【原文载于《硅谷》杂志6月刊】随着我国石油天然气工业的迅速发展，长输管道在石油天然气的运输中发挥着越来越大的作用。针对管道敷设技术中的难点问题-穿越技术，结合长输管线的施工经验，从技术分类、原理、特点和主要技术措施等几方面进行详尽的介绍，其操作性强，对穿越施工有指导作用。
长输管道尤其是大口径长输管道山地施工中，穿越是一项常见的施工内容。常见的穿越主要有河流、山涧穿越，公路、铁路穿越等，其主要施工方法包括定向钻、顶管、大开挖穿越等。本文着重介绍这几种典型穿越方法，对长输管道的施工有一定的借鉴性。
1定向钻穿越技术
1.1施工原理
定向钻技术在长输管道施工中用于河流、湖泊、公路、建筑物等障碍物的长距离非开挖穿越，适于粘土、沙层、结构较稳定的软基岩等地质条件。施工时，按照设计轨迹，先钻一个导向孔，随后将钻头更换为大直径的扩孔器进行扩孔，扩孔完成后将待铺设的管线拉入钻孔，完成铺管作业。通常情况下，根据钻孔机的能力和待铺设管线的直径大小以及地质情况，须进行多级扩孔后再回拖管线。
1.2主要技术措施
1.2.1测量放线
根据设计交桩与施工图纸放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。
1.2.2钻机场地平整
用推土机推平、压实，保证有足够的承载力，主机下加铺20mm厚的钢垫板。
1.2.3钻机就位及试运转
按施工布置图及规范要求将钻机及附属配套设备及地锚箱安放在预定位置，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。
1.2.4钻机试钻
各系统运转正常后试钻，钻进1-2根钻杆后检测各部位运行情况，正常后按次序钻进。
1.2.5钻导向孔
钻孔偏差应符合设计要求，开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，钻导向孔过程中，要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况。
1.2.6预扩孔
根据管径，整个预扩孔过程采用分级扩孔，按穿越长度及预扩孔次数倒运钻杆，按程序进行钻杆、钻具的清洁和连接。
1.2.7管线回拖
管线入土角调节器放置距出土点6-10m处，滑送道自管线入土角调节器起每隔10m放置一个。管线检查合格，将管线吊放在滑送道上，回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大而卡钻。
2顶管穿越技术
顶管穿越就是非开挖穿越最常用的一种方式，一般分套管顶进和管道穿越安装两部分。根据土质及工程量的大小，顶管方式一般分为千斤顶顶管法和水平螺旋钻机顶管法。
2.1千斤顶顶管法
千斤顶顶管法是指用千斤顶作为原动力进行顶管的一种顶管作业方式。
2.2水平螺旋钻机顶管法
水平螺旋钻机顶管法是采用水平螺旋钻机进行钻孔顶管的一种顶管施工方法。
2.3主要施工技术措施
2.3.1测量放线
根据设计给定的的控制桩位，用全站仪等测量仪器放出穿越轴线，长度和穿越的起始点。
2.3.2操作坑开挖
操作坑的位置应放置在给定套管位置的外侧，选在路边开阔平坦、设备进出方便的地段。
2.3.3接收坑开挖
接收坑开挖时与操作坑开挖相同，需进行测量放线和必要的支护，接收坑的位置应放置在给定套管位置的外侧，接收坑为矩形，坑底尺寸不小于4m×4m，坑底根据不同地段的埋管深度而定。
2.3.4钻进施工
穿越钻孔时，钻孔顶进的混凝土套管每根长度与每节钻杆的长度应一致。第一节套管的入土点和安装角度应准确，钻进1.5m后应检查钻孔是否有偏钻现象。偏钻发生时，应重新调整钻机。
2.3.5套管密封
混凝土套管接缝处采用涂刷石油沥青麻刀的方法。套管内表面要保证平整，下端60度弧范围内要抹平，无突起，保证主管顺利通过。
3大开挖直埋法
3.1技术原理及特点
大开挖直埋法主要应用于南方连续水网及沿海地区大中型河流的管道穿越，一般采用围堰导流法。
3.2主要施工技术措施
3.2.1测量放线
1）根据设计图纸放出穿越中心线，作业带边界线，穿越起止点。
2）根据现场情况确定施工便道位置、穿越开挖位置、堆土场地、分级开挖区域、堆管场地等。
3.2.2修筑施工便道
视现场情况，需修筑施工便道时应提前将便道修好。便道做法：施工便道路面宽度为4m，两侧路肩各0.5m，厚度一般情况下为0.5m。
3.2.3河道围堰、抽水、修导流渠
需要对上、下游分别截流，截流围堰共设计2道，高出水面1.5m，围堰截面依据实际情况而定。围堰完毕用水泵排出围堰内积水，并在围堰内四周开挖排水沟，根据河流、沟渠不同的情况设置排水点，不间断地排除围堰内的渗水，降低围堰内地下水位。
3.2.4管沟开挖
用两台挖掘机同时进行管沟开挖，并配合推土机进行开挖土石的倒运工作。
大部分管沟深度范围内存在砂岩，可在开挖时采用破碎锤、人工凿岩及爆破施工。
3.2.5管道下沟
管道在预制场地按照穿越长度预制。主管道完成焊接合格后，用2～3台2吊管机和2台挖掘机相互配合由一人统一指挥进行主管线穿越下沟。
3.2.6管沟回填、水工保护、地貌恢复
对于混凝土配重块稳管段的管沟超挖部分采用草袋装土间隔5m填垫至设计标高，细土回填应分层夯实后原质回填河床。管沟回填完毕后尽快拆除围堰，疏通河道，尽量避免污染河道。
4结束语
管道工程建设是一项多学科有机组合的系统工程。管道工作者应全面提升工程管理水平，和国际惯例接轨；全盘考虑工程地质、水文地质条件等方面对施工的影响以及高度重视施工可能引发的环境地质问题；全方位地利用国际先进的管理方法与技术装备，创造良好的经济效益与社会效益。
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