山区管道施工通道修筑及管沟开挖技术

宋龙进，彭建国，耿劲松

（1.中石化管道储运公司华东管道工程有限公司，江苏徐州 221008；2.中国石油工程建设公司，北京 100011）

山区管道施工通道修筑及管沟开挖技术

宋龙进1，彭建国2，耿劲松1

（1.中石化管道储运公司华东管道工程有限公司，江苏徐州 221008；2.中国石油工程建设公司，北京 100011）

山区地段敷设油气输送管道时,由于沿线地形起伏较大、表面岩石不规则出露、遍布陡坡长坡、河谷纵横、道路崎岖,不像平原施工易于修出大型机械能施展开的施工便道和施工作业带，给管道安装、尤其大口径管道安装带来巨大困难。文章针对不同的山体特点及地形地貌，分析了山区段管道施工通道修筑及管沟开挖技术，主要包括在横坡、纵坡及其他特殊地段修筑施工通道技术和在横坡、纵坡上开挖管沟技术。这些技术在川气东送管道山区段线路施工中成功应用，保证了川气东送管道工程的顺利完工，可为今后同类山区段长输管道工程施工借鉴。

山区地段；管道施工；通道修筑；管沟开挖

山区地段敷设油气输送管道时,由于沿线地形起伏较大、表面岩石不规则出露、遍布陡坡长坡、河谷纵横、道路崎岖,不像在平原地带施工容易修出供大型机械施工的便道和作业带，给管道安装、尤其大口径管道安装带来巨大困难。山区管道施工通道及管沟开挖工作是影响工程总体进度非常关键的工序，因此必须根据山体特点及地形地貌，制订相适应的施工通道修筑及管沟开挖方案。

1 山区管道施工通道修筑技术

山地段地势高低不平，为降低修筑难度，保证设备通行，应合理选择修筑路线，一般沿管道平均3 km修建一条施工通道；施工通道要避开山体不稳定地段，尽量在坡度变化较缓的地方修筑，尽量走山体的顺坡而不走山体的横披；当施工作业带因遇陡坡断头时，还需分别在坡顶或坡脚修筑施工通道、沟边通道；在沿施工作业带内修筑并贯通全线时，通道应选择在作业带内地形较平坦、地势较开阔的一侧修筑，另一侧留作开挖管沟、敷设管道用；修筑施工通道时，应尽可能利用原有的道路，对有利用价值的道路进行拓宽、推填、平整、碾压，使其承载力和宽度均能满足施工机械行走和操作的要求，无需做泥结石或碎石路面，在施工过程中，根据路面损伤情况随时维护；山区土方工程应在发生泥石流、山洪、石崩、持续暴雨和雪崩等灾害可能最小的时期进行。

1.1 横坡上修筑施工通道

管道沿横坡敷设时，由于横坡容易造成滚管以及施工设备损坏，为保证设备及施工作业人员的安全，施工作业带一般不宜出现大于8°的横坡，因此在进行作业带开拓时，其目标就是将横向坡度降至8°以下，如图1所示。

图1 在横坡上修筑施工通道示意

针对现场自然横坡的具体情况，需采取如下措施：在地势较为平缓的山间台地或者坡度小于10°的平缓地段，应尽量利用施工作业带，以减少施工工程量与征地面积；坡度为10°～20°时，可直接在斜坡上挖填土修建；坡度为20°～30°时，需在作业带填方坡脚处修建挡土墙护坡，在地表松软或易滑坡的地段打桩加固并用毛石砌筑，以保证施工作业带安全可靠；坡度超过30°时，在必要的地段应绕行修筑施工便道，并通过修建分级式护坡，确保作业带稳固，墙体宽度可随高度变化；对于坡度较大的长、陡地段，可修筑 “之”字形施工通道，在通道与管道交叉处修筑设备停放平台。

当斜坡为黄土土质时，可用单斗挖掘机和推土机进行挖填方、降坡、碾压，人工配合修整；斜坡为基岩时，可先用人工清除表面附着物，再采用爆破松动后用机械或人工方式进行平整；对局部凹凸不平的小坡脊、冲沟和孤石，由于推土机无法通行，可采用爆破方式或岩石开凿机粉碎突出的坡背和块石，再用推土机清扫，人工或机械平整；当线路上空有电力线、附近有公路、民宅时，采取覆盖被等防飞溅措施；对于坡度大于25°的地段，填方坡脚处要用块石或袋装土堆砌，以保证便道稳固，在挖方坡顶处清除易松动滑落的孤石或土石方，以保证车辆通过安全。

1.2 纵坡上修筑施工通道

位于纵坡 （梯田或台地）上的施工通道可采用挖高填低的施工方法，对梯田、台地进行降坡处理，如图2所示。

图2 纵坡上修筑通道示意

当斜坡为梯田、台地时，可用单斗挖掘机和推土机进行挖填方、降坡、碾压，人工配合修整；对于石质山坡地，可采用爆破后机械配合人工就地挖填方降坡的方式修建。

1.3 其他特殊地段修筑施工通道

1.3.1 需劈 （削）山段修筑施工通道

在需劈 （削）山段，可采用堆码砂袋、填土堆砂袋堡坎、砌石等措施将原有道路加宽，必要时可打桩加固，填方区应夯实、压平，如图3所示。

图3 需劈 （削）山地段修筑施工通道示意

1.3.2 公路衔接处修筑施工通道

施工通道与公路连接处，采用编织袋装土进行铺垫，保证通道与公路平缓过渡不至损坏公路和路肩。当路边有排水沟时，应埋设过水涵管，如图4所示。

图4 与公路衔接处修筑施工通道示意

1.3.3 沟渠交汇处修筑施工通道

施工通道与不能断流的沟渠交叉时，修筑通道前应预埋过水涵管，并用编织袋装土进行填充铺垫，或根据现场实际情况架设钢结构便桥，如图5所示。

图5 与沟渠交汇处修筑施工通道示意

1.3.4 河谷及冲 （洪）积地段修筑施工通道

河谷地带和山坡坡脚处的冲 （洪）积地段，地下水位较高，地质松软，具有湿陷特性，此时采取地基强化措施修筑复合通道，底层先铺垫较大的石块，然后覆盖碎石土层，呈梯形铺垫下宽上窄，最后再碾压平整，施工通道结构如图6所示。

图6 河谷及冲 (洪)积地段处修筑施工通道示意

2 山区管道施工管沟开挖技术

2.1 横坡上开挖管沟

在横坡上开挖管沟时，如果横坡大于或等于8°，需先修台基，为线路提供施工场地，并保证管道运行时所需的正常维护管道的条件，台基一般宽9 m左右，内侧3 m宽部分供修筑边沟和管沟，外侧6 m宽部分供施工机械通行，弯曲地段上台基宽度应增加1.4～3 m。

台基修筑分两种类型，一类是一半是挖方，一半是填方，填方用于通行施工机械，如图7所示；另一类是不利用弃土，台基全部开挖出来，如图8所示。第一种类型适用于坡度在18°以下的斜坡，第二类适用于坡度超过18°的斜坡地带。

图7 半挖方—半填方土台基示意

图8 全部开挖台基示意

2.2 纵坡上用机械开挖管沟

施工机械在纵坡上挖沟，必须考虑其是否稳定，是否能正常操作。施工机械的稳定性与坡度的大小、土壤的类别、土壤的性质及状态、机械和土壤接触的状态有关。施工机具正常操作的极限坡度，就是机具在斜坡上开始自动打滑的临界坡度，如图9所示。

图9 挖掘机稳定状态受力分析

αf

临界坡度可用下式计算：

式中 αf——计算临界坡度 （°）；

f——钢在泥土上的滑动摩擦系数。

极限坡度 （αj）为稳定安全系数采用1.5时的计算临界坡度，即αj=αf/1.5；计算结果见表1，供参考。

表1 钢在各种土壤上的摩擦系数和极限坡度

当施工坡度超过极限坡度时，为使施工机具不下滑，可施加外力拉住施工机具，机具不下滑所需的拉力H可用公式 （2）、 （3）计算。

在非黏性土上：在黏性土上：

式中H——机具不下滑所需的拉力/N；

K——机具稳定安全系数，K>1时，机具稳定；K<1时，机具不稳定，为保证机具安全操作，取K≥1.5：

Q——机具的质量/kg；

g——重力加速度，g=9.81 m/s2；

α——纵坡坡度/（°）；

φ——土壤内摩擦角/（°）；

C——机具与土壤之间的啮合力/Pa；F——机具与土壤的接触面积/m2。求出H后，就可以计算拖拉施工机具的钢丝绳直径，按施工需要采取适当措施在坡顶提供拉力，保障施工机具的稳定。也有一些特殊的情况，例如：雨天在松土地面上挖沟时，不论坡度如何，施工机械必须用拖拉机等拖住施工，该拖拉机必须放在斜坡顶部。

3 结束语

山区段管道施工通道修筑及管沟开挖技术，在川气东送管道山区段线路施工中成功应用，保证了川气东送管道工程的顺利完工，可为今后同类山区段长输管道工程施工提供借鉴。

Technology of Building Construction Access Roads and Excavating Trenches in Mountainous Area Pipeline Construction

SONG Long-jin（East China Pipeline Engineering Construction Co.,Ltd.,SINOPEC Pipeline Storage and Transport Company， Xuzhou 221008， China）,PENG Jian-guo,GENG Jin-song

Because of undulating terrain,irregular exposed surface rocks,spread steep slopes and long slopes,crisscross valleys and rugged roads along pipeline routes in mountainous areas,the pipeline laying in mountainous areas,unlike in plain,is hard to build construction access road and operating zone for large machinery running,and brings great difficulties to pipeline installation,especially to large diameter pipeline installation.This article analyses the technology of building construction access roads and excavating trenches in pipeline construction in mountainous areas according to different characteristics of mountains and terrains,including the technology of building access roads in cross slope,longitudinal slope and other special sections，and the technology of excavating trenches in cross slope and longitudinal slope.These technologies were successfully applied in the mountainous pipeline construction of Sichuan to East Gas Transmission Pipeline and ensure that the Sichuan to East Gas Pipeline Project completed successfully.It can provide reference for future similar long-distance pipeline construction projects in mountainous areas.

mountainous area;pipeline construction;building construction access road;trench excavation

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.025

宋龙进 （1982-），男，江苏如皋人，工程师，2004年毕业于中国石油大学 （华东）过程装备与控制工程专业，现从事管道抢维修和技术质量管理工作。

2011-08-31；

2012-06-04