浅析天然气管道穿越方式

2015-03-23任一鸣辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁阜新123000

化工管理 2015年25期

任一鸣(辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司, 辽宁阜新 123000)

我国“富煤、少油、缺气”的能源特点决定了煤炭在我国能源结构中的主导地位在较长时间内不会改变，同时日益严格的环保要求以及持续增加的天然气需求促使人们寻找煤炭利用与天然气供应新渠道，使得煤制天然气产业已成为国内投资发展的热点，煤制天然气“十二五”期间首次列入国家天然气发展规划后，各地政府和企业也开展煤制天然气项目规划研究。

天然气的主要运输手段是管道输送，因此对煤制天然气项目来讲，天然气管道工程的建设成为了一项系统、复杂的工程，具有高技术、高投入和高风险特点。其中重要河流、山区等地段的穿越工程大多成为了天然气管道项目的控制性工程，为了保证穿越工程的安全性与经济性，穿越方式的选择显得尤为重要，本文将对不同穿越方式进行介绍，并比较其优势。

1 天然气管道穿越原则

天然气管道穿越线路选择应与工程总体线路走向一致，穿越位置宜避开高填方区、路堑、路两侧为同坡向的陡坡地段，与公路或铁路交叉时宜优先采用垂直交叉，条件受限时交叉角都不应小于30°，穿越河流时应尽量选在河道平直、岸坡稳定、水流平缓、双侧有开阔施工场地处，穿越位置的选择应符合国家、行业及企业相关规范，符合当地公路、铁路、河流、城市等主管部门规划与法规，优化设计，选择最适宜于穿越位置的穿越方式。

2 天然气管道穿越方式

目前，天然气管道穿越方式主要有大开挖穿越、顶管穿越及定向钻穿越等方式。

(1)大开挖穿越大开挖穿越方式技术成熟，投资省，在国内、外的设计、施工中得到了广泛的运用，其不受路基地质、地形的影响，一些等级较低的公路或乡村道路以及水深较浅水流较小的河流宜优先采用，山区岩石路基的山区公路，两侧地面高差较大的公路宜采用大开挖穿越。大开挖穿越方案适用于季节性河流，在枯水季节可直接开挖管沟或采用导流明渠、围堰导流等施工措施进行敷设穿越管道。

穿越公路时应先取得公路主管部门的同意后进行测量放线、临时道路修筑、管线预制、设置警示牌等环节；采用挖掘机进行开挖并严格按照图纸施工，在水位较高地段管沟开挖前需做降水处理；管道下沟后上覆细土再用原土回填、压实，并按公路管理部门要求恢复路面及公路路边沟。穿越小型河流时选择其枯水季节施工，在取得水利部门同意后进行测量放线、管道预制、管沟开挖、吊装下沟及土壤回填等过程；如是常年流水的河流则要设置导流渠及围堰并要进行排水，两侧有堤坝的可采取先用编织袋装土修筑边坡，采用农用薄膜做防渗层，使河流在充水后不会出现渗漏；对有护坡要求的,要严格按施工规范进行护坡，护坡长度视现场而定。水下的穿越管段的设计埋深必须保证在涉及冲刷线之下一定深度，才能保证管段不应产生漂浮和位移；当采用稳管措施时，稳管配重物不应损伤管道防腐涂层。大开挖具有以下优点：

①大开挖穿越方式技术成熟，施工简单，在国内外的设计施工中得到了广泛的运用。②投资省，运用较少的施工机械和人员在较短的时间内完成。③不受公路河流附近地形地貌的影响，可穿越一些其他施工方式穿越困难的地段。

(2)顶管穿越顶管穿越通过短距离管道穿越技术在1970年代后期开始得到使用。传统意义上的顶管施工是以人工开挖为主，后来根据土层环境的不同(淤泥质黏土，砂性土，黄土，风化岩等)又派生出了土压力平衡方法，泥水平衡方法等，通过顶管技术可以达到超过一千米以上的距离。

一般的顶管施工除前期与政府部门或管道所属单位的沟通外，还要做好施工放线、设备进场、人员材料等方面的配备；准备工作完成后在预顶位置两侧设置工作坑和接收坑，工作坑设在地面高程较低一侧，边挖边浇筑混凝土支护墙，接收坑不用混凝土支护墙，但开挖时按土质情况放坡；接下来要在作业坑内设置好顶管所需设备，顶进开始时，水泥套管应缓慢顶进，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；顶管结束后清理残土及污物，吊装管道下沟最后回填土壤。

顶管施工最突出的特点就是适应性问题。针对不同的地质情况、施工条件和设计要求，选用与之适应的顶管施工方式，如何正确地选择顶管机和配套辅助设备，对于顶管施工来说将是非常关键的。顶管施工多用于穿越公路、铁路及其他地下管线，具有以下优点:

①顶管施工无需明挖土方，对地面影响小，对现行环境无破坏，因而可以避免开挖施工所带来的居民生活和交通干扰，以及对环境建筑基础的破坏影响，无污染，无噪音。②减少了开挖施工的地下作业工程量，避免地下水作业的麻烦。设备使用较少，工序简单，加快了施工进度，缩短了工期，作业面小，综合施工成本低。③在开挖施工难以进行或根本不允许进行的情况下，顶管工程可使管线施工成为可能，并且可将管线设计在施工最经济合理的地点穿过。

(3)定向钻穿越定向钻穿越技术是一个多学科，多技术集中于一体的系统工程，目前在国内得到了广泛的运用。在计算好穿越曲线等参数及管段焊接等一系列前期准备工作后，一般施工分以下过程：

①利用水平定向钻机按照穿越曲线及人工磁场钻导向孔，根据钻头反射回来的信息修正其方向。②钻出的导向孔往往小于回拖管道的直径，为了使钻出的孔径达到工程需要，使用扩孔器在出土点回拉扩孔。对于直径较大的孔，可进行多次扩孔钻进，使钻孔直径逐渐扩大至尺寸要求。③导向孔经过扩孔后，达到了回拖要求，将钻杆、扩孔器、回拖活结、焊接好的管线依次接好，从出土点开始一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止，以形成符合工程施工用的管道。④从钻导向孔、扩孔到回拖，有多个工序需用到泥浆。泥浆是定向钻施工中必不可缺的一项，主要作用是悬浮和携带钻屑净化钻孔、稳定孔壁和降低扭矩和推拉力、冷却钻具。

3 定向钻施工具有以下优势

①定向钻穿越施工不会阻碍交通，不会破坏地貌和环境，不破坏河堤并对周边环境影响较小，适应环保的各项要求,因此同其他相关部门协调难度较小，便于实施。②与其它施工方法比较，施工场地进出速度快，可灵活调整，从开始施工至施工完毕一般仅需10～15天，并且占地少造价低，施工速度快。③大型河流穿越时，由于管线埋在河底以下深处，氧气及其他腐蚀介质很少，可起到防腐与保温的功能，可保证管线长时间运营。④穿越河流时穿越设备位于河床两岸边坡上或坝堤外，地势一般较高，大都位于常年洪水警戒线以上，洪水不致影响工程的正常施工。⑤本方法穿越不需进行大量的土石方开挖，施工人员仅在地表作业，安全性好。