定向钻穿越技术在孤东辛输气管线穿越黄河段更新工程中的应用

董焕晓+仪云云

摘 要：管道的大型河流穿跨越方案的确定受河流的地质条件、穿越环境、河流防洪等因素的影响。本文根据孤东辛输气管线穿越黄河段的黄河水文地质特点、穿越长度、穿越环境等，对开挖、定向钻和盾构等穿跨越方式的设计方案进行了比较分析，确定了采用定向钻穿越方案。

关键词：输气管线；穿越；定向钻；黄河

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.070

1 工程概况

孤东辛输气管线1991年建成投产，起于孤岛压气站，途经集贤站、东营压气站，最终到达临淄输气末站。管道全长147km，管径分别为φ426×7、φ426×8、φ529×8，设计压力2.5MPa，孤岛压气站至东营压气站段设计输量80104m3/d，东营压气站至临淄末站段设计输量120104 m3/d。穿越黄河段位于垦利县境内、胜利大桥下游约1km处，总长约3.5km（黄河两大坝间距），管径为φ4268，管材为X60螺纹钢管，采用特加强沥青防腐和阴极保护

2 穿越位置选择

黄河沿河堤两岸多为农田，地形相对平坦。场地地貌单一，属黄河三角洲冲积平原。通过对位于垦利县境内，胜利黄河大桥下游约1km处的孤东辛输气管线穿越黄河段的现场勘察，更新段管线选定在已建穿越管线以西60m处断面穿越。

3 地质条件

根据《孤东辛输气管线黄河穿越段更新工程 岩土工程勘察报告》，选定穿越位置适宜定向钻穿越的处岩土情况为：①勘察场地地势平整，场地地层均由黄河三角州第四纪沉积的粘性土、粉土构成；②该场地地下水对混凝土结构无腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋，在长期浸水环境下无腐蚀性，在干湿交替环境下具中腐蚀性；对钢结构具中腐蚀性。③场地标准冻结深度为0.60m，地下水常年最高水位埋深为0.50m。

4 穿越方案选择

石油天然气管道在通过河流、冲沟、公路、铁路、溪渠等自然和人为障碍时，一般采用穿越或者跨越方式通过。一般适用于那些无法采用穿越来完成或采用穿越特别困难的特殊地段，如峡谷、大型冲沟等，忠县—武汉输气管道工程中的4次悬索跨越就属于此类情况。

（1） 采用开挖穿越。开挖是河流穿越最常用的方法，也是最有效的方法之一，对地质条件要求较低，不需要大型设备，对进场道路要求较低，特别适用于不通航的中小型季节性河流。

（2）采用顶管穿越。顶管技术是利用動力设备的推力，将穿越管段的套管从工作坑内穿过土层一直推到接受坑的一种非开挖技术，主要应用于重要的航道、高速公路、Ⅱ级以上公路等地段，在不断流、不影响交通的情况下完成管道穿越处的施工。

（3）采用盾构穿越。盾构法是采用盾构为施工机具，在地层中修建隧道和大型管道的一种暗挖施工方法。施工时在盾构前端切口环的掩护下开挖土体，在盾尾的掩护下拼装衬砌（管片或砌块）。

现场测得穿越地段河水水面宽度约为528m，本工程属大型穿越，考虑100年一遇设计洪水频率，并结合黄河地质资料的分析和研究，对上述各穿越方案进行比较和技术经济论证，综合考虑投资、环境影响等各种因素，本工程选择定向钻穿越设计。

5 定向钻穿越设计

根据岩土工程勘察报告，穿越地质从上到下依次为粉土、粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉土，管道穿越的主要地层为第6层粉质粘土（河床下18.6～21.4m）。另根据黄河管理委员会的规定和要求，黄河两岸大堤不允许穿越，所以更新段管线穿越黄河河床后在河滩内进行埋地敷设并与已经管线对焊连接，穿越水平距离为1000m，曲率半径为639m，管线最大理论穿越深度为18m，入土角为10°，出土角为5°，穿越段总长为1500m（包括连接段和水平段距离）。

6 结束语

河流穿越方案的选择除了受地质条件、穿越位置、穿越长度的限制，还受地方水利部门、施工季节不同以及工期要求等因素影响，所以在选择河流穿越方案时，既要满足工期的要求，同时还要加强与地方水利部门沟通，根据施工季节的不同，在满足水利部门的要求下选择最优的穿越方案和适当的施工工艺确保穿越成功。

参考文献：

[1]GB50423-2013油气输送管道穿越工程设计规范[M].北京：石油工业出版社.

[2]GB50424-2015油气输送管道穿越工程施工规范[M].北京：石油工业出版社.

[3]石油地面工程设计手册（第5册）[M].山东：石油大学出版社（东营）.