咸宝线天然气管道千河穿越工程施工技术简析及项目评价

王广福

摘 要：通过介绍天然气管道穿越工程改造项目方案比选，强调了对接规划确定方案的重要性。河流大开挖穿越施工中管沟开挖、管沟降水是项目控制的重点环节，应制定详细可行的施工方案，以确保项目顺利实施。

关键词：方案比选;管道;穿越工程;施工方案;后评价

1 工程概况及现状

陕西省天然气股份有限公司咸宝线天然气管道千河穿越工程建成于1999年，属于河流大型穿越，管径426，穿越长度566.2m，位于，千河入渭（河）口，设计埋深6m，每隔10m设置一个稳管墩。2006-2011年间，渭河出现大量采砂活动，导致千河入渭处河床严重下切，汛期上游水库泄洪导致管道出现多次露管悬空险情（最长达150m）。为消除隐患，2011年开始实施千河穿越技改项目，2013年4月碰口投运。经过6年的运行观测，千河穿越管道运行正常，项目建设达到了预期效果。

2 方案比选简述

2.1 定向钻穿越

从地质勘查情况看，定向钻穿越水平段可穿越稳定层位于地表下40余米。由于出入土端管道需穿越卵石层、圆砾层，且粒径较大（最大粒径15.0cm）、含量高（含量60%-65%，可见约20%漂石），因此在出入土端定向钻采用正常的导向孔无法实施，必须采用夯扩套管通过卵石、圆砾层，出入土端各需设置200余米夯扩套管。该方案存在以下风险：①地层内可见约20%漂石，200余米长夯扩套管在夯进过程中若遇到大粒径石块阻挡即会导致夯进失败，此种施工方法施工偶然性风险极大，极难控制;②水平段定向钻穿越与出土端夯扩套管准确对接有较大风险;③由于定向钻穿越需穿越800余米，在管道回拖过程中，存在钻具回拖力不足、钻杆失效的风险;另外在管道回拖经过卵石、砾石层时，会对管道防腐层造成损伤。

2.2 桁架跨越

桁架跨越具有单跨跨度较大（单跨可达40m以上），可设置检修通道等优势，但跨越都存在后续较大安保投入，需要在设计上设置一定的围护设施保障管道安全。另外，桁架跨越对千渭之汇国家湿地公园规划景观有影响，规划部门持保留意见。

2.3 大开挖穿越

河道挖沙导致河床局部落差达到7m多，且近年来河床下切严重，结合防洪评价对河道洪水冲刷深度的测算，按10-13m埋深进行大开挖穿越考虑，施工方法成熟，项目施工难点在于管沟土方开挖量大，施工支护、水下施工安全等存在较大风险。

项目方案论证阶段设计单位、建设单位与河务、规划、电力等相关部门进行了深入对接，结合地勘及规划情况，对以上方案进行了多次方案论证，最终确定采用大开挖穿越方案，并对方案进行了优化设计。

3 河流大开挖穿越设计及施工简析

3.1 大开挖穿越设计

咸宝线千河穿越工程穿越管道为426×8.8 X52M LSAW钢管，加强级3层PE防腐，采用大开挖方式穿越，穿越水平长度721.4m，管道实长731.01m。

3.2 埋深设计

根据地质资料，千河河床为卵石、砾石层，应将管道埋设于卵石层中，根据《咸宝输气管道工程千河穿越防洪评价报告》：千河下游最大冲刷深度为5.44m，管道埋置深度应保证管道埋顶面深不应小于最大冲刷深度以下1m，并设配重压袋防止管道于洪水期漂浮。根据现场踏勘情况，部分河床因采砂产生7m深坑，考慮到千河穿越位于千渭之汇国家湿地公园规划范围内，河道已禁止采砂，因此设计埋深从初步设计的埋深20m优化至13m，管道敷设完成后，将采砂坑填埋，以保证管道安全。

3.3 河流大开挖穿越施工技术简析

3.3.1 管沟开挖施工方案

根据地质资料，千河河床为卵石、砾石层，施工开挖应选择枯水期进行施工，考虑管线埋深较深，管沟开挖时应分级开挖，每级设置3-4m施工平台，管沟开挖放坡坡率根据地勘报告不小于1：2.5，并根据现场情况采取降水措施。

本次管沟开挖采取“分层开挖，形成平台”方案，先用挖掘机挖至自然地平下2.5m，然后形成一个平台，宽度50m;将挖掘机停在第一平台上向下开挖开挖至6m深，宽度28m，将土倒运在自然地坪上，装载机进行土方的倒运;然后挖掘机停在第二平台上向下挖至9.5m深，宽度14m，将土倒运在第一平台上，第一平台上的挖机再将土倒运到自然地坪上，装载机再进行土方的倒运;然后挖掘机停在第三平台上向下挖至13m深，将土倒运在第二平台，站在第二平台的挖机将土倒运到第一平台上，第一平台上的挖机再将土倒运到自然地平上，装载机再进行土方倒运，上方另一挖掘机将挖出的土方倒运到管沟边上，挖出的土方都是虚方，管沟边严禁堆放，需倒运至200m外。

项目施工正值冬季枯水期，气温低，开挖出的砂砾石能迅速冻结，易于倒运，避免了边坡垮塌，有利于管沟成型。

3.3.2 围堰及降水

整个管沟内有两种渗水方式：一是层间水平渗，二是承压水上涌。防渗层（防水土工布）主要阻挡层间水平渗，地下涌水量需要设置水泵抽走。管沟开挖期间施工单位对河道进行了围堰，管沟内进行了不间断抽水作业，并对管沟进行必要的支护，确保管沟顺利成型。

4 项目实施总结及项目评价

①方案的确定不仅应考虑经济性、方案的可行性，重点应对规划有深入调查，本项目最终选定了大开挖穿越方案，并结合规划、防洪评价等对设计埋深进行了优化，取得了良好的经济效益;②枯水期分层开挖，合理降水确保了项目安全顺利实施;③经过6年的运行观测，千河穿越管道运行正常，验证了项目建设方案确定的科学性、严谨性，对类似项目的实施有很强的指导意义。