长输管道的河流穿越设计和施工探析

2021-12-31于洪伟

全面腐蚀控制 2021年2期

于洪伟

（大庆油田工程建设公司国际事业部，黑龙江大庆 163000）

1 河流长输管道穿越技术概述

河流长输管道穿越技术主要有两种技术类型，分别是开挖穿越和非开挖穿越，管道河流穿越会受到河流水文和地质条件的影响，在目前管道施工技术飞速发展的背景下，非开挖敷设目前在施工中处于主体地位[1]。非开挖穿越技术主要有隧道穿越和定向穿越两种类型，定向穿越具备施工理深大、工期快的优势，而且不受水文条件的制约，适宜在大型河流管道穿越方面使用。如果当地地质条件不适合使用定向穿越技术，就会采取隧道穿越技术。

2 管道定向穿越设计与施工

2.1 定向穿越施工工艺流程

首先，使用定向钻机在河底钻出来导向孔，持续钻进在河流对岸出土，打一孔器连接在土端，打一孔器转动并向前行进，同时用高压泥浆不断冲击孔壁，把孔径不断扩大，直至孔径达到管道可以穿越的标准，此时将穿越管道与扩孔器连接起来，沿孔道敷设管道。早期定向穿越只适合质地较软的地层，随着科学技术的不断发展，目前钻机意境可以钻通中等硬度的泥岩和砂岩地层，穿越理深不断扩大，工期显著降低，而且越来越不受河流水文条件的干扰，不会影响航道通行，并且不需要占用较大的面积。不能穿越地质坚硬的岩石地带是定向穿越的缺陷，在这种穿越模式下，穿越长度和管径都有一定的要求，管道若出现故障，检修起来非常困难。

2.2 定向穿越施工设计

在河流定向穿越设计过程中，穿越的距离、地质条件和位置都必须符合施工的要求，必须按照安全、可行和经济的原则来进行施工设计[2]。入土和出土角度、曲率半径和穿越深度都需要提前设计完成，具体应做到以下几点：第一，首先要对最大穿越深度进行确定。为了把最大穿越深度确定下来，应充分掌握集施工地点的地质和水文资料，把勘察及物探工作认真做好，要对穿越区域土层分布有一个全面的了解，同时要对河床稳定性进行评估；第二，穿越条件和钻径大小必须与钻机的性能相符合，在确定穿越长度的时候，要符合钻机回拖的性能要求，坚硬的岩石地层不适宜进行定向穿越；第三，在土壤液化和泡泉等不稳定的地层，极易出现塌陷和管涌事件，因此必须引起施工方的高度重视；第四，管道必须做好防腐工作。防腐层的强度和韧性必须有可靠的保障，而且要有较强的耐磨性，且防腐层要与管道很好的豁合在一起；第五，大型河流管道穿越施工实施起来比较复杂，在设计的时候要对其经济性予以充分的考虑，在此基础上，穿越距离要尽可能的缩短。

3 管道隧道穿越设计与施工方法

3.1 盾构施工法

盾构法要有专门的盾构机及配套装置，在地表下通过掘进挖出隧道，然后拼装钢筋混凝土预制环片把管道连接起来穿越河底。盾构法一般在水文、气候与航行不受限制的河流穿越中使用，施工质量和进度有着比较可靠的保障。盾构法具体操作起来是比较复杂的，盾构机和水下施工设备要针对施工地质条件提前准备，在设计施工过程中，进度、工期和成本都要做好统筹设计。泥浆要选择能够快速稳固地层的类型。盾构机必须按照设计好的路线运行，尽可能避免施工事故的发生。

3.2 钻爆施工法

钻爆法就是在河床下人工钻孔，并通过爆破实施掘进，借助模筑混凝土实现管道通过的穿越方法。该施工方法工艺及其简单，不需要复杂的施工设备，成本处于最低的水平，隧道直径和长度可以任意选择，因此可以选择大直径多条穿越的模式，特别是对于岩石坚硬的河床尤其适用。但是该施工方法进度较慢，而且要求河床有着较高的稳定性，施工中要做好排水工作，管道穿越必须选择岩石地层，穿越深度远大于其他施工方法，而且对注浆堵水材料和设备有着较高的要求。

3.3 顶管施工法

顶管法目前已经比较成熟，主要是把超长距离顶管采取继装置接力顶进，顶管采用钢管活着钢筋混凝土管道，盾构机切削地层在前面，后面使用传送机把岩石碎屑传输出去。顶管截面通常不大，施工成本相对较低，施工工期较短，对于那些距离较短的隧道特别合适。顶管法通常是直线施工，所以管道应当尽量避免出现弯曲。顶管的顶力必须有可靠的保障，这样管壁与土壤之间的摩擦力才可以得到有效的克服。挤压出土法、外挤压顶进法、管内出土法是顶管法比较常用的施工法法，同时施工设备的选择也要充分的考虑顶力的大小。