燃气管道穿越江河的施工方法探讨

　　关键词：燃气管道；穿越 

　　1 随桥敷设 

　　随桥敷设是最经济、最方便的方案,但有时受多方面的(特别是输气、油等具有一定危险性的管道)而不能实现。如重庆市于1980年架设在上清寺嘉陵江大桥钢梁上的￠325×8mm天然气主干管(最高工作压力<0.3MPa)和1982年敷设在珊瑚坝长江大桥人行道下的￠325×8mm天然气主干管(最高工作压力<0.2MPa),虽经召开多次研讨会,并由签字特许通过,以及采取多种特殊技术措施以保障安全,运行逾20年也从未发生过任何事故,但消防部门至今仍只是组织服从,并未签字认可。虽然已有上述两个先例,但是对随后修建的重庆黄花园长江大桥和大佛寺长江大桥,设计、城建、消防等多个部门均不允许天然气管道通过。从1996年10月1日起执行的《城市道路管理条例》第四章二十七条(五)款中明确规定:严禁压力>0.4MPa的煤气管道在桥梁上通过。由此可见,随桥敷设方案很难行得通。 

　　2 空中架设 

　　空中架设具体方法是:将管道作成上拱弧形,再以钢架支撑架设通过;或在河两岸建铁塔,再以钢缆悬吊架设通过;或修建专用的管桥架设通过等等。这种方法仅限于河面不太宽的中小型河流,如陕京一线跨越黄河为钢索斜拉管桥,桥长仅为273m。若河面太宽,特别是通航河流,则不仅施工难度极大,且造价高昂。例如1965年石油部在重庆市茄子溪兴建的跨越长江的￠237×8mm天然气管道过江复线工程,两岸铁塔高达74m,跨江管道长逾1000m,但造价却接近￠426×10mm管道江底穿越造价的2倍,投运后每年铁塔、钢缆、管道等的维修、保养费用也极大,使管理部门深感负担沉重,此后再也未建过此类工程。 

　　3 定向钻穿越 

　　定向钻穿越是近10年发展起来的一项新技术,即在河床下或需要穿越但又难以挖沟的地带(比如高速公路、铁路、繁华街道等)用钻孔机定向钻孔,然后用牵引或顶推的方法将管道穿越过去。这对于穿越中小型河流以及铁路、高速公路、繁华街道等地方效果极好,施工快捷,费用也不是很高;但对于江面很宽特别是坚硬的岩石地层(如四川、贵州等地的砂岩地层),钻孔穿越就很困难,甚至为力。最近我们曾经到应用非开挖施工较多的日本考察,其情况也是如此。 

　　4 江底隧道穿越 

　　江底隧道穿越是指在江河河床以下开凿一条隧道,让输气管道从中通过的穿越方式(以下简称隧道穿越)。一般在隧道的两端采用一眼竖井一眼斜井或两端都采用斜井的方式。为了便于工人下隧道施工和维护,斜井的倾角一般不大于35°。1999年重庆燃气公司在长江上首次采用隧道穿越以来,迅速在全国得到推广,并得到中国国际工程咨询总公司专家的高度评价。 

　　5 水下穿越大开挖沟埋方式的施工 

　　水下穿越是对于江面很宽、水也较深的通航大江(河)采用较多的方案。做法是用水下爆破和拖铲挖沟相结合的办法,先在江底河床上挖一条管沟,同时在岸边将过江管道组装好(长度必须大于水面宽度),试压合格,清扫干净后再用钢缆和绞车将管道顺管沟拖过江,最后采用特制的石笼将管道固定在江底管沟内。例如牡丹江燃气管道如果要穿越牡丹江，根据牡丹江的地质情况适合沟埋方式铺设。 

　　5.1 穿越条件 

　　牡丹江主河槽宽约590m,水深2～4m,一般流速0.5m/s,穿越段两岸有土质大堤,防洪标准20年一遇,河道自然冲淤变化不大,约1～2m,经勘察确定穿越断面一般自然冲刷按2～2.5m考虑。穿越段管道埋深以主河槽穿越断面管顶最小覆土厚度3.5m设计。 

　　5.2 穿越方式 

　　国内输气管道至今已先后穿越长江、嘉陵江等大中型河流近200处,总长约40km[1],敷设方式主要有裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设和水平定向钻敷设。 

　　裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设裸露敷设。裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设使用的稳管措施有铁丝笼、马鞍形混凝土块、抛石坝和钢管桩等。管道结构分为单管、双管、复壁管等。对河床土壤松软、水流速度小、回淤量小的河流,宜采用绞吸式或扬式挖泥船开挖管沟。对河床土壤坚硬,如硬土层或卵石层,可采用抓斗或轮斗挖泥船开挖管沟。河床地质为沙土、粘土或卵石土壤时,可采用拉铲、抓斗、链斗开挖。还有裸露爆破及水力气举成沟的各种施工方法[2]。 

　　5.3 穿越方案的确定 

　　牡丹江地质情况适合沟埋敷设和水平定向钻敷设。因水平定向钻穿越报价太高,决定在主河道槽宽最小段约400m处采用大开挖沟埋方式穿越，分段施工连接，然后采用马鞍型混凝土压载块稳管。穿越采取分五段开挖到管道铺设处，导流沟挖到此区域以外，不用重复降水，既节约时间又节省费用。 

　　5.4 开挖管沟 

　　首先测量放线,放出管道中心线、占地边界线、导流沟位置线、围堰位置线。然后布管、对管、焊接、检测、防腐、试压,合格后开挖导流沟。导流沟的宽度应满足河流的正常流量要求,导流沟的底宽20m,高2.3m,长度100m坡度1∶1.5。接着砌上、下游围堰,围堰外侧坡度1∶1.5,内侧坡度1∶1。围堰顶采用编织袋装砂码砌,围堰外侧铺设防水花格布防止水冲刷。 

　　开挖穿越河流的关键在于降水,牡丹江地层地下水位线以下部分均为细砂,细砂的透水性强,成型差。原定采用明沟排水为主,井点降水为辅的降水措施,但开挖试验效果不理想。经研究,改用以井点降水为主,明沟排水为辅的降水方案,采用双排轻型深井降水。开挖采用分层开挖,每层深度控制在2～3m,先挖到水位线平面,做打井面标高。第2个台阶再往下挖3.5m,第3个台阶挖到设计标高。每次挖深考虑挖掘机的挖掘能力,每个台阶的宽度应保证挖掘机的通行。管沟底长110m,宽10m,挖掘管沟剖面见图1。 

　　5.5下管 

　　在管沟成型后,用3台挖掘机配合将100m长的管段吊入管沟内。为保证穿越管道的稳定性,用马鞍形钢筋混凝土压载块压住钢管,压载块下垫橡胶板,压载块间距2m,稳管长度为50m。在下管完毕后,回填管沟,拆除上下游围堰,回填导流沟,疏通河道,埋设标志桩和警示桩,恢复河床原貌。以下四段重复以上工艺，进行分段连接处理。 

　　5.6施工注意事项 

　　降水过程不能太快。太快容易造成沙涌,难以控制。边降边挖,水分的蒸发也能对降水起到一定作用,可使沙堆边坡成型。开挖导流沟不要与主河道成直角,应使出入口角度变大,以防止对对面河岸的冲刷。开挖河道本身也是对河道的破坏。应做好河岸和大堤的水土保护工作,不仅能使河床稳定,保护管道,也能对防洪防汛起到作用。 

　　参考文献 

　　[1]王志昌.输气管道工程[M].北京：石油工业出版社，1997. 

　　[2]王桂龙，黄红毅，陈.遥，等.燃气管道穿越河流的工程设计[J].燃气与热力，2002，（3）：266-268.