西气东输二线输气管道汉江穿越带水开挖设计方案西气东输的管道多大

时间：2019-05-19 03:25:33　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：西气东输二线汉江带水开挖穿越工程是目前国内最大的长输管道管道带水开挖工程，由于河流带水开挖穿越方案的难度大和适用范围的特定性，导致目前这种穿越方式尚未在行业内普遍认知。文章分析了西二线输气管道汉江穿越带水开挖工程水文地质情况及方案的确定过程，又介绍了汉江带水开挖的设计及施工要求，为管道工程带水开挖穿越大型河流的设计提供了宝贵的经验。
　　关键词：西气东输；输气管道；带水开挖；管沟开挖
　　中图分类号：TE973文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）14-0111-03
　　
　　1工程水文地质概述
　　汉江发源于秦岭南麓，陕西省留坝县。汉江支流延展于甘肃、四川、河南三省，干流流经陕西、湖北两省，于武汉市汇入长江，全长1577km，是长江最长的支流。流域面积为159000km2。西北-东南长约820km，南北最宽约320km，最窄约180km。
　　汉江中游河道走向虽受地质构造的控制，但因河谷较宽阔，水流边界大部份为河流冲积形成的松散沉积物，抗冲性能较差，河道横向变化甚大，尚存在游荡性质。
　　丹江口至襄阳段为丹江断凹及襄－广断裂带所控制。右岸阶地较窄，大部分为丘陵及山地；左岸为南襄断陷，阶地宽阔，第四纪沉积层较厚，但卵石层较厚，且卵石层埋藏甚浅，不少地段露出地表。河道基本上为砂质河床，局部如浅滩处有卵石出露，出露的面积自上而下减小，卵石的中值粒径约36mm。
　　穿越工程场区两侧地貌单元属于河漫滩及阶地，两岸均为农田，地势略有起伏，海拔绝对标高介于57.04～68.65m之间。河床整体较为平缓、开阔。穿越处河流水面宽度约850.00m，水流平缓，常年流水河流。管道穿越断面百年一遇最高水位68.35m，主槽冲刷深度4.52m，两岸冲刷深度分别为3.46m和3.17m。
　　管道穿越场区地处北亚热带温润季风型大陆性气候过度区，四季分明，气候温和，日照充足，降水适中，雨热同季的特征。极端最低气温为-17.7℃，极端最高气温42.5℃，多年平均气温10.0℃，夏季平均气温27.7℃，冬季平均气温4℃。该区雨量充沛，年均最低降水量878.3mm，年均最高降水量1251mm，由北至南呈递增趋势。降雨多集中在每年的4～9月，以7月份为最多。最大季节性冻土深度为0.6m。
　　汉江穿越段的大部地区均由中粗砂层及卵石层构成。中粗砂层分布于河床上部，局部缺失，揭露厚度2.00～9.00m；卵石层分布普遍，粒径一般介于20～60mm，最大粒径100mm，揭露厚度4.30～26.00m。其工程地质剖面图如图1所示：
　　
　　2汉江穿越方案的确定
　　个方案对比分析如下：
　　
　　2.1定向钻方案
　　定向钻穿越方案，穿越长度在2000m左右，大部分在卵石层内通过，施工风险巨大。
　　2.2顶管隧道方案
　　顶管隧道穿越方案，隧道长度应在2000m左右，大部分在卵石层内通过，穿越长度过长，施工技术难以满足要求。
　　2.3钻爆隧道方案
　　钻爆隧道穿越方案，穿越长度在2000m左右，大部分在卵石层内通过，施工风险较大。
　　2.4盾构隧道穿越
　　盾构隧道穿越方案，穿越长度在2000m左右，大部分在卵石层内通过，施工工期过长。
　　2.5围堰大开挖方案
　　围堰开挖穿越方案，穿越长度在2000m左右，大部分在卵石层内通过，围堰范围过大，卵石透水性强，不能保证河道正常通航。
　　2.6带水大开挖方案
　　带水开挖穿越方案，穿越长度在2000m左右，大部分在卵石层内通过，施工风险较小，需要工期较短，可以保证河道正常通航。
　　综上所述，在经过对大开挖、定向钻、顶管隧道、钻爆隧道、盾构隧道等多方案的安全、工期、维护、经济等综合因素的比选后，选择了综合指标最好的带水开挖方式进行穿越。
　　3带水开挖穿越设计
　　管道采用大开挖方式穿越汉江，主河道采用水下开挖，连续混凝土压重块稳管。穿越段实长为1988.35m。
　　3.1管道埋深及管沟开挖
　　管道穿越段河床底起伏较小，水流缓慢，穿越段河床底主要由中粗砂和卵石组成，穿越段河床稳定性较差。主河槽下管顶最小覆土厚度约为5.52m。
　　主河槽穿越处采用水下开挖穿越。由于穿越处地层多为卵石，施工时水流速度、回淤量较大，故管底宽度取10m，水流上游方向坡比为1:10，下游方向坡比为1:3.5。
　　陆上管沟开挖建议采用以机械开挖为主、人工为辅的管道开挖方式。
　　水下管沟开挖建议根据地质情况沿管沟轴线均匀布置挖泥船，采用“滩顶挖泥法”施工，即挖泥船垂直于水流，平行管沟轴线进行同一方向施工。考虑到水下管沟开挖后回淤等因素，在不影响船舶航行的条件下，堆料区选择在管沟轴线下游区域堆放，高度不超过3m。对于开挖好的管沟，分别在上下游方向设置不同的边坡，并在管沟上游方向超挖土方，以给回淤坍塌留有空间，确保最终的管沟成型。
　　3.2管道组焊及回拖
　　由于采用水下开挖且挖深较大，故采用沟上组装焊接。
　　发送端汉江南岸长度有限，为了降低牵引力，采用小平车发送管道。发送管道时注意保护防腐层。小平车轨道选用轻轨。发送管道后为了回收小平车，采用小平车串联法，即在管道入水前端设置一接收坑，管道牵引前，将小平车用钢丝绳连接，以便小平车成串回收。在牵引头两侧各安置同形式的浮筒，以保证管道牵引头入水后不扎入泥层。浮筒需安装充气装置，以防止浮筒在水下可能被压瘪。将浮筒用钢丝绳连接，以防止拆除后的浮筒顺水漂移。
　　回拖前位应测管沟平面图和纵、横断面图，并排除沟内孤石等障碍，管沟成型质量经验收符合要求后才允许下管就位。
　　
　　3.3光缆套管穿越
　　输气管道大开挖穿越汉江时，光缆线路穿越采用一根φ168厚壁无缝钢管保护，φ168钢套管附带在混凝土配重块上和输气管道一起回拖过江。
　　Φ168钢套管内部预留铁丝便于穿放硅芯管（光缆）。
　　3.4管沟回填
　　陆上管沟回填时，采用原状挖土回填，管沟分层碾压、夯实。水下管沟采用原状土回填。
　　3.5岸堤穿越
　　采取爬越的方式通过北岸岸堤，不对岸堤造成破坏。岸堤两侧管线覆土保护层厚均为1.7m，长40m。岸堤顶上用Φ630×9钢套管保护管线，钢套管顶覆土保护层厚1.5m。岸堤顶上覆土保护层土质结构与原岸堤相同，延岸堤方向，以管线中心线为基准向两侧分别进行放坡处理。覆土保护层采用分层夯实，夯实系数0.93。
　　4结论
　　带水开挖穿越工程适用于河务部门不允许进行开挖穿越，但由于地质等原因又不适宜选择定向钻穿越，工期要求较紧，且河流流速较小，是一种对河道正常航运影响较小，施工难度较小，由于带水开挖穿越方案的难度大和适用范围的特定性，导致目前这种穿越方式尚未在行业内普遍认知，本文分析了西二线输气管道汉江穿越带水开挖工程水文地质情况，及方案确定过程。又从管道埋深及管沟开挖、管道组焊及回拖、光缆套管穿越、管沟回填和岸堤穿越等方面介绍了汉江带水开挖的设计及施工要求，为管道工程带水开挖穿越大型河流的设计提供了宝贵的经验。
　　
　　作者简介：陈磊（1983-），男，中油辽河工程有限公司油气储运所助理工程师，研究方向：油气储运地面设计。
　　
　　
　　（责任编辑：叶小坚）

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