直接鋪管施工技術(shù)研究
——以陜京四線無定河穿越工程為例

劉小林，王 樂，祁永春，郅永強(qiáng)，王玉濤

中國石油管道局工程有限公司第四分公司，河北 廊坊

1. 工程概況

陜京四線無定河穿越工程項目位于內(nèi)蒙古烏審旗，在水清灣村附近穿越無定河。管道穿越入土點(diǎn)為矩形發(fā)送基坑，采用鋼板樁法制作，尺寸為長24 m × 寬6.5 m × 深4 m；出土點(diǎn)為矩形接收基坑，采用明挖 + 拉森鋼板樁支護(hù)的方式制作，尺寸為長9.5 m × 寬4.5 m × 深13 m (其中上部4 m為明挖，下部9 m為拉森鋼板樁)。工程穿越地層為細(xì)砂層。

2. 直接鋪管施工技術(shù)原理

直接鋪管施工(direct pipe)屬于非開挖施工技術(shù)的一種，其原理是利用與頂管施工相同的隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道開挖，掘進(jìn)機(jī)尾部與管道焊接，隨著隧道不斷向前開挖，管道被后方的推管機(jī)推入地層，從而實(shí)現(xiàn)穿越一次成孔，管道安裝一次到位，可完成40～48 in大口徑管道施工，能適應(yīng)較復(fù)雜地質(zhì)情況，施工可靠性較高[1]。

3. 直接鋪管施工技術(shù)主要設(shè)備組成

直接鋪管施工技術(shù)屬于非開挖施工技術(shù)的一種，其施工設(shè)備主要由AVN1000XC泥水平衡頂管機(jī)和HK500PT型推管機(jī)組成，以及配套的控制室、液壓動力站、電力室、泥漿泵、注漿泵、泥水分離等輔助設(shè)備[2] (圖1)。該技術(shù)適應(yīng)于30 MPa以下的巖石、礫石、卵石、黏土、高壓透水地層施工，最大工作水壓3 bar (1 bar = 0.1 MPa)，最小轉(zhuǎn)彎半徑500 m [3]。

Figure 1. The major equipment used in construction圖1. 施工主要設(shè)備

4. 直接鋪管施工技術(shù)在陜京四線無定河河穿越工程中的應(yīng)用

2017年，直接鋪管技術(shù)在陜京四線無定河穿越工程得到應(yīng)用推廣，工程于2016年12月20日開工，2017年3月30日竣工，穿越管道直徑1219 mm，管道實(shí)長423 m，入土角度6? (10.5%坡度)，出土角度0?，曲率半徑1800 m。該項目主要有以下特點(diǎn)：

1) 軸線落差大。穿越施工的管道從一側(cè)山上直接穿越至河谷下13 m位置出土，落差超過40 m，施工中泥水壓力0.4 MPa，開挖面泥水壓力控制難度大。

2) 穿越地質(zhì)復(fù)雜。穿越處位于毛烏素沙漠，軸線全程為細(xì)砂，受施工擾動極易對管道造成抱管，施工風(fēng)險大。

3) 施工溫度低。項目所在地內(nèi)蒙古烏審旗冬季最低溫度低于?20℃，對于施工中的泥水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等都需要特殊處理方能滿足施工要求。

在施工中，以開挖淺基坑作為直鋪管始發(fā)井，相較于頂管法、沉井法或支護(hù)逆作法做始發(fā)井，更加方便、快捷，節(jié)省工期和費(fèi)用。通過對掘進(jìn)參數(shù)控制、推管流程操作、管道防腐層保護(hù)、測量導(dǎo)向、管道回拔的實(shí)踐，掌握了直接鋪管施工工藝原理，管道防腐層保護(hù)和檢測方法以及曲線掘進(jìn)、管道推進(jìn)、糾偏控向、管道整體回拔等關(guān)鍵技術(shù)，解決了淤泥與碎石地質(zhì)的反復(fù)突變、軟弱淤泥地基承載力等工程難題，填補(bǔ)了國內(nèi)該項施工技術(shù)空白。但在施工過程中，也出現(xiàn)了地質(zhì)突變設(shè)備陷落、施工軸線控制超標(biāo)等施工技術(shù)問題，待解決完善。

[1] 劉建國. 直接鋪管施工介紹[J]. 中國化工貿(mào)易, 2015(29): 222.

[2] 牛浩, 崔長志, 邵子璐. 推管機(jī)在定向鉆穿越工程中的應(yīng)用[J]. 石油工程建設(shè), 2014, 40(2): 50-52.

[3] 易焱華. 直推鋪管技術(shù)在美國成功應(yīng)用[J]. 非開挖技術(shù), 2012(1): 36-48.