直接鋪管技術(shù)在中俄東線天然氣管道龍河穿越的應(yīng)用

摘 ?要：隨著管道建設(shè)步伐快速，直接鋪管技術(shù)日趨成熟，這項技術(shù)在俄東線天然氣管道龍河穿越實踐中得到的成功應(yīng)用。文章從直接鋪管設(shè)計強度校核和施工工藝角度對直接鋪管技術(shù)進行論述研究，為今后管道敷設(shè)技術(shù)提供寶貴的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：接直鋪管 ?管徑 長距離 地層 設(shè)計 施工

一、工程地質(zhì)

① 黏土：黃褐色，團粒結(jié)構(gòu)，可塑，干強度及韌性高，有光澤，無搖振反應(yīng)，土質(zhì)不均勻，局部夾粉土薄層，上部為0.40m左右的耕植土。該層分布于整個場區(qū)，厚度1.20m～2.80m;

② 粉土：灰黃色，稍密，濕，干強度及韌性低，無光澤反應(yīng)，搖振反應(yīng)中等，土質(zhì)較均勻，密實度好。該層分布于整個場區(qū)，未揭露。

二、 直接鋪管設(shè)計參數(shù)

2.1 穿越曲線設(shè)計

借鑒國外工程經(jīng)驗和設(shè)備能力，綜合考慮埋深及穿越處的地質(zhì)條件、沖刷深度、勘探線位置等因素，設(shè)置入土角為6°，出土角為8°。穿越水平長度為598m。

考慮管道受力和直接鋪管機設(shè)備能力，穿越管段的曲率半徑為1500D;

2.2 管道強度校核

穿越管段對施工階段和使用階段進行強度核算，施工階段進行試壓工況應(yīng)力校核，使用階段應(yīng)進行運營工況應(yīng)力校核。管段應(yīng)力應(yīng)按各設(shè)計工況作用的最不利組合進行核算。穿越管段頂推過程應(yīng)力計算及校核如下：

（1）泥漿外壓產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力：

（2）管段頂推產(chǎn)生的軸向應(yīng)力：

（3）穿越彈性敷設(shè)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：

（4）疊加后的各單項應(yīng)力：

（5）當(dāng)量應(yīng)力：

（6）應(yīng)力校核：

經(jīng)核算，本工程直接鋪管穿越管道在頂推過程中管道及防腐層強度滿足要求。

2.3 推管機選擇

推管機推力主要為克服直接鋪管機掘進迎面阻力、管壁與巖土之間的摩阻力、管道與泥漿之間的粘滯力以及管道屈曲產(chǎn)生的摩阻力。按照《油氣輸送管道工程頂推法穿越設(shè)計規(guī)范》Q/SY GDJ 0460-2016中推薦頂推力計算方法計算頂推力為161t，取3.5倍安全系數(shù)的情況下計算頂推力為564t?？紤]目前直鋪管經(jīng)驗并不是特別豐富，推管機應(yīng)具備一定推力的安全儲備，推管機的推力不應(yīng)小于800t，特殊情況下還應(yīng)有備用推管機。根據(jù)本工程管道要求，選擇設(shè)備外徑約1.3m的掘進機頭，根據(jù)地層勘測成果，穿越地層主要為黏土層，掘進機頭應(yīng)選擇泥水平衡式，并配置相應(yīng)的刀盤，機頭扭矩不應(yīng)小于120kN/m。

三、施工工藝

3.1施工流程

3.2 始發(fā)和接收基坑

始發(fā)基坑尺寸為22m×6.8m，深度為4.5m，主要為直接鋪管機始發(fā)和掘進需要?；硬捎娩摪鍢吨ёo，在深度范圍內(nèi)設(shè)置兩道腰梁，第一道腰梁位于高程5.5m位置，第二道腰梁位于高程3.2m位置處。第一道腰梁設(shè)置為全長，第二道腰梁僅局部設(shè)置。腰梁之間采用橫撐或斜撐支撐。支撐、腰梁皆采用基坑開挖前應(yīng)做好降水工作，降水方式宜采用管井降水，地下水位應(yīng)降至基坑底1m以下，如遇大雨天氣，應(yīng)采取措施進行排水，確保開挖過程中基坑內(nèi)無水。施工完成后，鋼板樁應(yīng)拆除并回收。

始發(fā)基坑尺寸為22m×6.8m，深度為4.5m，主要為接收鋪管機?；硬捎娩摪鍢吨ёo，在深度范圍內(nèi)設(shè)置一道腰梁，腰梁位于高程5.4m位置，沿鋼板樁全長設(shè)置。圍檁之間采用橫撐或斜撐支撐?；娱_挖前應(yīng)做好降水工作，降水方式宜采用管井降水，地下水位應(yīng)降至基坑底1m以下，如遇大雨天氣，應(yīng)采取措施進行排水，確保開挖過程中基坑內(nèi)無水。施工完成后，鋼板樁應(yīng)拆除并回收。

3.3 場地布置

本工程涉及直接鋪管施工、兩側(cè)一般線路段施工以及光纜套管穿越施工，為了合理利用場地面積及減少征地費用，因此場地布置和臨時征地綜合考慮。

入土側(cè)施工場地約為50（長）×50m（寬）。

出土側(cè)施工場地約為30m（長）×30m（寬）。

穿越管道組焊所需場地約620m（長）×28m（寬）

3.4 施工技術(shù)要求

（1）直接鋪管設(shè)備應(yīng)根據(jù)地層情況，采用泥水平衡式掘進機，推管機應(yīng)具備一定推力的安全儲備，根據(jù)計算和國外工程經(jīng)驗，推管機的推力不應(yīng)小于800t，考慮本工程是國內(nèi)首次采用直接鋪管工法，建議設(shè)置兩臺推管機，一備一用。

（2）穿越軸線平面允許偏差為±250mm，豎向允許偏差為0～-400mm。

（3）推管機管道夾持裝置應(yīng)與管道焊縫處保持不小于500mm的距離。

（4）施工時應(yīng)至少保證推管機后部有10m的管道與始發(fā)角度一致。

（5）穿越段管道應(yīng)采用滾輪架或者發(fā)送溝發(fā)送，最大程度減小穿越管道在洞外的摩擦力。

（6）泥漿應(yīng)采用環(huán)保泥漿，且能夠回收循環(huán)使用，建議采用CMC泥漿體系，膨潤土采用高效膨潤土。

（7）泥漿主要應(yīng)考慮較低的濾失量和良好的流變性，較薄的泥餅厚度，形成良好的護壁作用，同時還應(yīng)具備較低的摩擦系數(shù)，良好的潤滑性能。

（8）穿越用泥漿配制應(yīng)采用潔凈水，正式開工前，必須采用現(xiàn)場的水樣，結(jié)合所穿地層的具體情況對泥漿配方進行必要的修正，應(yīng)避免鈣離子和鎂離子對泥漿性能的影響，當(dāng)泥漿性能穩(wěn)定并滿足工程需要后，中間不能更換泥漿配方，不能更換其它品牌的膨潤土和水。

（9）配制形成的泥漿性能應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件試驗室試驗確定。

（10）泥漿應(yīng)進行回收循環(huán)利用，應(yīng)采用振動篩除砂，經(jīng)過泥漿回收系統(tǒng)處理后循環(huán)使用的泥漿含砂量不宜大于0.5%。同時應(yīng)采用離心機進行除泥，保證泥漿處理后的性能，維持泥漿性能的穩(wěn)定。

（11）施工過程中應(yīng)盡量保證連續(xù)推管作業(yè)。

（12）由于本工程為黏土層穿越，穿越層位黏土層較為密實，穿越過程中可能發(fā)生抱管現(xiàn)象，施工單位應(yīng)根據(jù)地層特點選擇相應(yīng)的泥漿和掘進設(shè)備，并做好應(yīng)急預(yù)案。

四、結(jié)論

龍河穿越2020年3月末開始施工，5月中旬結(jié)束，歷時僅58天。直接鋪管技術(shù)較定向鉆穿越節(jié)省工期、減少泥漿使用、節(jié)約工程投資約322.5萬元，最主要的是對同類穿越工程具有十分現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

參考文獻

[1]《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范》[S]北京 中國計劃出版社2013年 P21-22

[2]《油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范》[S]北京 中國計劃出版社2008年 P19、P20-22

作者簡介：馬馳 ?男 ?1985年出生 工程師 ?2008年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲運專業(yè) ?現(xiàn)在中油遼河工程有限公司從事油氣管道設(shè)計工作。

中油遼河工程有限公司 ?遼寧盤錦 124010