狹窄河谷段天然氣管道開挖施工方法應(yīng)用研究

李義祥

（大慶油田工程建設(shè)公司國內(nèi)工程事業(yè)部西南分公司，黑龍江大慶 163000）

1 狹窄河谷段管道施工特點(diǎn)

在狹窄河谷段進(jìn)行天然氣管道的管溝開挖、運(yùn)管布管施工施工需要針對性的工法，利用導(dǎo)流管及導(dǎo)流渠將河谷段截流，在狹窄河床上開挖管溝，采用連續(xù)混凝土覆蓋方式穩(wěn)管的施工方法已經(jīng)證明是當(dāng)前天然氣管道施工領(lǐng)域最有效的方式。該工法原理是采用削峰降坡半挖半填的方式修建進(jìn)場施工便道，在施工段臨時(shí)搭建導(dǎo)流渠，在施工段兩端設(shè)置臨時(shí)圍堰將河谷施工段截流，將河渠水抽干后，在河床上開挖管溝并進(jìn)行管道布管、組焊，采用混凝土連續(xù)澆筑方式進(jìn)行穩(wěn)管。相較其他施工方法，該工法不僅對河谷地貌破壞的程度較小，而且解決了狹窄河谷段無施工作業(yè)面的問題，具有施工周期短、安全性高的特點(diǎn)，尤其適合河床為石方的地質(zhì)情況。

2 施工流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工流程

在狹窄河谷段的天然氣管道施工中進(jìn)行管溝開挖、運(yùn)管布管施工的主要流程是施工便道修建→臨時(shí)料場修建→導(dǎo)流渠修建→圍堰引流→施工段河谷排水→河床清理及管溝開挖→管材倒運(yùn)及布管→管道組焊、檢測、防腐→區(qū)段管道單體試壓→管道橡膠板外防護(hù)→漫水壩砌筑、模板安裝→管溝混凝土連續(xù)澆筑→模板拆除、片石回填→塊石土回填、場區(qū)平整→圍堰拆除、導(dǎo)流渠拆除→施工便道恢復(fù)。

2.2 主要施工機(jī)具和材料

主要施工機(jī)具和材料見表1。

表1 主要施工機(jī)具和材料

2.3 操作要點(diǎn)

2.3.1 施工便道及臨時(shí)料場修建

施工便道修建方式主要包括新建、改建、整修三種。施工前必須先進(jìn)行現(xiàn)場地貌踏勘，并與當(dāng)?shù)卮迕襁_(dá)成共識(shí)，優(yōu)先選擇“整修”方式修建便道，如必須進(jìn)行新建便道，則提前與村民協(xié)調(diào)好后續(xù)便道的恢復(fù)、留存意見以及地貌恢復(fù)手續(xù)，方可進(jìn)行后續(xù)施工。

山坡地段新建便道采用挖掘機(jī)削峰降坡、半挖半填的方式挖填施工，便道走向按“Z”字盤繞方式進(jìn)行，在適當(dāng)位置加修回旋平臺(tái)，為穩(wěn)定凹地回填路段路基，在需填方段用袋裝土袋堆碼形成擋土墻，在靠近山體側(cè)開鑿臨時(shí)排水溝。

施工便道路修建相關(guān)數(shù)據(jù)可根據(jù)實(shí)際情況選擇，為保障設(shè)備通行尤其運(yùn)管車輛通行順暢、安全，通行路面寬度最少控制在3m以上，路面坡度控制在20°以下，轉(zhuǎn)彎半徑控制在8m以上。

臨時(shí)料場修建需結(jié)合現(xiàn)場地貌，在施工便道與施工作業(yè)帶間相對平緩處進(jìn)行平整，搭建堆管場及臨時(shí)料場。臨時(shí)料場的修建標(biāo)準(zhǔn)以滿足施工區(qū)段物料存放需求、滿足材料轉(zhuǎn)運(yùn)車輛進(jìn)出場便捷、滿足物料存放安全為標(biāo)準(zhǔn)，具體參數(shù)現(xiàn)場確定。

2.3.2 導(dǎo)流渠修建

狹窄河谷段導(dǎo)流渠修建需滿足以下原則：①保證河谷段水流正常排放量及施工期間的應(yīng)急排放量，不影響上下游生產(chǎn)生活；②修建位置及修建方式合理選擇，減少對地貌的改變及減少水土流失；③本著合理、經(jīng)濟(jì)、有效的原則，控制施工工作量及施工工期。

導(dǎo)流的方法主要包括安裝導(dǎo)流管、挖設(shè)導(dǎo)流溝、砌筑導(dǎo)流渠三種，當(dāng)排水量較小時(shí)，優(yōu)先考慮導(dǎo)流管安裝，當(dāng)施工區(qū)段土質(zhì)便于開挖時(shí)，優(yōu)先選擇導(dǎo)流溝挖設(shè)，當(dāng)施工區(qū)段石方較多不便開挖時(shí)，優(yōu)先選擇導(dǎo)流渠砌筑。

需注意的是挖設(shè)導(dǎo)流溝時(shí)需在溝內(nèi)鋪設(shè)多層塑料布或防滲布，防止水土流失及導(dǎo)流溝垮塌。

2.3.3 圍堰引流及施工河谷段排水

當(dāng)導(dǎo)流渠修建完成后，施工段上下游利用挖溝機(jī)取土，堆筑圍堰并開挖引流。根據(jù)施工區(qū)段的長短、排水量多少，提前預(yù)備發(fā)電機(jī)及排水泵數(shù)量及位置，待河谷段被圍堰截?cái)嗪?，利用排水泵將施工段存水抽放至?dǎo)流渠內(nèi)外排。

需注意的是狹窄河谷段一般為周邊地貌的最低點(diǎn)，通常會(huì)有暗流從山體巖石縫隙滲入河谷，但地表面卻看不到，所以需結(jié)合實(shí)際情況計(jì)算河谷返水頻率、周期，合理安排重復(fù)抽排水時(shí)間。

2.3.4 河床清理、管溝開挖

待河床排水基本完成后，挖溝機(jī)進(jìn)場對施工段河床進(jìn)行清理，并根據(jù)石質(zhì)抗壓強(qiáng)度檢測數(shù)據(jù)，合理選擇管溝開挖施工方式。

管溝開挖根據(jù)施工作業(yè)面大小、施工難度、施工工期要求等條件合理調(diào)配施工設(shè)備，通?？刹捎谩捌扑闄C(jī)+挖溝機(jī)”“挖溝機(jī)+轉(zhuǎn)換破碎頭”“人工+水磨鉆機(jī)”等方式，亦可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化組合，例如：“挖溝機(jī)+轉(zhuǎn)換破碎頭+水磨鉆機(jī)”，利用水磨鉆機(jī)進(jìn)行分割開槽留縫，利用挖溝機(jī)帶破碎頭進(jìn)行石方破除分離，利用挖溝機(jī)帶斗進(jìn)行石方清理，達(dá)到最優(yōu)效果。

管溝開挖時(shí)，開挖深度需保證河床下基巖內(nèi)管頂埋深600mm以上，開挖寬度需保證管道外壁兩側(cè)至少500mm空間，管溝開挖坡度根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況選擇。

管溝開挖的土石方可根據(jù)實(shí)際情況在河床旁施工便道上平整堆放，堆放高度不能超過1.5m，堆放位置需距離溝邊1m以上，部分多余石方可根據(jù)石質(zhì)情況，選擇外運(yùn)，用于水工保護(hù)施工用料。

在管溝開挖過程中，由于巖石縫隙滲水，需合理安排抽水頻率。

2.3.5 管材倒運(yùn)及布管

管材可利用運(yùn)管車通過修建的施工便道，運(yùn)送至臨時(shí)料場存放，待管溝開挖及土石方平整轉(zhuǎn)運(yùn)工作完成后，利用挖溝機(jī)背管，進(jìn)行施工區(qū)段的管材運(yùn)布管工作，針對狹窄河谷段的地下水多，溝內(nèi)作業(yè)面狹小，施工工期短的特點(diǎn)，采用溝上布管的施工方式進(jìn)行施工。

2.3.6 管道組焊、檢測、防腐

管道采用溝上組焊、無損檢測，整體下溝，溝下補(bǔ)口、電火花檢漏的方式進(jìn)行施工，管道焊口100%進(jìn)行RT檢測，檢測合格后利用多臺(tái)挖溝機(jī)吊裝整體下溝，管道下溝前在溝下提前堆筑好土袋，管道下溝就位后，所有焊口進(jìn)行100% UT檢測，檢測合格后，進(jìn)行焊口補(bǔ)口，河床段管道補(bǔ)口完成后，整體進(jìn)行電火花檢漏，檢漏合格后，在管道外壁通包δ10橡膠板進(jìn)行管道防腐層保護(hù)。

2.3.7 管道單體試壓

狹窄河谷段需進(jìn)行單體試壓，試壓標(biāo)準(zhǔn)按 GB 50369—2014規(guī)范要求執(zhí)行，需注意的是試壓用水可就地從導(dǎo)流渠內(nèi)取水，試壓排水可就地排放至導(dǎo)流渠內(nèi)，但取水前及排水前需在監(jiān)理見證下對水質(zhì)進(jìn)行取樣化驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行后續(xù)施工，同時(shí)清管測徑必須符合相關(guān)要求。

2.3.8 漫水壩砌筑

為防止河床因施工后土質(zhì)松動(dòng)造成水土流失，在管道試壓完成后，在河谷段每間隔30m設(shè)置1處漫水壩，漫水壩采用漿砌石方式施工，對施工區(qū)域河床進(jìn)行清理，將漫水壩基礎(chǔ)砌筑在河床底部基巖上，漫水壩墻體嵌入河床兩端堤岸至少500mm，根據(jù)河谷實(shí)際排水量，適當(dāng)選擇漫水壩外露河床以上的高度，通?？刂圃?00～800mm，漫水壩砌筑時(shí)石塊間需坐漿飽滿，外勾皮帶縫。

2.3.9 連續(xù)混凝土澆筑穩(wěn)管

采用石砌方式或支木模方式進(jìn)行模板安裝，模板內(nèi)部尺寸宜為高度超出管頂610mm，寬度1 500mm?；炷敛捎蒙添?，可根據(jù)實(shí)際情況對便道進(jìn)行修繕或鋪設(shè)鋼板，確保商混車通行?；炷翝仓氨仨氝M(jìn)行工序交接并簽字確認(rèn)，尤其管道定位測量復(fù)測、管道電火花檢漏、通信硅芯管套管安裝檢驗(yàn)工作是重點(diǎn)。

2.3.10 片石回填

待混凝土養(yǎng)護(hù)2～3d后，拆除模板，對河床底部管溝開挖區(qū)域與混凝土澆筑區(qū)域的空隙處采用片石進(jìn)行回填，并在片石的空隙處注入水泥砂漿填充，以保證河床的穩(wěn)定及管道的安全。

2.3.11 河床恢復(fù)

利用塊石、碎石、河流石及土分層回填，對河床進(jìn)行恢復(fù)，恢復(fù)完成的河道需與當(dāng)?shù)卮迕窆餐_認(rèn)，達(dá)成一致后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

2.3.12 圍堰拆除、導(dǎo)流渠拆除

河床恢復(fù)工作完成后，在施工段上下游，利用挖溝機(jī)進(jìn)行圍堰拆除、引流工作，待河谷水流恢復(fù)正常后，再進(jìn)行導(dǎo)流渠的拆除，拆除的建筑垃圾運(yùn)至指定地點(diǎn)存放。

2.3.13 施工便道恢復(fù)

按施工前與村民協(xié)調(diào)好的施工便道恢復(fù)、留存意見進(jìn)行后續(xù)地貌恢復(fù)，需注意的是通常山坡段的施工便道在施工完成后無法進(jìn)行原貌恢復(fù)，都進(jìn)行保留，作為村民后續(xù)生產(chǎn)生活的通道，施工前的路由選擇必須與村民溝通，達(dá)成一致后方可施工。

3 全過程節(jié)點(diǎn)施工控制

3.1 質(zhì)量控制措施

（1）實(shí)施質(zhì)量績效考核，按照質(zhì)量考核獎(jiǎng)罰細(xì)則，獎(jiǎng)勵(lì)質(zhì)量創(chuàng)新和對提高質(zhì)量有突出貢獻(xiàn)的人員，施工班組實(shí)施優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)工資政策，通過對工程實(shí)體質(zhì)量一次合格率的考核，以質(zhì)檢人員在施工任務(wù)單上加乘質(zhì)量系數(shù)的方式，對施工班組進(jìn)行獎(jiǎng)罰。具體獎(jiǎng)罰措施根據(jù)企業(yè)工程質(zhì)量績效考核管理辦法實(shí)施。

（2）加強(qiáng)分包工程質(zhì)量控制。查驗(yàn)分包隊(duì)伍主要管理人員資質(zhì)，對分包隊(duì)伍進(jìn)行質(zhì)量管理交底，明確應(yīng)執(zhí)行的制度和程序文件，把分包工程納入公司質(zhì)量體系控制之下，監(jiān)督主要管理人員到位和履職情況，對分包工程進(jìn)行有效監(jiān)控。

（3）嚴(yán)格進(jìn)貨檢驗(yàn)制度，按進(jìn)貨檢驗(yàn)計(jì)劃安排實(shí)施檢驗(yàn)，把住材料進(jìn)場驗(yàn)收關(guān)，杜絕不合格原材料、設(shè)備和構(gòu)配件的使用。

（4）強(qiáng)化過程檢驗(yàn)，實(shí)行三工序管理，“三檢制”控制，班組自檢數(shù)據(jù)要標(biāo)注在工程實(shí)體上，專職質(zhì)檢員在檢查工程質(zhì)量的同時(shí)，要核驗(yàn)班組自檢的準(zhǔn)確性和有效性，把好工程過程質(zhì)量交驗(yàn)關(guān)。

（5）關(guān)鍵工序、特殊工序的作業(yè)指導(dǎo)書由技術(shù)員填寫好發(fā)給工序作業(yè)人員，技術(shù)、質(zhì)檢人員負(fù)責(zé)對其實(shí)施全過程監(jiān)督檢查。

3.2 安全控制措施

（1）在山坡側(cè)設(shè)置鋼管防護(hù)，并懸掛醒目安全警示標(biāo)識(shí)。

（2）在陡坡下，山腳下依靠可靠地勢，修筑落石坑，擋石墻，防止山上滾石、落石掉落發(fā)生傷害及財(cái)產(chǎn)損失事件。

（3）備用多臺(tái)發(fā)電機(jī)組及排水泵，預(yù)防突發(fā)山洪造成泄流現(xiàn)象。

（4）沿施工便道設(shè)置引、排水溝，防止積水造成便道塌陷，形成泥石流。

（5）對進(jìn)場施工人員進(jìn)行安全教育、培訓(xùn)及安全技術(shù)交底，并組織有針對性的應(yīng)急演練。

3.3 環(huán)?？刂拼胧?/h3>

（1）對排放水進(jìn)行取樣化驗(yàn)，防止外排水污染環(huán)境。

（2）所有機(jī)械設(shè)備定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，并設(shè)置漏油收集桶，防止油污污染環(huán)境。

（3）用電動(dòng)三輪車?yán)?，派專人定時(shí)對施工便道進(jìn)行灑水，防止揚(yáng)塵污染環(huán)境。

（4）在施工區(qū)段放置垃圾桶，定期回收，防止垃圾污染環(huán)境。

4 應(yīng)用實(shí)例及效果

2018年大慶油田工程建設(shè)公司承擔(dān)施工了楚雄-攀枝花天然氣管道工程的AE140-AE142樁恩就山河谷段施工，恩就山河谷段屬于典型的狹窄河谷段，如采用常規(guī)的“圍堰+引流+大開挖”施工方法則必然會(huì)對環(huán)境造成較大的破壞且影響施工工期，導(dǎo)致施工成本居高不下。而通過利用導(dǎo)流管及導(dǎo)流渠將河谷段截流，在狹窄河床上開挖管溝，采用連續(xù)混凝土覆蓋方式穩(wěn)管的施工方法，施工效率得到了大幅提升，與通過常規(guī)方法模擬演算對比，該工法至少可以縮短15d的施工周期，不僅可以有效降低施工帶來的各種安全與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，滿足業(yè)主對工程的嚴(yán)苛要求，而且可以有效降低施工成本，提高工程項(xiàng)目效益。

以恩就山河谷段天然氣管道施工為例，本工法同傳統(tǒng)的施工方法的成本對比如表2所示。

表2 本工法同傳統(tǒng)施工方法成本對比

5 結(jié)束語

利用導(dǎo)流管及導(dǎo)流渠將河谷段截流，在狹窄河床上開挖管溝，采用連續(xù)混凝土覆蓋方式穩(wěn)管的施工方法在狹窄河谷段天然氣管道的管溝開挖、運(yùn)管布管施工具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

1）與常規(guī)“圍堰+引流+大開挖”施工方法相比，本工法施工作業(yè)面占用小、施工周期短、安全性高，對河谷地貌破壞的程度較小。

2）與常規(guī)“圍堰+引流+大開挖”施工方法相比，在石方段破碎開挖及施工作業(yè)面平整開挖上能有效0縮短工期，軟件模擬及實(shí)際應(yīng)用應(yīng)用表明本工法施工工期至少能縮短15d。

3）與常規(guī)“圍堰+引流+大開挖”施工方法相比，增加了連續(xù)混凝土穩(wěn)管的工作量，漫水壩水土保持工作量，減少了施工作業(yè)面開挖的土石方作業(yè)工作量及土石方轉(zhuǎn)運(yùn)工作量。