目 前,我國長輸油氣管道里程已達(dá)16.5萬公里,所經(jīng)地形復(fù)雜多樣, 有西北荒漠、有東南水網(wǎng)、有東北原始森林、有西南喀斯特地貌。 在一般地形條件下 ,長輸油氣管道采取管溝開挖埋地敷設(shè)方式，對(duì)于山川、河流、高速、鐵路等特殊地段,需要采取穿越或跨越的敷設(shè)方式。 目前長輸油氣管道常見穿越方式有大開挖、定向鉆、鉆爆隧道、盾構(gòu)隧道、頂管、夯管等6種方式，常見跨越方式有桁架跨越、拱橋跨越、懸索跨越、斜拉鎖跨越等4種方式。 了解常見的穿跨越方式,有助于增強(qiáng)對(duì)西氣東輸、中亞天然氣管道、中緬油氣管道等大型油氣管道建設(shè)過程的認(rèn)識(shí)。
01 大開挖穿越
大開挖穿越在長輸油氣管道建設(shè)過程中最為常用,原理是利用挖掘機(jī)對(duì)公路或者河流進(jìn)行開挖,然后將管道埋地敷設(shè),管道埋深為路基或河流沖刷線以下2米。其優(yōu)點(diǎn)是施工簡單、成本較低,缺點(diǎn)是施工期間妨礙交通、破壞環(huán)境、安全性差等。該敷設(shè)方式主要適用于季節(jié)性河流穿越或者三級(jí)以下公路穿越。經(jīng)初步統(tǒng)計(jì),西氣東輸天然氣管道沿線公路穿越約300次,單次開挖長度約30米;中型河流穿越約40次,單次開挖長度約500米;小型河流或溝渠穿越達(dá)1500次，單次開挖長度約80米,且主要集中在東部地區(qū)的水網(wǎng)地帶。
中壓天然氣管線大開挖穿越河流工程
02 定向鉆穿越
定向鉆穿越原理是按照設(shè)計(jì)的軌跡，采用定向鉆技術(shù)先鉆一個(gè)導(dǎo)向孔,隨后在鉆桿端部接較大直徑的擴(kuò)孔鉆頭和較小直徑的待敷設(shè)管道進(jìn)行擴(kuò)孔和管道回拖,深度一般在河流沖刷線以下16米。其優(yōu)點(diǎn)是施工質(zhì)量好,工期較短,社會(huì)環(huán)境影響較小,施工時(shí)間不受季節(jié)的限制;其缺點(diǎn)是受地層影響較大,不能穿越卵石層和硬質(zhì)巖層,較大管徑管道長距離穿越存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。 該穿越方式主要適用于粘土、粉土等成孔條件好的地層、黃河、長江等大型河流穿越多選用該穿越方式。目前,定向鉆穿越項(xiàng)目管徑最大的是西氣東輸二線南昌--上海支干線贛江定向鉆穿越工程，管徑1219毫米 ,穿越長度為1351米,已于2012年2月完工;穿越最長的項(xiàng)目是江都--如東天然氣管道長江定向鉆穿越工程, 穿越長度為3302米,應(yīng)管徑為711毫米,已于2013年5月完工。
高磨二期北2集氣干線瓊江河定向鉆穿越工程
03 鉆爆隧道穿越
鉆爆隧道穿越原理是采用人工鉆眼爆破的方法在水下的巖石層開鑿出一條通過水域的隧道,然后在隧道中敷設(shè)管道。其優(yōu)點(diǎn)為施工期間不影響通航，可一隧多用,工程費(fèi)用較低，穿越長度不受限制, 無需專門機(jī)械，可選擇的施工隊(duì)伍較多等;其缺點(diǎn)為施工周期較長，施工條件差,施工風(fēng)險(xiǎn)性較高等。一般適用于基巖埋藏較淺、透水性差、地質(zhì)構(gòu)造簡單、完整性較好的河床和山體。西氣東輸二線天然氣管道中衛(wèi)黃河穿越采用“下坡段+水平段+上坡段”的水下鉆爆隧道穿越方式,總穿越長度為1198米,其中下坡段長310米，傾斜度25° ;水平段在地面以下約150米，長為435米; .上坡段為453米，傾斜度20°。
鉆爆隧道穿越工程
04 盾構(gòu)隧道穿越
盾構(gòu)隧道穿越原理是用盾構(gòu)機(jī)在地面以下暗挖隧道,盾構(gòu)機(jī)前方設(shè)有支撐和開挖土體的裝置,中斷安裝頂進(jìn)所需的千斤頂,尾部可以拼裝預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土襯砌環(huán),盾構(gòu)機(jī)每推進(jìn)一環(huán)距離,就在尾部支護(hù)或拼裝一環(huán)襯砌,并向襯砌環(huán)外圍的空隙中壓注水泥漿。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械化自動(dòng)化程度高、適用地層廣泛、安全度較高、施工勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工過程不影響通航等;其缺點(diǎn)是施工周期較長、施工投資較高等。西氣東輸長江穿越、川氣東送安慶長江穿越以及西氣東輸二線九江長江穿越均采用盾構(gòu)隧道穿越方式，其中西氣東輸長江盾構(gòu)隧道工程位于南京長江大橋下游40公里處,挖掘出的隧道呈圓形，直徑3.8米，最低處位于長江河床底以下12米,隧道全長1992米,已于2003年7月完工。
西氣東輸二線長江盾構(gòu)工程全線貫通
05 頂管穿越
頂管穿越方式原理是借助主頂油缸的推力將工具管或頂管掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直頂進(jìn)接受坑內(nèi),將套管埋于地下的過程。其優(yōu)點(diǎn)為施工周期較短,機(jī)械化程度較高,不受季節(jié)影響,安全性較好等;缺點(diǎn)為施工投資較高,穿越長度較長時(shí)方向難以控制,對(duì)環(huán)境影響較大等。主要適應(yīng)于長輸油氣管道高速公路穿越和國道穿越。初步統(tǒng)計(jì),西氣東輸天然氣管道沿線公路頂管穿越290次,單次穿越長度約50米;鐵路頂管穿越34次,單次穿越長度約40米。
陜?nèi)嘉鞫问讞l頂管穿越管道安裝完成
06 夯管穿越
夯管穿越原理是以壓縮空氣或液壓油為動(dòng)力, 將待鋪設(shè)的鋼管沿設(shè)計(jì)路線直接夯入地層,被切削的土芯暫時(shí)留在鋼管,待夯管成功后,再將土芯排出。其優(yōu)點(diǎn)是施工占地面積小、開挖土方量小、施工周期短、不影響交通等; 但由于管材要承受相當(dāng)大的沖擊力,該施工法僅限于鋼管施工，且壁厚要滿足一定要求,鋪設(shè)長度一般在80m內(nèi)。 主要適用于小型溝渠、公路、鐵路、小河等特殊地段的管道穿越。2012年5月年, 獨(dú)烏鄯原油管道工程采用夯管的方式穿越獨(dú)石化鐵路,穿越長度為60米，管徑610毫米,是新疆首次采用大口徑夯管穿越鐵路的工程。
夯管穿越施工現(xiàn)場
07 桁架跨越
桁架跨越是長輸油氣管道常用的跨越河流方式之一, 通常采用三角形的空間鋼結(jié)構(gòu)跨越河流,然后將管道敷設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)之上。其優(yōu)點(diǎn)是整體鋼度大、穩(wěn)定性較好,技術(shù)比較成熟,在國內(nèi)的設(shè)計(jì)、施工中得到了廣泛運(yùn)用。但該跨越方式耗鋼量較大,需要在河床中布設(shè)支撐桁架的支墩,容易受到河水的沖擊，影響河道的排洪。桁架跨越方式一般適用于跨度較小的河流跨越,跨度一般小于80米。 忠武線天然氣管道3次采用桁架跨越方式,分別為重慶市石柱縣的黃水湖1號(hào)、2號(hào)跨越工程和湖北省宜都縣的大溪溝跨越工程,跨度為60米--80米。
江西天然氣半照河桁架跨越
08 拱橋跨越
拱橋跨越是將管道本身做成圓弧形或拋物線形拱,將兩端放于受推力的基座上,管道從梁式跨越的受彎變成拱形的受壓,使管材能得到較充分的利用。該方式具有受力合理、美觀、節(jié)省材料、便于施工等優(yōu)點(diǎn),適用于80米--100米之間的中等跨度的河流跨越,當(dāng)多條管道需要同時(shí)敷設(shè)時(shí),拱橋跨越方式的經(jīng)濟(jì)效果更為明顯。中石化川氣東送天然氣管道后巴河流跨越工程采用了多條管道同時(shí)跨越的方式,跨越長度為77米。
拱橋跨越工程
09 懸索跨越
懸索管橋是在河流兩岸設(shè)立塔架,然后在塔架上懸掛承力的主纜索，再將管道用不等長的吊索掛于主纜索上,使管道基本水平，管道的重量由主懸索支撐，并傳遞至兩岸的塔架和基礎(chǔ)。其優(yōu)點(diǎn)是管道不承受軸向力和水平作用力，受力狀態(tài)良好;但該跨越方式對(duì)施工機(jī)械和施工隊(duì)伍要求較高,投資較高,施工周期較長。由于懸索管橋在水平方向剛度較小，當(dāng)跨度較大時(shí),需考慮設(shè)置抗風(fēng)索減震器等，以防止管橋在風(fēng)力作用下發(fā)生震動(dòng)。一般適用于跨度較大的河流跨越。國內(nèi)中石油忠武線和中石化川氣東送天然氣管道在湖北省境內(nèi)多次采用懸索跨越方式跨越河流,跨度最大的是中石化川氣東送野三河懸索橋，全長332米。
國內(nèi)跨度最大天然氣主干管道懸索跨越主體工程
10 斜拉鎖跨越
斜拉鎖跨越是利用鋼索通過橋塔支撐斜向拉著管橋的一種結(jié)構(gòu)形式，一般對(duì)稱布置,利用管道自重平衡拉鎖的拉力,因而不需要主索錨固定,減少基礎(chǔ)混凝土用量。由于每根纜索的自振周期各不相同,不易產(chǎn)生共振,抵御地震或風(fēng)振的能力較強(qiáng)。該方式還具有自重小、結(jié)構(gòu)輕巧、外形美觀簡潔的優(yōu)點(diǎn)。適用于兩岸地勢較為平坦、寬淺的河流跨越。中緬天然氣管道在貴州省晴隆縣與關(guān)嶺縣交界處采用斜拉索跨越方式通過北盤江，跨越長度為230米,橋梁建成后，直徑1016毫米的天然氣管道、直徑610毫米的原油管道和直徑355.6毫米成品油管道同時(shí)從橋面并行通過。該工程已于2013年3月8日完工,是國內(nèi)首座三管同橋的斜拉索跨越橋梁。
中緬天然氣管道北盤江跨越
隨著我國油氣管道行業(yè)的快速發(fā)展，管道建設(shè)過程中對(duì)公路、鐵路、川、河流穿跨越工程應(yīng)根據(jù)具體的項(xiàng)目特點(diǎn)選擇合適的穿跨越方式,以保證工程建設(shè)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和時(shí)效性。
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