长输煤气管道大开挖穿越河流的施工

2003年3月Mar.2003Gas&Heat

文章编号:1000-4416(2003)03-0164-03

长输煤气管道大开挖穿越河流的施工

张宏伟,王　泽

(河南省煤气集团公司,河南郑州450001)

Ξ

摘要:介绍了输气管道以大开挖方式穿越河流的施工,探讨了降水计算和施工注意事项。关键词:燃气输配;输气管道;穿越中图分类号:TU996.7　　　文献标识码:B

ConstructionofGasTransmissionPipeline

PassingThroughRiverbyExcavation

ZHANGHong2wei,WANGZe(He’nanProvinceGasGroupCo.,Ltd.,Zhengzhou450001,China)Abstract:TheconstructionofgastransmissionpipelinepassingthroughtheLuoRiverbyexcavationisintro2duced,andcalculationofreducingthewaterlevelandconstructionattentionitemsarediscussed.Keywords:gastransmissionanddistribution;gastransmissionpipeline;passingthrough

1　引　　言

义马—郑州输气管道全长194km,西起河南义马气化厂,东至郑州市,输气能力为95×104m3/d,设

计压力为2.5MPa,已于2001年2月投产供气。输气管道管材选用󰂊426×6(7)螺旋焊钢管,材质为SM400C,外防腐采用两层聚乙烯结构,管道补口采用辐射交联聚乙烯收缩套。输气管道穿越伊河和洛河两条中型河流,洛河水平穿越长度1148m,是经过的最宽河流。

穿越断面一般自然冲刷按2～2.5m考虑。穿越段管道埋深以主河槽穿越断面管顶最小覆土厚度3.5m设计。穿越地层主要是粉土层和粉细砂层,表层

为粉土,厚度一般为0.3～2.0m,局部4.7m。粉细砂层较厚,砂层厚度7.5～13.2m。地下水位最低标高为113.4m,比管底标高高5.5m。2.2　穿越方式

国内输气管道至今已先后穿越长江、嘉陵江等大中型河流近200处,总长约40km[1],敷设方式主要有裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设和水平定向钻敷设。

(1)裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设

2　穿越方案

2.1　穿越条件

裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设使用的稳管措施有铁丝笼、马鞍形混凝土块、抛石坝和钢管桩等。管道结构分为单管、双管、复壁管等。对河床土壤松软、水流速度小、回淤量小的河流,宜采用绞吸式或扬式挖泥船开挖管沟。对河床土壤坚硬,如硬土层

洛河主河槽宽约240m,水深2～4m,一般流速

0.5m/s,穿越段两岸有土质大堤,防洪标准20年一遇,河道自然冲淤变化不大,约1～2m,经勘察确定

Ξ收稿日期:2001-11-26;修回日期:2003-02-18

),男,河南郑州人,工程师,学士,从事燃气输配技术管理工作。　　　作者简介:张宏伟(1969—

第3期　　　　　　　　　张宏伟等:长输煤气管道大开挖穿越河流的施工・165・

或卵石层,可采用抓斗或轮斗挖泥船开挖管沟。河床地质为沙土、粘土或卵石土壤时,可采用拉铲、抓斗、链斗开挖。还有裸露爆破及水力气举成沟的各种施工方法[2]。

(2)水平定向钻敷设

1984年我国引进了水平定向钻穿越技术和设备,已先后在黄河、黄浦江、松花江、辽河等10条大型河流穿越工程中采用并获得成功。定向钻已广泛

图1　挖掘管沟剖面

应用于燃气管道的敷设[3—8],适宜于粘土、亚粘土、粉砂、中砂层等地质条件,不适宜于岩石层、砾石层、

hp=Ht-Hb+0.5

卵石层的穿越。这种方法能缩短工期,不受气候条

hp=(113.4-107.9+0.5)m=6m

件及河道通航的影响,技术先进,只是费用太高。

式中:hp———管沟底中心要求的降水深度,m;2.3　穿越方案的确定

Ht———井点管埋设面的标高,取113.4m;洛河地质情况适合沟埋敷设和水平定向钻敷

Hb———管沟底面的标高,取107.9m;设。因水平定向钻穿越报价太高,决定用大开挖沟

0.5———设计裕量,m。埋方式穿越,用马鞍形混凝土压载块稳管。洛河穿

(2)最小井深hw,min越采取一次开挖到管道敷设处,导流沟挖到此区域

hw,min=hp+Δh+iL以外,不用重复降水,既节约时间又节省费用。

hw,min=(6+0.5+0.1×25)m=9m

3　穿越管道的施工3.1　开挖管沟

式中:hw,min———最小井深,m;

Δh———地下水位降至管沟底面以下的深度,

取0.5m;i———水力坡度,取1∶10;L———井点管中心至管沟底中心线的水平距

离,m。

首先测量放线,放出管道中心线、占地边界线、导流沟位置线、围堰位置线。然后布管、对管、焊接、检测、防腐、试压,合格后开挖导流沟。导流沟的宽

打10m深井,管沟底中心的实际降水深度7m。度应满足河流的正常流量要求,导流沟的底宽20m,

(3)管沟底总涌水量Q高2.3m,长度560m,坡度1∶1.5。接着砌上、下游

围堰,围堰外侧坡度1∶1.5,内侧坡度1∶1。围堰顶采Q=1.36K(2h0-hp)hp/(lgR-lgX)用编织袋装砂码砌,围堰外侧铺设防水花格布防止R=1.95hp・hwK水冲刷。

X=A/π

大开挖穿越河流的关键在于降水,洛河地层地

式中:Q———管沟底总涌水量,m3/d;

下水位线以下部分均为细砂,细砂的透水性强,成型

K———渗透系数,取5m3/d;

差。原定采用明沟排水为主,井点降水为辅的降水

h0———稳定水位至深厚透水层的深度,经查有

措施,但开挖试验效果不理想。经研究,改用以井点

关资料,取h0=16m;

降水为主,明沟排水为辅的降水方案,采用双排轻型

R———影响半径,m;

深井降水。开挖采用分层开挖,每层深度控制在2～

X———引用管沟底半径,m;

3m,先挖到水位线平面,做打井面标高。第2个台

hw———实际井深,m;

阶再往下挖3.5m,第3个台阶挖到设计标高。每次

A———管沟面积,m2。挖深考虑挖掘机的挖掘能力,每个台阶的宽度应保

X=(409×35.5/π)m=68.0m证挖掘机的通行。管沟底长409m,宽35.5m,挖掘

管沟剖面见图1。井点降水计算如下[9]。R=(1.95×7×10×5)m=96.5m

3(1)管沟底中心要求的降水深度hpQ/(m・d-1)=1.36×5×(2×16-7)×

・166・

7/(lg96.5-lg68)=7829

Q=7829m/d

3

2003年煤气与热力　　　　　　　　　　　　　　

(4)单井出水量q

4　施工注意事项

(1)降水过程不能太快。太快容易造成沙涌,难

πdLwK1/3q=65

式中:d———井点管直径,取0.2m;

Lw———井点管透水长度,考虑到井之间的影

响,取1.5m。

3

q/(m・d-1)=

以控制。边降边挖,水分的蒸发也能对降水起到一定作用,可使沙堆边坡成型。

(2)开挖导流沟不要与主河道成直角,应使出入口角度变大,以防止对对面河岸的冲刷。

(3)开挖河道本身也是对河道的破坏。应做好河岸和大堤的水土保护工作,不仅能使河床稳定,保护管道,也能对防洪防汛起到作用。

π×0.2×1.5×51/3=104.765×

q=104.7m/d=4.36m/h

3

3

(5)井点管数量n

n=

1.1Qq

=

1.1×7829=82

104.7

参考文献:

[1]　王志昌.输气管道工程[M].北京:石油工业出版社,

1997.[2]　王桂龙,黄红毅,陈　遥,等.燃气管道穿越河流工程的(6)井距b(单位为m)

b=2B/n=2×409m/82=10m

式中,B为基坑长度,m。

(7)水泵流量Qn及扬程

Qn=1.2q=1.2×4.36m/h=5.23m/h

3

3

设计[J].煤气与热力,2002,(3):266—268.

[3]　玉建军.水平工程钻机在燃气工程施工中的应用[J].

扬程大于0.1MPa。潜水泵抽水到两排DN600mm钢管制做成的排水管内,排入集水坑(长×宽×高为10m×10m×6m)内。用4台潜水泵进行明排水,经过长达10d的降水,挖到了设计深度,总体降水效果很好。3.2　下管

在管沟成型后,用3台挖掘机配合将409m长的管段吊入管沟内。为保证穿越管道的稳定性,用马鞍形钢筋混凝土压载块压住钢管,压载块下垫橡胶板,压载块间距2m,稳管长度为249m。在下管完毕后,回填管沟,拆除上下游围堰,回填导流沟,疏通河道,埋设标志桩和警示桩,恢复河床原貌。

煤气与热力,1993,(4):20—22.

[4]　冯伟章.转向钻道系统在聚乙烯管敷设中的应用[J].

煤气与热力,1998,(6):26—28.

[5]　王为为,荣　红,邹铭哲.聚乙烯煤气管不开挖敷设技

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[6]　赵恒海.天然气管道非开挖敷设技术的应用[J].煤气

与热力,2000,(3):238—239.

[7]　张　帆,王　晨,葛志祥.水平定向钻的结构和施工工

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[8]　刘　艺.地下燃气管道导向钻进非开挖敷设技术[J].

煤气与热力,2002,(3):244—246.

[9]　江正荣.建筑施工计算手册[M].北京:中国建筑工业

出版社,2001.