西氣東輸管道穿越工程設計探討
西氣東輸管道穿越工程設計探討
論文一
西氣東輸管道工程穿越設計探討
西氣東輸管道工程中長慶院設計第12標段、第13標段，土建專業僅設計線路部分的穿跨越，包括穿越寧夏、陜西境內的黃河干渠、沖溝、河流、國省道路、古長城等。具體如下：穿越干渠14處；沖溝34處；道路13處；河流24處；穿越古長城2處；
1沖溝穿越
穿越沖溝的方式：對邊坡比較穩定的沖溝，可直接穿越，邊坡加防護措施，溝底深埋。穿越沖溝的加固措施應采取導流排水、邊坡加固及植物護坡措施等綜合治理方法，并應防止沖溝的溯源侵蝕。
對于管道埋設至河床基巖以下大于0.5米的沖溝穿越宜采用現澆混凝土進行穩管；對于管道埋設在砂質和砂卵石河床的沖溝穿越，宜采用混凝土加重塊或混凝土連續覆蓋層進行穩管。
對于大口徑的管道穿越在設計階段沖溝穿越均采用大彎頭、小開挖的方式，而實際應采用小彎頭、大開挖的方式。因為在12標段2處穿越非常有代表性：管道一公司施工沖溝將設計采用的大于13º的彎頭均用11º的彎管代替，開挖坡度控制在20º-25º，管道坡度同樣控制在20º-25º，并且施工設備可以利用開挖后的坡度；管道四公司施工沖溝未改設計，這樣減少了土方量，但是為了使施工設備通過沖溝，同樣將開挖坡度控制在20º-25º，給焊接管道增加困難。
2公路穿越
本項目工程管道穿過高速公路、等級公路，管道穿越等級公路一般采用頂管方式。由于工程管道管徑大，不能隨意改變方向，除高速公路和高等級公路外，管道直接穿過公路可以交角較小，這樣穿越長度稍長，但可減少管道長度和彎頭數量。本次設計高速路處于正在建設時期，西氣東輸管道分公司已與相關部門協商提前予埋了鋼筋混凝土套管，本次設計僅給出工程量。
管道穿越國道、省道、專用公路等等級公路均采用套管保護，套管頂的埋深≥1.2米，套管應伸出路基坡腳或邊溝外2米。
鄉村公路一般采用直接開挖溝敷設方式。
由于部分道路處于巖石段，穿越采用了大開挖的方式，但是由于對交通的影響大，所以改為頂管穿越，實際上在部分巖石段表面為風化巖石。
設計前與道路管理部門的設計協議的簽定是非常必要的，本次設計前與各管理部門均簽定了設計協議所以施工較為順利。
3干渠穿越
由于干渠不能夠直接開挖，設計采用頂管穿越。但是干渠深度、寬度較大施工困難，施工作業帶深度達到6米左右，會對干渠的安全構成危險。如與水利部門協商可以進行大開挖，則可以直接敷設管線，然后將干渠恢復原狀，但是干渠面層為混凝土保護面層則大開挖破壞范圍較大，并且工程量大、地區范圍大。沿渠岸一般均有沙石道路，設計為跨越對干渠道路有影響且外露的長度大。
在施工過程中，由于水渠部門的影響，此次設計穿越方式未能施工，水渠管理部門委托寧夏水利水電設計院另行設計，具體的做法主要：渠堤砌護長度為管道中心線上下游各50m，水渠砌護范圍過大，穿越段設鋼筋混凝土涵管，水渠渠面各種防滲措施設計均有，渠面為漿砌石護面，并且必須在9月的停水期施工，施工時間僅有30天，由于線路穿越干渠次數多，部分穿越角度小于45º，設計代表在施工過程中，在穿越兩端增加彎頭或者彎管，以減少穿越長度，實際投資增加了，所以在今后的設計中應重視穿越位置選擇。
4中小型河流穿越
管道經過中小型河，直接開挖，如果河流流量大，可采用導流形式開挖。管道穿越大中型河流時，管頂埋深設至河床穩定層以下1.0米，穿越小型河流時，管頂埋深設至河床穩定層以下0.5米，
對于管道埋設至河床基巖以下大于0.5米的河流穿越宜采用現澆混凝土進行穩管；對于管道埋設在砂質和砂卵石河床的河流穿越，宜采用混凝土加重塊或混凝土連續覆蓋層進行穩管。
河流護岸的設計應根據施工放坡的范圍確定，例如：紅柳河穿越設計按45º，但是實際放坡為20º-25º，這樣與設計給的工程量差別較大。
護岸的設計、施工應根據周圍地形結合考慮，例如：苦水河穿越2003年5月施工完成，護岸也完成，但是東岸有400米長、坡度大于25º的坡未施工水工保護，線路施工到10月開始，經過7、8、9月的雨季后，東岸的水工保護破壞嚴重，到了10月不得不拆除重新施工。
5穿越已建的地下管道應在懸空長度之兩端應做臨時支承護坡，施工過程中，不得損壞防腐保溫層，以及在懸空管道上施加任何外荷載。分層夯實覆蓋土。前段未完，不得開挖后段。一般管道懸空時間最長不宜超過１０天。在勘查階段應實地查明地下構筑物，存在時間長的不應該遺漏。
古長城穿越
管道穿過古長城共計2處，管道穿越一般采用頂管方式。施工單位、設計單位與文物保護部門及相關部門協商確定了古長城地基的埋深，采用頂管方式穿越古長城。
穿越方式
1頂管穿越一般用于管道穿越等級公路和干線鐵路工程。頂管穿越長度一般設計為40m，在公路（干渠）一側選定一個施工場地(一般在作業帶范圍內即可)，挖槽布置設備，用千斤頂頂鋼筋混凝土套管，并從管內不斷挖出棄土。穿越過程中，在布管側開挖好發送溝，并進行管道組裝焊接。
2導流開挖，一般用于中小型河流、塘、庫、堰、渠等管道穿越工程。通常用草袋土筑成圍堰，導流，抽水、開挖、敷管填埋后，拆除圍堰，再施工另一半。該方式在河床平坦地區較多采用。對于流量小的河流直接用開挖后的土筑成圍堰，中間增加排水管，可以一次施工完成。
3當采用定向鉆穿越大型河流、中型河流、魚塘等連續的水域、高速公路時，對于大中型河流，穿越的入土、出土點要選擇在距離大堤80~100m以外處，對于其他穿越，也應留出一定距離。定向鉆穿越的入土角應選為9~12º，出土角應選為4~8º，曲率半徑1500D。
定向鉆穿越入土點距曲線起點的最小距離應為20m，管線位于河床下的最小埋深不小于6m。
定向鉆穿越工程，一岸應有鉆機與泥漿池、蓄水池場地，另一岸應有管線組裝場地。
標準圖
1干渠穿越
由于寧夏地區分布有許多引黃工程灌渠、渡槽是農業的生命線，如果渠為混凝土面層，采用頂管穿越，頂管的長度為2米的倍數，一般渠邊有砂石路，頂管的范圍為：渠頂寬+2x2(米)。部分干渠面層屬于混凝土預制塊，如果經協商可以進行大開挖直接埋設，然后將干渠恢復原狀。管頂距渠底面距離不小于1.5米。如果采用穿越段設鋼筋混凝土涵管，管頂距涵管頂面距離不小于1.2米。
2小型河流（沖溝）穿越
管道經過小型河（沖溝），直接開挖，如果河流流量大，可采用導流形式開挖。管道穿越小型河流（沖溝）時，管頂埋深設至河床穩定層以下0.5米，兩端水平延伸與線路相接。如果線路斷面圖與標準圖不附以線路圖為準。
對于管道埋設至河床基巖以下大于0.5米的河流（沖溝）穿越宜采用現澆混凝土進行穩管；對于管道埋設在砂質和砂卵石河床的河流（沖溝）穿越，宜采用混凝土加重塊、混凝土連續覆蓋層進行穩管。
沖溝（河流）兩岸的護坡進行加固并做好截水、排水措施。在管線所處的坡頂均應加截水墻，防止坡頂、梁上的匯水順流沿管溝匯流，導致護坡面破壞，措施如下：
a20°～30°，長度大于30m的斜坡都采取地表排水措施，每隔8m~10m設置灰土（3:7）擋土墻，盡可能使水流分散以避免向管線方向匯水
b坡度大于30°的斜坡，每隔8m~10m設毛石擋土坎，每個擋土坎上方設截水墻，管溝底部及回填土層必須夯實，壓實系數不小于0.93。
3小型河流（沖溝）跨越
管道經過小型河（沖溝），部分小型河（沖溝）切深3-6米，溝寬度10-20米，且工程地質表明洪水位與溝深相同，如果設計為跨越必須高出洪水位2米，2個90°彎頭的長度大于12米，設計為跨越不合理。如果管線按兩端的埋深水平通過，洪水位比官線底2m則設計跨越是不合理的，基礎支墩距離溝邊大于等于4米，本設計標段跨越共計4處，跨度均不超過25米，并且設計了護坡。
不能跨越通過時，則設計為穿越，管底有2種形式：U型V型前后的管線連接。
施工建議
1施工前，施工單位及業主必須與相關部門聯系，取得施工許可證及解決現場施工可能產生的問題。
2此地區的沖溝（河流）枯水期約在5~6月和12月~次年2月間，建議為施工期。沖溝（河流）推薦采用導渠引流，基巖部分管溝采用鉆孔埋小劑量炸藥爆破，然后人工清挖成型。根據巖石的性質和施工單位技術水平，也可人工開挖。
3對施工提出下列要求和建議：縮短施工周期，采用邊開挖、邊鋪管、邊回填、邊治理、邊種植的流水作業施工。盡量縮小施工作業帶的寬度，固定施工便道、料廠。合理堆放棄土，充分利用天然洼地鋪放沙土，種植林草。保護植被，嚴禁濫砍、濫伐、濫燒。
4部分沖溝兩岸均為砂土，管溝回填的方法：采用一層沙然后鋪一層柳條，直到管溝回填完；河床為粉土層厚度大，在施工毛石護坎（擋土墻）時底部處理采用：先打柳木樁之后再砌筑護坎（擋土墻）；由于此地區部分地方毛石運輸、價格等因素的影響，有些陡坎高度不大，不受洪水沖刷的影響，采用草袋子內裝2:8灰土做為護坎，角度可以從45°到80°不等。
山東榮山管道工程有限責任公司,水平定向鉆機施工的專業單位,15年的非開挖工程施工經驗,在不開挖地表面情況下進行管道穿越施工,掌握非開挖領先技術的專業單位,擁有多種型號的水平定向鉆(HDD)設備,承接管道穿越工程、非開挖穿越公路、非開挖管道穿越工程，鋪設石油管道、通信電力管道、天然氣管道、自來水管道等各類管線工程。
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