川渝山區(qū)長輸管道設(shè)計與施工

康 凱

(中國石油工程設(shè)計有限公司西南分公司)

管道運輸是我國石油和天然氣最主要的運輸方式，經(jīng)過多年發(fā)展，天然氣干線管道在川渝地區(qū)已形成了區(qū)域性供氣管網(wǎng)。川渝山區(qū)地形連綿起伏，陡坡地段較多，線路比較復(fù)雜，施工難度較大，是制約管道總體施工進度的瓶頸。筆者以南干線東段輸氣管道安全隱患整改工程為例，介紹了川渝山區(qū)地段管道設(shè)計的特點和相關(guān)技術(shù)要求。

1 山區(qū)地段管道線路設(shè)計特點

1.1管道沿山間緩坡平地敷設(shè)

山區(qū)地段, 除山間谷地和溝谷河道比較開闊平坦外，其余大多為山梁、低山和深丘地段。由于溝谷地形開闊、平坦，施工較為方便，并且溝谷內(nèi)一般都有山間公路伴行，可保證大型施工機械、設(shè)備進場，滿足施工要求。因此，山區(qū)地段管道應(yīng)首先選擇沿溝谷敷設(shè)。南干線東段姜家區(qū)段的線路設(shè)計中，充分利用了山間溝谷地，大型工程機械設(shè)備能夠進場施工，從而加快了管道建設(shè)的施工進度[1]。

1.2管道沿平壩臺地或垂直于梯坎敷設(shè)

在山區(qū), 管道經(jīng)過梯田和臺地時, 為避免過多的地貌擾動, 可沿臺地或垂直于梯坎敷設(shè), 必要時應(yīng)采用彎管來調(diào)整方向。斜穿梯田時地貌擾動較大, 對梯坎的破壞很嚴(yán)重，梯坎恢復(fù)時的工程量也很大。所以，管道在山區(qū)地段的工程設(shè)計應(yīng)盡量避免斜穿梯田。南干線東段涪陵區(qū)段，管道所經(jīng)當(dāng)?shù)靥萏锵路酵鶠閳杂驳哪鄮r，工程設(shè)計中采用彎管來調(diào)整線路走向，使線路走向垂直于梯坎，避免了斜穿梯田，節(jié)約了工程投資。

1.3管道在低山深丘地段的敷設(shè)

在低山深丘地段，地形起伏不平，交通條件較差, 公路一般為3～5m寬的機耕路。為保證施工機具的進場，需要維修道路,一般對原有路面需加寬至6～8m[2]。山區(qū)公路一般傍山而建，這就要求對傍山公路進行劈石填方才能達(dá)到要求的寬度。南干線東段新妙區(qū)段，在工程設(shè)計中，對原有公路進行劈石填方擴寬，同時征得了地方公路管理部門的同意后，管道線路設(shè)計埋設(shè)在靠山體的一側(cè)，這樣既對新妙規(guī)劃區(qū)進行了繞避，又保證了管道運行的安全可靠。

此外，為了避免山梁、林地、沖溝或不良地質(zhì)地段給管道施工和運行安全帶來威脅, 在地形條件允許的情況下, 宜就近選取較為平緩的地段通過。首先考慮安全因素，再根據(jù)管道管徑和施工的可行性進行技術(shù)經(jīng)濟比較,以確定管道線路取直還是繞避。

2 山區(qū)地段管道線路設(shè)計要求

2.1山區(qū)地段管道敷設(shè)的設(shè)計要求

長輸管道在山區(qū)特殊地貌條件下施工，特別要注意各種不良地質(zhì)地段，否則就可能會影響施工安全，還會影響在建管道的安全與穩(wěn)定，從而造成嚴(yán)重?fù)p失。管道沿半山斜坡地帶或坡腳敷設(shè)時，在管線順坡或切坡開挖成溝的過程中，特別是在土層較厚、斜坡坡度較大的情況下，很可能會對斜坡的平衡狀態(tài)造成破壞，尤其在降雨作用下，易誘發(fā)產(chǎn)生滑坡及崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

一般情況下,管道在山區(qū)地段敷設(shè)時，為了防止管溝開挖對山體造成過大的擾動破壞，引起滑坡或塌方, 要求管溝采用淺挖方式, 嚴(yán)禁采用深挖或大規(guī)模爆破，將對山體的擾動程度降低到最小。同時管溝在達(dá)到回填條件時，應(yīng)在最短的時間內(nèi)回填完畢。

線路工程設(shè)計時，一般大規(guī)模的滑坡體都會繞避通過，但施工中還是有可能會遇到一些小的滑坡體。遇到這種情況，在配合施工過程中，要針對現(xiàn)場具體情況采取相應(yīng)的固坡或水工保護措施。在條件允許的情況下，可采取消除滑坡體的措施，如受地形或其他因素所限時，可采取打錨桿的措施阻擋滑坡體，也可以在滑坡方向設(shè)置擋土墻阻擋[3]。

2.2山區(qū)地段管道坡度轉(zhuǎn)角設(shè)計

管道線路變向設(shè)計時，可根據(jù)地形、地質(zhì)條件，采用彈性彎曲、工廠預(yù)制熱煨彎管和現(xiàn)場冷彎管3種形式，以滿足管道在平面和豎面上的變向要求。

對有角度的轉(zhuǎn)角，如果地形條件許可，采用3種方式都能實現(xiàn)變向時，應(yīng)根據(jù)管道安全性、經(jīng)濟合理性和施工現(xiàn)狀進行綜合比較，以確定最佳轉(zhuǎn)角方式。有時用小角度彎管代替大角度彎頭后, 線路相對平順, 但管溝因此要在縱向山坡上深挖、在過沖溝時增大填方, 或在平面上增大管溝開挖寬度乃至劈山。所以，在山區(qū)管線設(shè)計時，應(yīng)對土石方量進行合理分析，避免出現(xiàn)加大量，增加投資，從而使一些地段的設(shè)計落空[4]。

另一方面，由于山區(qū)地形起伏復(fù)雜，不可隨局部地形起伏開挖。山區(qū)很多地段局部的地形起伏很劇烈，如果管溝隨著地形，就會對管道安裝帶來巨大困難，要么增加大量的彎頭、彎管和短節(jié)來適應(yīng)管溝，要么就無法安裝。在工程設(shè)計中，應(yīng)保證開挖深度能使每兩個變坡點之間的坡度一致，這樣才能為安裝工作創(chuàng)造條件。如圖1所示，Ⅰ為原始地貌，Ⅱ為不正確的管道設(shè)計斷面，Ⅲ為正確的管道設(shè)計斷面，兩變坡點A與B之間的坡度應(yīng)是一致的。

圖1 山區(qū)管道敷設(shè)縱斷面示意圖

總之，山區(qū)管道變向頻繁, 彎管的制作和安裝工程量與管溝的土石方工程量相互矛盾，在工程設(shè)計中，應(yīng)把握好兩者的關(guān)系, 才能有效控制工程投資。

3 設(shè)計施工要領(lǐng)

3.1在川渝山區(qū)地段，長輸管道設(shè)計應(yīng)首先考慮沿山間谷地敷設(shè)，盡量避免斜穿梯田，此外，還應(yīng)充分利用現(xiàn)有公路。

3.2管道沿半山斜坡地帶或坡腳敷設(shè)時，管溝應(yīng)采用淺挖方式,避免形成高陡邊坡，同時，管道在下溝后應(yīng)進行及時回填，以防止滑坡崩塌的發(fā)生。

3.3在配合施工過程中，如遇到小的滑坡體，在條件允許的情況下，可采取消除滑坡體的措施，也可采取打錨桿或設(shè)置擋土墻阻擋滑坡體。

3.4山區(qū)管道變向頻繁, 應(yīng)把握好彎管的制作和安裝工程量與管溝的土石方工程量之間的關(guān)系,有效控制工程投資。

[1] 中國石油工程設(shè)計有限公司西南分公司.南干線東段安全隱患整改工程初步設(shè)計[R].成都：中國石油工程設(shè)計有限公司西南分公司，2008.

[2] 李朝，史航.山區(qū)地段長輸管道線路設(shè)計要點[J].油氣儲運，2002，21(12)：27～30.

[3] 陶世楨.沙漠與山區(qū)管道建設(shè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992.

[4] 劉大恕.油氣儲運工程施工新工藝[M].北京：石油工業(yè)出版社，2009.