淺析天然氣管道穿越方式

任一鳴(遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司, 遼寧 阜新 123000)

我國“富煤、少油、缺氣”的能源特點決定了煤炭在我國能源結構中的主導地位在較長時間內不會改變，同時日益嚴格的環保要求以及持續增加的天然氣需求促使人們尋找煤炭利用與天然氣供應新渠道，使得煤制天然氣產業已成為國內投資發展的熱點，煤制天然氣“十二五”期間首次列入國家天然氣發展規劃后，各地政府和企業也開展煤制天然氣項目規劃研究。

天然氣的主要運輸手段是管道輸送，因此對煤制天然氣項目來講，天然氣管道工程的建設成為了一項系統、復雜的工程，具有高技術、高投入和高風險特點。其中重要河流、山區等地段的穿越工程大多成為了天然氣管道項目的控制性工程，為了保證穿越工程的安全性與經濟性，穿越方式的選擇顯得尤為重要，本文將對不同穿越方式進行介紹，并比較其優勢。

1 天然氣管道穿越原則

天然氣管道穿越線路選擇應與工程總體線路走向一致，穿越位置宜避開高填方區、路塹、路兩側為同坡向的陡坡地段，與公路或鐵路交叉時宜優先采用垂直交叉，條件受限時交叉角都不應小于30°，穿越河流時應盡量選在河道平直、岸坡穩定、水流平緩、雙側有開闊施工場地處，穿越位置的選擇應符合國家、行業及企業相關規范，符合當地公路、鐵路、河流、城市等主管部門規劃與法規，優化設計，選擇最適宜于穿越位置的穿越方式。

2 天然氣管道穿越方式

目前，天然氣管道穿越方式主要有大開挖穿越、頂管穿越及定向鉆穿越等方式。

(1)大開挖穿越 大開挖穿越方式技術成熟，投資省，在國內、外的設計、施工中得到了廣泛的運用，其不受路基地質、地形的影響，一些等級較低的公路或鄉村道路以及水深較淺水流較小的河流宜優先采用，山區巖石路基的山區公路，兩側地面高差較大的公路宜采用大開挖穿越。大開挖穿越方案適用于季節性河流，在枯水季節可直接開挖管溝或采用導流明渠、圍堰導流等施工措施進行敷設穿越管道。

穿越公路時應先取得公路主管部門的同意后進行測量放線、臨時道路修筑、管線預制、設置警示牌等環節；采用挖掘機進行開挖并嚴格按照圖紙施工，在水位較高地段管溝開挖前需做降水處理；管道下溝后上覆細土再用原土回填、壓實，并按公路管理部門要求恢復路面及公路路邊溝。穿越小型河流時選擇其枯水季節施工，在取得水利部門同意后進行測量放線、管道預制、管溝開挖、吊裝下溝及土壤回填等過程；如是常年流水的河流則要設置導流渠及圍堰并要進行排水，兩側有堤壩的可采取先用編織袋裝土修筑邊坡，采用農用薄膜做防滲層，使河流在充水后不會出現滲漏；對有護坡要求的,要嚴格按施工規范進行護坡，護坡長度視現場而定。水下的穿越管段的設計埋深必須保證在涉及沖刷線之下一定深度，才能保證管段不應產生漂浮和位移；當采用穩管措施時，穩管配重物不應損傷管道防腐涂層。大開挖具有以下優點：

①大開挖穿越方式技術成熟，施工簡單，在國內外的設計施工中得到了廣泛的運用。②投資省，運用較少的施工機械和人員在較短的時間內完成。③不受公路河流附近地形地貌的影響，可穿越一些其他施工方式穿越困難的地段。

(2)頂管穿越 頂管穿越通過短距離管道穿越技術在1970年代后期開始得到使用。傳統意義上的頂管施工是以人工開挖為主，后來根據土層環境的不同(淤泥質黏土，砂性土，黃土，風化巖等)又派生出了土壓力平衡方法，泥水平衡方法等，通過頂管技術可以達到超過一千米以上的距離。

一般的頂管施工除前期與政府部門或管道所屬單位的溝通外，還要做好施工放線、設備進場、人員材料等方面的配備；準備工作完成后在預頂位置兩側設置工作坑和接收坑，工作坑設在地面高程較低一側，邊挖邊澆筑混凝土支護墻，接收坑不用混凝土支護墻，但開挖時按土質情況放坡；接下來要在作業坑內設置好頂管所需設備，頂進開始時，水泥套管應緩慢頂進，待各接觸部位密合后，再按正常頂進速度頂進；頂管結束后清理殘土及污物，吊裝管道下溝最后回填土壤。

頂管施工最突出的特點就是適應性問題。針對不同的地質情況、施工條件和設計要求，選用與之適應的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機和配套輔助設備，對于頂管施工來說將是非常關鍵的。頂管施工多用于穿越公路、鐵路及其他地下管線，具有以下優點:

①頂管施工無需明挖土方，對地面影響小，對現行環境無破壞，因而可以避免開挖施工所帶來的居民生活和交通干擾，以及對環境建筑基礎的破壞影響，無污染，無噪音。②減少了開挖施工的地下作業工程量，避免地下水作業的麻煩。設備使用較少，工序簡單，加快了施工進度，縮短了工期，作業面小，綜合施工成本低。③在開挖施工難以進行或根本不允許進行的情況下，頂管工程可使管線施工成為可能，并且可將管線設計在施工最經濟合理的地點穿過。

(3)定向鉆穿越 定向鉆穿越技術是一個多學科，多技術集中于一體的系統工程，目前在國內得到了廣泛的運用。在計算好穿越曲線等參數及管段焊接等一系列前期準備工作后，一般施工分以下過程：

①利用水平定向鉆機按照穿越曲線及人工磁場鉆導向孔，根據鉆頭反射回來的信息修正其方向。②鉆出的導向孔往往小于回拖管道的直徑，為了使鉆出的孔徑達到工程需要，使用擴孔器在出土點回拉擴孔。對于直徑較大的孔，可進行多次擴孔鉆進，使鉆孔直徑逐漸擴大至尺寸要求。③導向孔經過擴孔后，達到了回拖要求，將鉆桿、擴孔器、回拖活結、焊接好的管線依次接好，從出土點開始一邊擴孔一邊將管線回拖至入土點為止，以形成符合工程施工用的管道。④從鉆導向孔、擴孔到回拖，有多個工序需用到泥漿。泥漿是定向鉆施工中必不可缺的一項，主要作用是懸浮和攜帶鉆屑凈化鉆孔、穩定孔壁和降低扭矩和推拉力、冷卻鉆具。

3 定向鉆施工具有以下優勢

①定向鉆穿越施工不會阻礙交通，不會破壞地貌和環境，不破壞河堤并對周邊環境影響較小，適應環保的各項要求,因此同其他相關部門協調難度較小，便于實施。②與其它施工方法比較，施工場地進出速度快，可靈活調整，從開始施工至施工完畢一般僅需10～15天，并且占地少造價低，施工速度快。③大型河流穿越時，由于管線埋在河底以下深處，氧氣及其他腐蝕介質很少，可起到防腐與保溫的功能，可保證管線長時間運營。④穿越河流時穿越設備位于河床兩岸邊坡上或壩堤外，地勢一般較高，大都位于常年洪水警戒線以上，洪水不致影響工程的正常施工。⑤本方法穿越不需進行大量的土石方開挖，施工人員僅在地表作業，安全性好。

4 結語

天然氣管道穿越方式主要為大開挖、頂管、定向鉆穿越方式。穿越方式的選擇應該根據地形地貌、水文、地質、環境、交通運輸、維修管理等方面因素綜合考慮，以確保天然氣管道與周圍環境安全。同時在滿足施工工期整個工程要求基礎上，應優先選擇投資低、施工簡單的穿越方式。

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