油氣長輸管道頂管穿越施工要點

王林燕

摘 要 本文根據某工程案例進行了分析，探討了長輸管線頂管穿越施工技術，主要對安裝頂管設備，千斤頂油泵安裝，丁鐵使用及安裝，主管道穿越等進行了論述，針對油氣長輸管道頂管穿越施工要點，對頂管穿越施工，頂管工程計算進行了闡述，證油氣長輸管道工程長足發展。

關鍵詞 頂管穿越 施工技術 長輸管線

中圖分類號：TU9;TE9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）06-0026-03

本文通過對長輸管道的建設技術進行要點分析，得出輸油管道的施工質量可以保障，石油和天然氣長輸管道要想取得理想施工效果，可以通過頂管穿越交叉道路的方式，穿越鐵路和小河。

1 石油管道施工概況

施工石油管道是頂管穿越，長度約為30m，在建設過程中，公路將需要穿過。管道穿越段位于河流沖積洪積扇下游，圍巖主要由亞粘土層和細粉砂層組成。地基承載力小，地下水位較深。管道鋪設中，為了防止地下水對地基的侵蝕，必須在礫石墊層上鋪設管道，其厚度為400mm，礫石直徑小于10mm。在管道施工中，管道長度為29.4m，縱向坡度約20%，管道埋地，沿地形坡度由西向東、由南向北鋪設。在石油管道施工中不得有倒坡，管道頂部的土壤應大于1.5m。由于本工程大部分管道鋪設在沙漠戈壁中，為了保障工程質量，有必要做好配水管道的設計。管道敷設在地下，管道土壤厚度不得小于1.5m。為了在以后的管道檢測和維護中方便查找管道的鋪設方位，需要在管道每間隔400米處設置一個電子標志[1]。

2 對輸油管道穿越技術的論述

長距離頂穿管道施工前，應根據工程現場的實際情況，科學制定施工方案。當前長距離輸送管道頂管施工進行設計，即使沒有指定建筑物和管道之間的距離，也不能意味著沒有必要設置凈距離。養護與施工之間的距離應根據實際情況進行測量。城市燃氣管道作為一個整體的合理性需要滿足相關的建設標準。低壓管道與建筑物之間的凈距離應大于高壓管道與建筑物之間的凈距離，以減少對氣體輸送壓力的影響。穿越圖如圖1所示。

2.1 安裝頂管設備

安裝過程中的頂管設備，應采用鋼結構頂管。安裝要求：兩個導軌平行、等高、直，保障設計的管道坡度和縱向坡度均勻。頂管安裝過程中，允許偏差應控制在1mm以內，軸線允許偏差小于3mm，頂層允許偏差約為3mm。安裝頂管時，應檢查安裝的穩定性，如有偏差應及時處理。例如，需要計算天然氣管道的應力、水力功率等值。在實際操作中，對過差的管道要進行保護，跟蹤施工質量，及時發現存在的問題進行統一處理[2]。

2.2 油泵和千斤頂的使用

在公路千斤頂的使用，有必要在支架和管道的中心位置的垂直對稱，其使用的目的是建立一個垂直線的管道，并檢查是否公路千斤頂的位置是對稱的，要保障管道的中心軸線與軸線位置相同。油泵安裝施工中，應嚴格按照要求操作。頂管操作施工中，油泵和千斤頂應相互聯系。油泵安裝后，當油泵與觸點位置熔合時，應注意調整運行速度。如頂升過程中油壓突然變化，應停止作業，檢查問題，處理后進行頂升。

2.3 丁鐵使用及安裝

但在安裝過程中，必須保障軸線與管道對稱平行，軸上、頂管與頂管之間、頂管與頂管之間不得有異物。在頂推過程中，操作員不能站在頂部和背面，在上方隨時檢查升降情況，使用緩沖材料進行處理，對于頂推力大于管道的抗壓強度，把U型鐵安裝在管端[3]。

2.4 主管道穿越施工

在檢查過穿越管道后，需要在挖掘機的工作下，根據穿越總管的長度進行穿越通道的挖掘和設置，將其與作業坑連接起來。套管底標高應高于溝槽標記底，方便后期施工的交叉連接工作。管道安裝穿越中，管理頭焊接模板安裝在主管的前端，低錨掛在接收坑的第一段安裝繞線機。在穿過主管前，應按照設計要求將套管清理干凈，并在穿過主管前安裝塑料滑塊。施工需要利用吊管機，將吊管安裝在溝的底部，使用鋼絲處理，帶動總管穿過，拖進干線到指定位置，切斷拖管頭。在過主線的過程中，需要將其緩慢拖進預設的機殼，并切斷牽引頭，主絕緣電阻由振動計檢查。如果不符合設計要求，則需要將其從管道中拉出，處理后拖進規定的套管中。

檢查合格后，在管道位置安裝80mm厚的橡膠片進行密封，管口用水泥砂漿封堵。其外觀需要用混凝土抹灰，強度C20，厚度25mm。示意圖如圖2所示。

3 對輸油管道穿越施工的要點進行論述

3.1 頂管穿越施工

在頂管施工進程中，需要進行頂管處理。把千斤頂固定好，使其方向與軸心的中心位置一致。工作點可以作為管道中心的垂直線注意千斤頂的位置是否對稱，保障中心軸線與管道軸線的一致性。頂管穿越施工中，結合工程現場的地理情況，采用頂管法和水平螺旋頂管法。其中，頂管法是指以千斤頂為主動力的頂管法，而水平螺旋頂管法就是采用水平螺旋鉆進的方法[4]。在實際施工中，結合工程設計的控制樁位置，應采用全站儀等設備對交叉軸線進行測量。作業坑的位置一般設置在給定套管位置外，作業應在道路兩側均勻分布的位置進行。在接坑開挖的過程中，工藝流程一般與作業坑開挖相同，要做好測放線路和支護作業。接收井的位置應設置在給定套管位置外，形狀為矩形，底部尺寸為4m×4m，可根據段埋深確定。鉆穿時，頂進鉆孔的每段混凝土套管的長度，須與鉆桿的長度相同，且每段套管的設置位置應準確。鉆孔1.5m后，應檢查鉆孔位置，檢查是否有鉆偏現象。如有，應及時調整鉆機。在套管密封處理施工中，混凝土套管接頭的施工方法應涂覆柏油，套管內下端60°處應平整無異物，保障監理施工順利[5]。

3.2 頂管工程計算

對頂管施工過程進行計算，通常有兩種方法：一種是無載拱法，另一種是無卸荷拱法。其中，在進行隧道施工中適合選用卸荷工作拱法，在采用卸荷拱法時，需要利用管道上敷土的豎向土荷載，計算頂管在原土中土層中，對自然載荷進行計算。結合拱軸理論，空拱的上界面自然形成拋物線：

（1）

卸荷拱的高度h1按下式計算：

h1=a1fk ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式中，fk表示的是土壤的堅實系數;a1表示意義見圖3。

在按卸荷拱計算土荷載過程中，f、k應滿足不小于0.6的要求，頂管土深度H應大于2h1。經過練習，我們知道H可以適當地減少，但它應該大于1.3H1。在這種情況下，需要根據管道頂部高度H1計算管道上的豎向土荷載。在計算過程中，不能考慮地基活荷載的影響。頂管總豎向土荷載可按下式計算：

Gy=γsh1D0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

式中，γs表示的是土的單位容重（kN/m3）;D0表示的是管道外直徑（m）。

當頂管工程不能滿足Fk大于0.6（土壤硬度系數），H大于2h1時，按頂管上方所有覆蓋土計算土柱壓力。管頂豎向土荷載的計算公式為：

Gy=γsHD0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

頂管在砂土、碎石等土層中，或穿過河底的軟土層時，將無法形成卸荷拱。這種情況下，頂管豎向土荷載按式（4）計算[6]。

在頂升低于水位的情況下，有必要適當降低水位。施工地域的水位較高，會產生泥石流等。需要將水位減低至最高坑底以下約100cm，盡量避免在雨季施工。當頂管上方土層為飽和土和水時，不能形成卸荷拱，不能根據Protokiakanov理論計算頂管力。

4 結論

長輸油氣管道工程是一項多學科的系統工程。在管道穿越施工中，有關人員應提高工程施工質量，根據施工設計檢查工程場地的地質、水文條件，選擇恰當的施工工藝和設備，保障管道施工符合質量要求。但在實際穿越施工中，由于管道穿越難度大，施工措施如果不得當，會給施工現場制造嚴重的質量問題。一種新型頂管操作技術的問世，使得不拆除施工成為可能，保障了油氣長輸管道的穿越施工。在實際運行中，應掌握長輸油氣管道頂管施工要點，選擇頂管穿越的施工工藝，充分發揮施工技術優勢，保障長輸油氣管道工程的長足發展。

參考文獻：

[1] 林王清.天然氣長輸管道施工安全的對標管理[J].石化技術，2019，26（10）：290-291.

[2] 王浩.開挖穿越已建油氣管道及光纜的施工分析[J].太原城市職業技術學院學報，2019（09）：174-176.

[3] 關利章.長輸管線穿越公路段頂管技術分析[J].科技創新導報，2019，16（13）：25-26.

[4] 畢海波，王京昊，李虎信，等.頂管穿越已建管線施工的風險分析以及預防控制措施[J].石油化工建設，2019，41 （S1）：289-290.

[5] 崔凱.非開挖技術在油氣長輸管線建設中的應用與實踐[J].化工設計通訊，2019，45（03）：23.

[6] 董光泉，董嘉琪.長輸管道EPC項目HSE風險分析與防范措施[J].油氣田地面工程，2019，38（01）：74-79.