关于油气管道工程穿越设计的研究

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摘　要：本文主要对油气管道的穿越进行研究和探讨，对于油气管道的施工设计发挥一定的指导性作用。

关键词：油气　管道　工程　穿越

管道穿越河流一般选择在水流平缓、河床平直、地质稳定、两岸有一定施工场地的地点。管道穿越河流时，如果管道直接铺设在水下河床上，由于水流冲击、河床冲刷、冰凌和河道变迁的影响而容易遭到破坏，如果管道在水下悬浮或局部悬空，水流不仅冲击管道，还会因水流绕过管道而产生交变涡流，以一定周期的脉冲压力作用在管道上，使管道在交变应力作用下产生振动和疲劳损坏。因此，管道通过河流必须防止水流引起的损害。

一、冲沟穿越

对于穿越冲沟，一般采取以下方法。如对边坡比较稳定的冲沟，可直接穿越，边坡加防护措施，沟底深埋。穿越冲沟的加固措施应采取导流排水、边坡加固及植物护坡措施等综合治理方法，并应防止冲沟的溯源侵蚀。

对于管道埋设至河床基岩以下大于0.5米的冲沟穿越宜采用现浇混凝土进行稳管；对于管道埋设在砂质和砂卵石河床的冲沟穿越，宜采用混凝土加重块或混凝土连续覆盖层进行稳管。

对于大口径的管道穿越在设计阶段冲沟穿越均采用大弯头、小开挖的方式，而实际应采用小弯头、大开挖的方式。因为在12标段2处穿越非常有代表性：施工冲沟将设计采用的大于13o的弯头均用11o的弯管代替，开挖坡度控制在20o~25o，管道坡度同样控制在20o~25o，并且施工设备可以利用开挖后的坡度；如在施工冲沟未改设计，这样减少了土方量，但是为了使施工设备通过冲沟，同样将开挖坡度控制在20o~25o，给焊接管道增加困难。

二、公路穿越

对于穿越高速公路、等级公路时，管道穿越等级公路一般采用顶管方式。由于工程管道管径大，不能随意改变方向，除高速公路和高等级公路外，管道直接穿过公路可以交角较小，这样穿越长度稍长，但可减少管道长度和弯头数量。管道穿越国道、省道、专用公路等等级公路均采用套管保护，套管顶的埋深≥1.2米，套管应伸出路基坡脚或边沟外2米。对于乡村公路一般采用直接开挖沟敷设方式。

在管道设计前与道路管理部门的设计协议的签定是非常必要的，本次设计前与各管理部门均签定了设计协议所以施工较为顺利。

三、干渠穿越

由于干渠不能够直接开挖，设计采用顶管穿越。但是干渠深度、宽度较大施工困难，施工作业带深度较深，会对干渠的安全构成危险。如与水利部门协商可以进行大开挖，则可以直接敷设管线，然后将干渠恢复原状，但是干渠面层为混凝土保护面层则大开挖破坏范围较大，并且工程量大、地区范围大。沿渠岸一般均有沙石道路，设计为跨越对干渠道路有影响且外露的长度大。

在施工过程中，由于水渠部门的影响，此次设计穿越方式未能施工，水渠管理部门委托宁夏水利水电设计院另行设计，具体的做法主要：渠堤砌护长度为管道中心线上下游各50m，水渠砌护范围过大，穿越段设钢筋混凝土涵管，水渠渠面各种防渗措施设计均有，渠面为浆砌石护面，并且必须在9月的停水期施工，施工时间仅有30天，由于线路穿越干渠次数多，部分穿越角度小于45o，设计代表在施工过程中，在穿越两端增加弯头或者弯管，以减少穿越长度，实际投资增加了，所以在今后的设计中应重视穿越位置选择。

四、中小型河流穿越

管道经过中小型河，直接开挖，如果河流流量大，可采用导流形式开挖。管道穿越大中型河流时，管顶埋深设至河床稳定层以下1.0米，穿越小型河流时，管顶埋深设至河床稳定层以下0.5米，对于管道埋设至河床基岩以下大于0.5米的河流穿越宜采用现浇混凝土进行稳管；对于管道埋设在砂质和砂卵石河床的河流穿越，宜采用混凝土加重块或混凝土连续覆盖层进行稳管。

河流护岸的设计应根据施工放坡的范围确定，例如：红柳河穿越设计按45o，但是实际放坡为20o-25o，这样与设计给的工程量差别较大。

护岸的设计、施工应根据周围地形结合考虑，例如：苦水河穿越2003年5月施工完成，护岸也完成，但是东岸有400米长、坡度大于25o的坡未施工水工保护，线路施工到10月开始，经过7、8、9月的雨季后，东岸的水工保护破坏严重，到了10月不得不拆除重新施工。

五、穿越已建的地下管道

应在悬空长度之两端应做临时支承护坡，施工过程中，不得损坏防腐保温层，以及在悬空管道上施加任何外荷载。分层夯实覆盖土。前段未完，不得开挖后段。一般管道悬空时间最长不宜超过10天。在勘查阶段应实地查明地下构筑物，存在时间长的不应该遗漏。

六、主要的穿越方式分析

1.顶管穿越一般用于管道穿越等级公路和干线铁路工程。顶管穿越长度一般设计为40m，在公路（干渠）一侧选定一个施工场地(一般在作业带范围内即可)，挖槽布置设备，用千斤顶顶钢筋混凝土套管，并从管内不断挖出弃土。穿越过程中，在布管侧开挖好发送沟，并进行管道组装焊接。

2.导流开挖，一般用于中小型河流、塘、库、堰、渠等管道穿越工程。通常用草袋土筑成围堰，导流，抽水、开挖、敷管填埋后，拆除围堰，再施工另一半。该方式在河床平坦地区较多采用。对于流量小的河流直接用开挖后的土筑成围堰，中间增加排水管，可以一次施工完成。

3.当采用定向钻穿越大型河流、中型河流、鱼塘等连续的水域、高速公路时，对于大中型河流，穿越的入土、出土点要选择在距离大堤80~100m以外处，对于其他穿越，也应留出一定距离。定向钻穿越的入土角应选为9~12o，出土角应选为4~8o，曲率半径1500D。

定向钻穿越入土点距曲线起点的最小距离应为20m，管线位于河床下的最小埋深不小于6m。

定向钻穿越工程，一岸应有钻机与泥浆池、蓄水池场地，另一岸应有管线组装场地。

七、管道穿越的施工建议

1.施工前，施工单位及业主必须与相关部门联系，取得施工许可证及解决现场施工可能产生的问题。

2.此地区的冲沟（河流）枯水期约在5~6月和12月~次年2月间，建议为施工期。冲沟（河流）推荐采用导渠引流，基岩部分管沟采用钻孔埋小剂量炸药爆破，然后人工清挖成型。根据岩石的性质和施工单位技术水平，也可人工开挖。

3.对施工提出下列要求和建议：缩短施工周期，采用边开挖、边铺管、边回填、边治理、边种植的流水作业施工。尽量缩小施工作业带的宽度，固定施工便道、料厂。合理堆放弃土，充分利用天然洼地铺放沙土，种植林草。保护植被，严禁滥砍、滥伐、滥烧。

4.部分冲沟两岸均为砂土，管沟回填的方法：采用一层沙然后铺一层柳条，直到管沟回填完；河床为粉土层厚度大，在施工毛石护坎（挡土墙）时底部处理采用：先打柳木桩之后再砌筑护坎（挡土墙）；由于此地区部分地方毛石运输、价格等因素的影响，有些陡坎高度不大，不受洪水冲刷的影响，采用草袋子内装2:8灰土做为护坎，角度可以从45°到80°不等。