包宏宇(中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤(pán)錦 124010)

陜京四線天然氣管道懷九河頂管隧道穿越的實(shí)踐

包宏宇(中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤(pán)錦 124010)

陜京四線輸氣管道工程懷九河穿越，由于工程地質(zhì)條件復(fù)雜，地層組成主要為漂石，設(shè)計(jì)施工難度很大。經(jīng)論證采用頂管隧道穿越方案，頂管內(nèi)徑2.4m，頂管全長(zhǎng)87.5m。為減少豎井深度，縮短工期，降低工程投資，該穿越設(shè)計(jì)采用斜頂進(jìn)方式。在介紹了場(chǎng)地環(huán)境和水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，較詳細(xì)地論述了頂管隧道穿越縱斷面設(shè)計(jì)、頂管豎井設(shè)計(jì)。

天然氣管道；頂管隧道穿越；豎井；漂石穿越

1 工程概況

陜京四線輸氣管道工程總體走向自西南向東北，途經(jīng)陜西、內(nèi)蒙古、河北、北京4個(gè)省、直轄市、自治區(qū)。陜京四線包括1條干線和1條支干線，線路總長(zhǎng)度為1114km。把西部氣引入以北京為中心的華北地區(qū)，以適應(yīng)華北地區(qū)及管道沿線地區(qū)對(duì)天然氣快速增長(zhǎng)的需要，滿足2020年張家口市舉辦冬奧會(huì)對(duì)清潔能源的需求。干線懷九河穿越位于北京市懷柔區(qū)九渡河鎮(zhèn)花木村南約200m處，屬于河流中型工程穿越。穿越處管道設(shè)計(jì)壓力為10MPa，管徑為D1219mm，壁厚為27.5mm和22mm，材質(zhì)為X80M。

2 水文地質(zhì)條件和場(chǎng)地環(huán)境

懷九河為懷河支流，發(fā)源于北京延慶大莊科鄉(xiāng)，經(jīng)西水峪，進(jìn)入懷柔境內(nèi)，匯入懷柔水庫(kù)后入懷河。懷九河干流全長(zhǎng)68.9km，懷柔境內(nèi)長(zhǎng)52km，境內(nèi)流域面積約為216.8km2。

根據(jù)勘察資料，穿越場(chǎng)地各巖土層特征從上至下分述如下：第1層漂石土，雜色,密實(shí),磨圓度較好,母巖成分以花崗巖為主,粒徑大于200mm的顆粒含量大于總質(zhì)量的50%，最大粒徑約為800mm，砂土、卵石充填，局部揭露為圓礫混粗砂，厚度約為0.40m，分布連續(xù)，層底深度5.50m～8.00m。第1-1層粉土，灰黃色，稍密，稍濕，干強(qiáng)度、韌性較低，僅在ZK1內(nèi)揭露，揭露厚度0.50m。第2層微風(fēng)化花崗巖，褐色,礦物成分以石英、長(zhǎng)石、角閃石為主,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖芯呈短柱狀，該層僅在1#鉆孔內(nèi)揭露，勘察深度范圍未揭穿該層，揭露厚度為0.50m。第3層中風(fēng)化板巖,灰黑色,隱晶質(zhì)黏土礦物，板狀結(jié)構(gòu)，巖芯呈短柱狀，局部為碎片狀，力學(xué)強(qiáng)度不高，局部揭露為強(qiáng)風(fēng)化板巖。該層僅在2#鉆孔揭露，最大勘察深度15.00m，未揭穿該層，揭露厚度為9.50m。

3 頂管穿越設(shè)計(jì)

根據(jù)勘察資料，綜合考慮穿越處的地質(zhì)條件、場(chǎng)地因素，管道穿越主要在第2層微風(fēng)化花崗巖和第3層中風(fēng)化板巖中通過(guò)。頂管穿越地層主要為微風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)化板巖，套管以上基本為滲透性較大的漂石層，且地下水位較高，因而頂管機(jī)頭采用封閉式頂管掘進(jìn)機(jī)，推薦選用泥水平衡式頂管機(jī)。結(jié)合本次穿越的特點(diǎn)，頂管隧道采用內(nèi)徑為2.2m的鋼筋混凝土套管(DRCP Ⅲ2400×2500 A JC/T 640-2010)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，抗?jié)B等級(jí)P8，接口采用“F”型接口，楔型橡膠止水圈，頂管隧道防水等級(jí)三級(jí)。為了減少豎井深度，采用斜頂進(jìn)方式進(jìn)行穿越。

(1)頂管縱斷面設(shè)計(jì)。(2)頂管豎井設(shè)計(jì)。頂管始發(fā)井作下放掘進(jìn)設(shè)備、輸氣管道、光纜、排渣出口、運(yùn)送套管及上下人員之用。由于豎井深度較深，始發(fā)井為圓形，內(nèi)徑為12.5m，井深14.58m。

接收井作為撤離設(shè)備和管道安裝用為圓形，內(nèi)徑為10m，井深為13.22m。頂管始發(fā)井布置在河槽西岸，豎井邊線離河岸邊坡約15m，接收井布置于河槽東岸，豎井邊線離河岸邊坡約15.4m，均采用圓形斷面，頂管隧道兩豎井中心間距水平長(zhǎng)度為98.75m，頂管隧道長(zhǎng)度為87.5m。根據(jù)管道穿越地層及埋深，為了確保工作豎井施工安全、方便施工，工作井較套管底部深0.5m。豎井施工底板時(shí)，在豎井底部設(shè)0.8m×0.8m的集水坑，深度1.2m，作為豎井內(nèi)的排水。另外為了減少匯入基坑中的降雨量，在基坑周圍設(shè)置截水溝。同時(shí)，為了施工操作方便，井內(nèi)設(shè)置臨時(shí)施工用鋼梯。

4 頂管施工

(1)套管內(nèi)管道安裝及固定 輸氣管道采用在始發(fā)井內(nèi)焊接、發(fā)送，在接收井端牽引的方式進(jìn)行管道安裝。在始發(fā)井內(nèi)每焊接完成一節(jié)，進(jìn)行焊口檢測(cè)、補(bǔ)口，檢測(cè)合格后再往隧道內(nèi)推送。為減小管道推送阻力及避免破壞管道防腐層，在管道上每間隔10m安裝一組滾輪組，滾輪組與輸氣管道之間用10mm的橡膠護(hù)層隔離，用以保護(hù)管道防腐層。管道就位完畢，經(jīng)檢測(cè)合格后，為了避免管道由于套管內(nèi)充水而失穩(wěn)，對(duì)套管內(nèi)進(jìn)行水泥砂漿填充，填充后水泥砂漿頂高不應(yīng)低于輸氣管道頂300mm。

(2)豎井內(nèi)管道安裝及固定 考慮穿越位置地勢(shì)及豎井深度，豎井內(nèi)管道采用熱煨彎管方式安裝。豎井內(nèi)管道安裝原則上采用地面整體預(yù)制，整體吊裝組對(duì)焊接方式，并地面上進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，防腐補(bǔ)口、補(bǔ)傷，然后整體吊裝組焊的方式完成，焊接由下往上。管道安裝完畢、套管內(nèi)水泥砂漿固化合格后，進(jìn)行兩側(cè)豎井拆遷回填。先人工將兩側(cè)豎井內(nèi)穿越管道下部的回填土夯實(shí)，防止穿越管的下沉，降低穿越管段兩端的彎曲應(yīng)力。管頂以上300mm采用人工回填細(xì)土(粒徑≤20mm)并夯實(shí)，其余部分采用原狀土(粒徑＜200mm)分層回填夯實(shí)。夯實(shí)系數(shù)均不小于0.93。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程的順利實(shí)施對(duì)類似穿越漂石等地層硬度高的項(xiàng)目具有一定借鑒意義。

[1]輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50251-2015[M].

[2]油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50423-2013[M].

[3]油氣輸送管道工程水域頂管法隧道穿越設(shè)計(jì)規(guī)范 SY/T7022-2014[M].

[4]油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范 GB 50424-2015[M].