楊顏璐

（山西天然氣有限公司，山西 太原 030000）

黃土塬又稱為黃土平臺、黃土桌狀高地，是對頂面平臺寬闊、周邊溝谷切割的黃土堆積高地的俗稱。由于黃土塬主要地形為沖溝和黃土坡，施工場地受限，若采用開挖法土方量過大，且生態(tài)恢復(fù)較難，因此采用斜井穿越法是最為理想的施工方式[1]。

1 工程概況

山西孝義-臨縣天然氣輸氣管道工程起點(diǎn)為孝義市梧桐鎮(zhèn)北姚村北姚閥室，終點(diǎn)為呂梁市棗林鄉(xiāng)十里村的離石分輸站，管道全長152km，途經(jīng)孝義市、汾陽市、中陽縣、柳林縣，管道經(jīng)過地區(qū)地勢變化較大，地形為東邊低，中部最高，西邊較高，線路山區(qū)敷設(shè)段長度約104km。經(jīng)地質(zhì)勘查，線路涉及山區(qū)、沖溝及濕陷性黃土等地區(qū)。其中中陽縣段家莊有一處施工難點(diǎn)，山脈較陡，最大坡度達(dá)60°，高度70～80m；離石區(qū)杜家山一處施工難點(diǎn)，山脈較陡，最大坡度80°，高度60～70m。經(jīng)專家組考察，設(shè)計(jì)采用斜井穿越法完成這些區(qū)段管道施工。

2 斜井穿越法工藝流程介紹

斜井穿越法的本質(zhì)是在原地貌基礎(chǔ)上順著黃土陡坡地面挖斜井越過溝坡，之后將預(yù)制管道放入挖好的斜井洞，最終安置到預(yù)定位置（見下圖1）[2]。斜井穿越法施工主要包括斜井開挖和管道穿越兩大流程，下面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖1 斜井穿越法示意圖

（1）斜井開挖

本項(xiàng)目斜井開挖工藝流程主要包括：測量放線、修筑施工便道、開挖溝槽和斜井，每個流程的主要工作如下：

①測量放線

準(zhǔn)確測量管道中心線和轉(zhuǎn)角點(diǎn)，并將預(yù)制管道場地和施工道路占用區(qū)域劃定；對斜井段頂口和底口高程進(jìn)行測定，確定斜井坡度、長度、井口位置。本項(xiàng)目井口尺寸設(shè)計(jì)為5×5m，選擇井口位置時要求有足夠?qū)掗焾龅兀员闶┕r放置物料和廢土。確定斜井長度后大致計(jì)算出需要管道的長度和數(shù)量，一般要求斜井頂?shù)變煽陂g距不超過80m,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)斜井長度分別為65m和70m。

②施工便道施工

施工便道是為了大型機(jī)械可以進(jìn)入施工場地，要求便道安全性較好，地質(zhì)條件穩(wěn)定，且占地盡量少。其中在汾陽市地段，要求施工便道寬度在5～8m，本項(xiàng)目盤山道路采用“Z”字型，為防止設(shè)備運(yùn)輸時將斜井壓塌，要求盤山便道與管道中心線的距離不得小于6m，坡度要求小于20°；在沖溝地段，施工設(shè)備很難進(jìn)入，此時本項(xiàng)目利用小型沖溝及山間小道修筑施工便道。

③開挖溝槽和斜井

開挖溝槽和斜井是斜井穿越技術(shù)的核心。由于本項(xiàng)目區(qū)土質(zhì)多為黃土，表層因受風(fēng)化影響，沙土質(zhì)地較為松軟，而底層因?yàn)閴簩?shí)作用質(zhì)地較硬，需要在采取安全措施后再進(jìn)行開挖，具體可通過人工掏土、牽引推土機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)牽引手推車等方式，將挖出的土方從斜井洞內(nèi)運(yùn)出[3]，本項(xiàng)目采用人工掏土進(jìn)行清除表層土。

（2）管道鋪設(shè)

本項(xiàng)目管道鋪設(shè)工藝流程主要包括：修筑作業(yè)平臺、管道預(yù)制和包裹布放、組對焊接和安裝等。每個流程主要工作如下：

①修筑作業(yè)平臺

在正式鋪設(shè)管道前需要修筑一定面積的作業(yè)平臺，要求作業(yè)平臺面積至少50m×50m，作業(yè)平臺完成后利用推土機(jī)和壓路機(jī)對場地進(jìn)行了平整和碾壓作業(yè)，場地內(nèi)的沉陷、大型裂縫等病害也逐一整治。

②管道預(yù)制

在施工場地內(nèi)完成“二接一”預(yù)制管道施工，管道的焊接、防腐、檢測等工序都嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。經(jīng)檢查，本項(xiàng)目預(yù)制管道合格率達(dá)到100%。

3 斜井穿越法施工重點(diǎn)分析

采用斜井穿越法的施工重點(diǎn)集中在斜井開挖、管道下放兩個方面：

3.1 斜井開挖施工重點(diǎn)分析

（1）開挖方案的確定

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)在斜井開挖時，坡度要控制在10～35°范圍內(nèi)，單段斜井長度要求在80m以內(nèi)。斜井開挖方案主要有兩種：若工期要求較松，一般是從一側(cè)進(jìn)行單側(cè)掘進(jìn)的方式；若工期要求較緊，可以采取兩端同時掘進(jìn)的方式。本項(xiàng)目工期時間要求較松，因此采用“從上到下”單側(cè)掘進(jìn)形式開挖施工，開挖角度設(shè)計(jì)為30°（±5°）。

（2）斜井水平方向和坡度控制措施

在斜井開挖中，管溝的水平方向控制是管道鋪設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)。本項(xiàng)目借助測斜儀器監(jiān)測斜井管溝開挖方向，對不需要動土作業(yè)的斜井洞上部打入木樁，形成斜井洞后洞口也設(shè)計(jì)了打樁。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)在洞口方向的延長線外1m打樁。打樁后將木樁以工程線連接，作為管溝控制的參考。斜井洞挖到一定深度后（5m），將方向控制由洞外向洞內(nèi)延伸，在洞壁上部打入小木樁，同樣利用工程線連接。

斜井坡度控制也是重要質(zhì)量參數(shù)之一。在開挖初始階段采用人工掏土方式，通過儀器對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。隨著作業(yè)深入，坡度逐步加大，要求按照設(shè)計(jì)坡度和已開挖的合格坡度進(jìn)行順延性的小木樁打入，通過工程線連接后控制坡度，同時進(jìn)行工程線與地面垂直距離的測量，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的坡度控制。斜井坡度控制精度良好，誤差率低于5%。

（3）塌方預(yù)防措施

塌方是斜井開挖中最需要注意的問題之一，為應(yīng)對塌方問題，設(shè)計(jì)在每開挖一定距離（5m）斜井后及時設(shè)置支撐架。支撐架的形狀和洞口保持一致，尺寸略微小一些（0.1m）。本項(xiàng)目所用單個支撐架由4根架子制成，架子間距為0.4m，通過表層覆蓋鋼板的形式焊接在一起，單塊鋼板的適宜規(guī)格為長、寬、厚分別為4m、1.2m、2mm。隨著掘進(jìn)深度增加，設(shè)計(jì)逐步加密支撐架，中間段間距為0.5m。

（4）安全措施設(shè)計(jì)

為確保洞內(nèi)作業(yè)人員安全，在洞口安裝鼓風(fēng)機(jī)，并通過尼龍管進(jìn)行洞內(nèi)供氣。斜井洞開挖后進(jìn)行了3～4d自然風(fēng)干，隨后進(jìn)行支撐架撤出等作業(yè)，換為坑木支撐，其尺寸與支撐架規(guī)格一致。在作業(yè)方案設(shè)計(jì)時，本項(xiàng)目還考慮采取了以下預(yù)防措施：①在洞口的作業(yè)坑處搭建防雨棚，防止積水進(jìn)入洞內(nèi)，外部挖出擋土墻和排水溝，確保積水排出；②每天完成后在洞口設(shè)置封蓋措施，防止人員進(jìn)入。

3.2 管道安裝施工重點(diǎn)分析

當(dāng)檢測預(yù)制管道質(zhì)量符合要求后便進(jìn)行管道安裝作業(yè)，主要按照以下步驟進(jìn)行管道安裝施工：

（1）對管溝斜井段部位管道進(jìn)行封頭和吊耳等裝置焊接，并將其與卷揚(yáng)機(jī)和推土機(jī)通過鋼絲繩連接起來；

（2）溜管作業(yè)要做好收縮套和防腐層保護(hù)，毛氈對管道進(jìn)行包裹，外部用竹片包裹。做好保護(hù)后用吊管機(jī)直接放到斜井洞內(nèi)，在首個預(yù)制管道的尾端達(dá)到洞口部位后停止溜管，用吊裝機(jī)械對第二個管段吊入坑道內(nèi)進(jìn)行連接頭的焊接，循環(huán)作業(yè)，直至達(dá)到管道長度要求。

4 結(jié)語

斜井穿越法在地形地貌復(fù)雜地區(qū)應(yīng)用較為廣泛，尤其是黃土塬地區(qū)，可以最大限度降低工程成本和對自然生態(tài)環(huán)境的影響。本項(xiàng)目應(yīng)用該技術(shù)后，工期和成本均在規(guī)定要求的范圍內(nèi)，且應(yīng)用效果良好，值得進(jìn)行推廣。