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西气东输管道穿越工程设计探讨

西气东输管道穿越工程设计探讨

发布日期:2017-03-24 作者: 点击:

西气东输管道工程穿越设计探讨
  西气东输管道工程中长庆院设计第12标段、第13标段,土建专业仅设计线路部分的穿跨越,包括穿越宁夏、陕西境内的黄河干渠、冲沟、河流、国省道路、古长城等。具体如下:穿越干渠14处;冲沟34处;道路13处;河流24处;穿越古长城2处;
  1冲沟穿越
  穿越冲沟的方式: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:管道一公司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;管道四公司施工冲沟未改设计,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。
  2公路穿越
  本项目工程管道穿过高速公路、等级公路,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。本次设计高速路处于正在建设时期,西气东输管道分公司已与相关部门协商提前予埋了钢筋混凝土套管,本次设计仅给出工程量。
  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。
  乡村公路一般采用直接开挖沟敷设方式。
  由于部分道路处于岩石段,穿越采用了大开挖的方式,但是由于对交通的影响大,所以改为顶管穿越,实际上在部分岩石段表面为风化岩石。
  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。
  3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,施工作业带深度达到6米左右,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。
  4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。
  5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。
  古长城穿越
  管道穿过古长城共计2处,管道穿越一般采用顶管方式。施工单位、设计单位与文物保护部门及相关部门协商确定了古长城地基的埋深,采用顶管方式穿越古长城。
  穿越方式
  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。
  标准图
  1干渠穿越
  由于宁夏地区分布有许多引黄工程灌渠、渡槽是农业的生命线,如果渠为混凝土面层,采用顶管穿越,顶管的长度为2米的倍数,一般渠边有砂石路,顶管的范围为:渠顶宽+2x2(米)。部分干渠面层属于混凝土预制块,如果经协商可以进行大开挖直接埋设,然后将干渠恢复原状。管顶距渠底面距离不小于1.5米。如果采用穿越段设钢筋混凝土涵管,管顶距涵管顶面距离不小于1.2米。
  2小型河流(冲沟)穿越
  管道经过小型河(冲沟),直接开挖,如果河流流量大,可采用导流形式开挖。管道穿越小型河流(冲沟)时,管顶埋深设至河床稳定层以下0.5米,两端水平延伸与线路相接。如果线路断面图与标准图不附以线路图为准。
  对于管道埋设至河床基岩以下大于0。5米的河流(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河流(冲沟)穿越,宜采用混凝土加重块、混凝土连续覆盖层进行稳管。
  冲沟(河流)两岸的护坡进行加固并做好截水、排水措施。在管线所处的坡顶均应加截水墙,防止坡顶、梁上的汇水顺流沿管沟汇流,导致护坡面破坏,措施如下:
  a20°~30°,长度大于30m的斜坡都采取地表排水措施,每隔8m~10m设置灰土(3:7)挡土墙,尽可能使水流分散以避免向管线方向汇水
  b坡度大于30°的斜坡,每隔8m~10m设毛石挡土坎,每个挡土坎上方设截水墙,管沟底部及回填土层必须夯实,压实系数不小于0。93。
  3小型河流(冲沟)跨越
  管道经过小型河(冲沟),部分小型河(冲沟)切深3-6米,沟宽度10-20米,且工程地质表明洪水位与沟深相同,如果设计为跨越必须高出洪水位2米,2个90°弯头的长度大于12米,设计为跨越不合理。如果管线按两端的埋深水平通过,洪水位比官线底2m则设计跨越是不合理的,基础支墩距离沟边大于等于4米,本设计标段跨越共计4处,跨度均不超过25米,并且设计了护坡。
  不能跨越通过时,则设计为穿越,管底有2种形式:U型V型前后的管线连接。
  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。

   北京路通非开挖管道穿越工程有限公司,机施工的专业单位,多年的非开挖工程施工经验,在不开挖地表面情况下进行管道穿越施工,掌握非开挖领先技术的专业单位,拥有多种型号的水平定向钻(HDD)设备,承接工程、穿越公路、非开挖管道穿越工程,铺设石油管道、通信电力管道、天然气管道、自来水管道等各类管线工程。

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