大口径输气管道黄土塬地段斜井穿越施工工法

中石油集团公司级施工工法

（上报稿）

工法名称：大口径输气管道黄土塬地段斜井穿越施工工法完成单位名称：中国石油天然气管道局第三工程分公司

主要完成人：尹辉庆罗顺友傅爱军刘小峰杜增智

中国石油天然气管道局科技中心

2010年11月

目录

第1章前言 (1)

第2章工法特点 (1)

第3章适用范围 (2)

第4章工艺原理 (2)

第6章材料与设备 (12)

第7章质量控制 (13)

第8章安全措施 (14)

第9章环保措施 (14)

第10章效益分析 (15)

第11章应用实例 (16)

第1章前言

随着西气东输、陕京二线、兰郑长成品油管道、西气东输二线等一系列管道工程的建设，长输油气管道建设进入了新的建设高潮，而这些管道的建设不可避免地要穿越黄土塬地区，给黄土塬地区的环境保护带来一定困难。而黄土塬这种特殊的地形也增加了管道施工与管道运营管理及维护的难度，这就为长输油气管道工程的设计理论和施工技术提出了新的课题。目前斜井穿越法是管道穿越大中型冲沟、台地、黄土塬地区的有效施工方法，与传统的大开挖方法相比，避免了对环境与植被破坏大、施工土方量多、施工进度缓慢、施工安全隐患大、地貌恢复困难、水土流失对管道运行造成威胁等诸多问题，既方便了施工，也满足了环保的要求。

在义马-郑州煤气管道工程和兰-郑-长成品油管道工程中，斜井穿越施工方法得到了有效的运用，也取得了良好的效果，但这些都是应用在小管径管道施工中的。在西气东输二线18标段的施工过程中，中国石油天然气管道局第三工程分公司将斜井穿越方法运用到了大口径输气管道施工建设中，并采用新的“溜管”和回填施工工艺与之结合，使原有的斜井施工方法得到了改进，并经总结形成了大口径输气管道黄土塬斜井穿越施工工法。

第2章工法特点

2.1功能特点

2.1.1 大口径输气管道黄土塬斜井穿越工法工艺简单，易于掌握和推广；

2.1.2 大口径输气管道黄土塬斜井穿越工法减少了黄土塬陡坡地段的管道运输和布管，减少了管道施工的安全风险。

2.2施工特点

2.2.1 施工占地少、利于环保：与大开挖施工相比，斜井穿越施工减少了开挖降坡过程中产生的大量土石方量，施工占地少，而且不破坏环境，保护了黄土塬脆弱的植被，利于环保。

2.2.2 施工工期短、施工成本低：斜井穿越施工周期仅用大开挖施工的3/5周期，降低了施工费用，经济性相对较好。

2.2.4 管道运行稳定性高：与大开挖施工相比，斜井穿越施工在地下进行，减少了水土流失，增加了管道运行的稳定性。

第3章适用范围

3.0.1 适用管径Φ1016mm～Φ1219mm管径，其它管径可参照此工艺法；

3.0.2 适用于高差≥8m的黄土陡坡和沟壑地段；

3.0.3 斜井角度大于等于20°小于等于30°。

第4章工艺原理

斜井穿越工艺原理是在黄土梁上最大限度不破坏原始地貌的情况下，按照设计坡度和方向，利用黄土的易挖掘性和易成型性，采用人工进行挖掘斜井，完成后，采用“一接一”溜管法进行管道安装就位。斜井穿越采用的关键技术如下：

4.0.1 人工开挖斜井技术：利用黄土梁地区土质的易挖掘性和易成型性，按照管线设计坡度和方向，进行人工开挖掘进，开挖过程中须准确控制开挖走向和坡度。

4.0.2 管道“一接一”安装就位技术：利用摩擦力和管道自身重力作用，采用卷扬机和滑轮组进行调节控制，直至将安装管道全部牵引进斜井内。

4.0.3 斜井回填技术：在主管穿越之前在井内开挖沟槽，用镀锌铁皮制作泥浆溜槽，管道穿越完成后，用搅拌机将泥浆搅拌均匀后，沿泥浆溜槽下滑填满斜井井壁与管道之间的空隙。

第5章施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

5.2 操作要点

5.2.1 测量放线

1 复测转角点，测放管道中心线、溜管预制场地及施工便道占地边界线。溜管及预制场地一般都选择在作业带上，且占地尺寸为管道中心线两侧各20m。

2 原始地面和斜井两端高程测量，管道中心线确定后，对斜井穿越段进行地面高程测量，以确定斜井坡度和井口位置。

3 黄土梁地段斜井测量：对斜井两端高程进行测量，同时还要对台阶之间的接点(埋深最小的台阶底部)进行测量，这些关键点埋深必须满足设计要求。

4 作业坑位置确定：作业坑由井口和坡道组成，井口是预制管段连头焊接的地方，斜坡道是斜井、井口和地面之间的连接线，是人员、物料、土方对外输送的通道。位置的选择在保证能进行溜管作业的同时，还应保证周围有足够的场地用于堆放物料和弃土。

5.2.2 作业带清理

根据测量结果，对预制平台以及井口占地范围内附属物进行清理。

5.2.3 施工便道修筑

对于施工设备不能直接进入施工现场的地段，应修筑施工便道。

1 黄土梁地段：在黄土梁地段施工设备不能直接进入施工现场，需修筑“Z”字型盘山道，“Z”字型盘山道宽度在5～8m间。

2 冲沟地段：在冲沟顶部施工设备一般不能直接进入，可利用附近小型冲沟或山间小道修筑施工便道。

5.2.4 作业坑开挖

在斜井作业施工前，首先要进行作业坑的开挖。井口的大小为坑底中

心线两侧各2.5m，长度也为5m，深度应保证该点的设计埋深；斜坡道宽度应保证手推车的顺利输送，陡度以方便施工为宜。为了加快施工进度，该作业坑可通过机械挖掘完成。

5.2.5 人工开挖斜井

黄土塬土质为黄土，除表层风化形成沙土比较松软外，底层比较坚硬，在采取一定的安全措施后，可进行斜井开掘。施工作业时，根据斜井坡度选择斜井开挖方向，一般是从顶部向下开挖。在斜井顶端将卷扬机通过钢丝绳与手推车相连，带动手推车从井里向井外行走，从而将挖出的土方送至井外的堆土区。为了确保手推车顺利将土送到井外，在送土过程中，需有一人始终扶着小车，以控制小车的行走方向，斜井坡度为20°～30°。

斜井掘进施工要点：

1 走向控制

开挖前，应在地面上定出斜井方向，并在斜井顶上地面打木桩。井口形成后，在井外斜井方向的延长线上打一排木桩，间距以lm为宜，并用细线将木桩相连以控制斜井方向。斜井开挖到一定长度后，将井外控制引导到井内壁上，同样打上一排木桩，用细线相连以控制井的掘进方向。

2 坡度控制

对最初掏挖的斜井井口用仪器控制坡度。在逐渐掘进过程中，在井壁上打一排木桩用细线相连，该线坡度即为斜井坡度。掘进过程中随时测量此线与地面的垂直距离，即可准确控制坡度。

3 安全措施

1）井内照明：在井外设置发电机，通过电缆向井内供电照明。