石油天然气管道地下工程施工工艺

石油天然气管道地下工程施工工艺

作者：田伟李壮

来源：《城市建设理论研究》2014年第09期

【摘要】天然气管道地下工程的施工是石油天然气管道工程中的重点项目，逐渐受到广泛关注。本文就地下工程常用的施工技术钻爆、水平定向钻穿越、顶管以及盾构等方式进行探讨。

【关键词】天然气管道；地下工程；

中图分类号：F407.22 文献标识码： A

一、天然气管道地下工程钻爆施工技术

（一）钻爆技术的发展

钻爆技术经过了100年的发展，逐渐引申出多种新型技术，例如喷锚支护、新奥法以及控制爆破等，为地下工程的施工技术注入了新鲜血液，为地下工程的施工提供了技术保障，地下工程施工也逐渐向着全断面、机械化以及高质量、高效率的方向前进。

钻爆技术在管道地下施工工程中的应用经过多年的发展之后，钻爆技术已经逐渐趋近于成熟。如果在围岩稳定状况较好的条件下，开挖循环程序一般为：测量放线、布孔、钻孔、检查、装药、联网、起爆、通风排烟、安全性检查、围岩及掉块处理、出碴。如果在围岩自稳条件较差时，一般要在上述程序之后，再进行挂网、安装钢筋、贫混凝土、安装锚杆等。使用钻爆发进行天然气管道地下施工时，施工的程序决定了每一个循环所需要花费的时间。一般来讲，从防线到最后钻孔完成需要三分之一天的时间，也就是说，一天内，可以进行掘进三个循环。如果按照每一个钻孔的深度为3m，开挖循环进尺我25m来计算的话，那么每天可以进尺约7.5m。如果地下工程的长度较长，超过1km，那么一定要对通风排烟的工序给予注意，由于隧洞的长度过长，有可能会在施工时无法就近找到通风排烟口，那么可能排烟需要花费的时间就相对长一些，从而也会对隧洞的掘进进度和速率造成影响。

钻爆发较以前来讲，已经趋近于完善，但是由于自身的特点和局限性，目前广泛使用的钻爆发依然存在着一些问题和缺陷，例如工序比较复杂、工作条件较差、人工劳动的强度较强、为周边围岩的扰动性较大、安全性能较低等，因此目前的钻爆技术无法满足高效、安全、文明的施工要求。但是相信随着科学技术的不断发展，建设者将会在未来一段时间内，逐步完善钻爆技术，克服钻爆的缺陷，探索发现新的掘进方法。

二、天然气管道地下工程水平定向钻穿越施工技术

水平定向钻穿越工程的工程量相对较大，且工序比较复杂，需要动用较多的机械、设备、车辆和材料资源等，例如大型的钻机、挖掘机、焊管机、大功率的泥浆泵等。水平定向钻穿越施工技术主要包括钻导向孔、扩孔、拖拉管线以及处理泥浆、防腐管线、试压等。可以说，水平定向钻穿越施工技术是一种比较具有活力的非开挖技术，在施工过程中，并不需要对地面进行挖掘，便能够穿越地表建筑物和地下的设施等进行管线的敷设。水平定向钻施工技术在使用过程中，先要进行导向孔的钻进工作，然后再进行预扩孔，最后进行管线回托即可。预扩孔的次数要依据管线的直径、大小和实际工程情况而定。

个人认为，目前我国的水平定向钻穿越施工技术已经趋近于成熟，并具备较多优点，例如不会对地面的建筑物和地下的设施产生影响或损坏，且对路面的破坏也较小，不会影响到居民出行，社会效益较高，使用的施工设备安装简便，施工时效率较高，可以进行方向的控制和选择，因此施工精度较高等。

三、天然气管道地下工程顶管施工技术

顶管施工技术是在盾构技术之后发展起来的，至今经过了100多年的发展历程，在我国也经历了50多年的发展。顶管施工技术在我国的发展速度较快，且由于众多专业学者的努力，顶管技术正在经历着飞速的创新探索时期。在1986年，我国上海南市水厂的输水管道便使用这种方式穿越了黄浦江，根据当时施工资料显示，在施工过程中，单项一次顶进长度为

1120m，这也是我国一次顶进长度记录。顶管技术也在我国的宁波-上海、南京进口原油管道工程施工过程中，得到了广泛的应用。由于顶管施工技术不需要对面层进行开挖，便能够穿过铁道、公路和建筑物等，因此适用范围较为广泛。

上文提及到，顶管法是在盾构法出现之后，才逐步发展起来，因此可以说顶管发最初的产生就相对盾构法来讲，具有一定的优势，例如顶管法的掘进不需要进行衬砌，比较节省材料和资源，挖掘时出现的断面较小，且出碴较少，参与作业的人员较少，因此此种技术的工程造价相对较低一些。另外，顶管法产生的工作井和接收井，并不会占用较大的面积，且对周边的损害和影响较小，地面的沉降量也相对较低，安全性能较高。并且顶管法并不需要长时间的施工时间，隐蔽性也较好。

这些特点都决定了顶管法的广泛应用。例如在土质较软的地区或是交通干线较近、周围环境要求严格的地段中的管道工程，一般都会采用顶管法。天然气管道地下工程短管技术的使用，首先要进行施工准备，然后进行沉井施工和拼装调试工作，再利用顶管机进行掘进施工，完成之后将顶管机进行拆卸，最后进行全线范围内的测量和验收即可。

四、天然气管道地下工程盾构施工技术

（一）盾构技术的起源及发展

盾构技术起源于1818年，由于受到食船虫在船身部位打洞的启示，Brunel研究出了盾构施工方法，并获得了专利，这便是开敞式手掘盾构机的来源。Brunel在1823年编制了伦敦东段到泰晤士河之间的公路隧道施工计划书，并在1825年开始实施，但是由于在施工过程中，发生了严重的塌方事故，因此不得而终。随后Brunel开始着手对盾构机进行研究和改进，并在1834年重新开始了公路隧道工程，经历了7年的施工之后，终于在1841年隧道得以贯通。在1887年的南伦敦铁路隧道工程中，Greathhead通过将盾构法和起亚施工法进行组合施工，为近代的盾构技术奠定了坚持的基础。随后，盾构施工技术逐渐得到了广发应用，在美国、德国、前苏联以及我国都得到了不同程度的发展，这一时期可谓是盾构技术的飞速发展时期，主要以气压式、半机械式、手掘式为主。到了20世纪60年代，盾构施工技术得到了真正的质的飞跃。通过在软粘土中使用挤压式盾构方法得到成功后，又在该基础之上，对封闭式盾构方法进行开发。封闭式盾构方法主要以土压的平衡式以及泥水的平衡式为主，通过泥水压力或者是土舱的压力来对开挖面中的土压力进行平衡，不仅节约了施工时间，而且提高了施工质量。

（二）盾构法的特点

盾构法经历了长时间的探索和发展之后，目前广泛应用于各个工程项目中。盾构施工技术主要具备以下特点：

1.不会对城市功能和周边环境产生较大影响。除了盾构竖井需要占用一些施工场地之外，其他的隧道沿线并不会占用施工场地，也不需要进行拆迁等工作。

2.盾构机能够根据隧道断面的实际情况进行设计，例如断面的大小、地基围岩的条件以及埋深条件等，因此盾构机是能够适合某一个区间内的专用设备。盾构机这样的特点，同样也会为使用人员带来一定的麻烦，例如如果要将盾构机转到其他的区段或是工程中使用，那么就要先对断面的大小、开挖面的稳定情况以及围岩粒径的大小等进行综合考量，如果存在差异，那么变要先对盾构机进行改造后，方能正常使用。

结束语

综上所述，在天然气管道地下工程施工技术选择时，要结合具体施工情况。我们不能说哪一种施工技术好，哪一种施工技术不好，因为上述的施工技术都各有各的特点。个人认为，在天然气管道地下工程设计施工时，要根据不同的地质条件来选择合适的、经济的、合理

的施工技术。。

参考文献

[1]唐美安.泥水平衡顶管施工技术的应用[J].石油化工建

设,2005,06