长输煤气管道大开挖穿越河流的施工

文章编号:1000-4416(2003)03-0164-03

长输煤气管道大开挖穿越河流的施工Ξ

张宏伟,王　泽

(河南省煤气集团公司,河南郑州450001)

摘要:介绍了输气管道以大开挖方式穿越河流的施工,探讨了降水计算和施工注意事项。

关键词:燃气输配;输气管道;穿越

中图分类号:T U996.7 文献标识码:B

C onstruction of G as T ransmission Pipeline

Passing Through River by Excavation

ZH ANG H ong2wei,W ANG Z e

(He’nan Province Gas Group Co.,Ltd.,Zhengzhou450001,China)

Abstract:The construction of gas transmission pipeline passing through the Luo River by excavation is intro2 duced,and calculation of reducing the water level and construction attention items are discussed.

K ey w ords:gas transmission and distribution;gas transmission pipeline;passing through

1　引 言

义马—郑州输气管道全长194km,西起河南义马气化厂,东至郑州市,输气能力为95×104m3/d,设计压力为2.5MPa,已于2001年2月投产供气。输气管道管材选用 426×6(7)螺旋焊钢管,材质为S M400C,外防腐采用两层聚乙烯结构,管道补口采用辐射交联聚乙烯收缩套。输气管道穿越伊河和洛河两条中型河流,洛河水平穿越长度1148m,是经过的最宽河流。

2　穿越方案

2.1　穿越条件

洛河主河槽宽约240m,水深2～4m,一般流速0.5m/s,穿越段两岸有土质大堤,防洪标准20年一遇,河道自然冲淤变化不大,约1～2m,经勘察确定穿越断面一般自然冲刷按2～2.5m考虑。穿越段管道埋深以主河槽穿越断面管顶最小覆土厚度3.5 m设计。穿越地层主要是粉土层和粉细砂层,表层为粉土,厚度一般为0.3～2.0m,局部4.7m。粉细砂层较厚,砂层厚度7.5～13.2m。地下水位最低标高为113.4m,比管底标高高5.5m。

2.2　穿越方式

国内输气管道至今已先后穿越长江、嘉陵江等大中型河流近200处,总长约40km[1],敷设方式主要有裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设和水平定向钻敷设。

(1)裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设

裸露敷设、沟埋及半沟埋敷设使用的稳管措施有铁丝笼、马鞍形混凝土块、抛石坝和钢管桩等。管道结构分为单管、双管、复壁管等。对河床土壤松软、水流速度小、回淤量小的河流,宜采用绞吸式或扬式挖泥船开挖管沟。对河床土壤坚硬,如硬土层

第23卷　第3期2003年3月

煤气与热力

G as&Heat

V ol.23　N o.3

Mar.2003

Ξ收稿日期:2001-11-26;修回日期:2003-02-18

作者简介:张宏伟(1969—),男,河南郑州人,工程师,学士,从事燃气输配技术管理工作。

或卵石层,可采用抓斗或轮斗挖泥船开挖管沟。河

床地质为沙土、粘土或卵石土壤时,可采用拉铲、抓斗、链斗开挖。还有裸露爆破及水力气举成沟的各种施工方法[2]。

(2)水平定向钻敷设

1984年我国引进了水平定向钻穿越技术和设备,已先后在黄河、黄浦江、松花江、辽河等10条大型河流穿越工程中采用并获得成功。定向钻已广泛应用于燃气管道的敷设[3—8],适宜于粘土、亚粘土、粉砂、中砂层等地质条件,不适宜于岩石层、砾石层、卵石层的穿越。这种方法能缩短工期,不受气候条件及河道通航的影响,技术先进,只是费用太高。2.3　穿越方案的确定

洛河地质情况适合沟埋敷设和水平定向钻敷设。因水平定向钻穿越报价太高,决定用大开挖沟埋方式穿越,用马鞍形混凝土压载块稳管。洛河穿越采取一次开挖到管道敷设处,导流沟挖到此区域以外,不用重复降水,既节约时间又节省费用。

3　穿越管道的施工

3.1　开挖管沟

首先测量放线,放出管道中心线、占地边界线、导流沟位置线、围堰位置线。然后布管、对管、焊接、检测、防腐、试压,合格后开挖导流沟。导流沟的宽度应满足河流的正常流量要求,导流沟的底宽20m,高2.3m,长度560m,坡度1∶1.5。接着砌上、下游围堰,围堰外侧坡度1∶1.5,内侧坡度1∶1。围堰顶采用编织袋装砂码砌,围堰外侧铺设防水花格布防止水冲刷。

大开挖穿越河流的关键在于降水,洛河地层地下水位线以下部分均为细砂,细砂的透水性强,成型差。原定采用明沟排水为主,井点降水为辅的降水措施,但开挖试验效果不理想。经研究,改用以井点降水为主,明沟排水为辅的降水方案,采用双排轻型深井降水。开挖采用分层开挖,每层深度控制在2～3m,先挖到水位线平面,做打井面标高。第2个台阶再往下挖3.5m,第3个台阶挖到设计标高。每次挖深考虑挖掘机的挖掘能力,每个台阶的宽度应保证挖掘机的通行。管沟底长409m,宽35.5m,挖掘管沟剖面见图1。井点降水计算如下[9]。

(1)管沟底中心要求的降水深度h

p

图1　挖掘管沟剖面

h p=H t-H b+0.5

h p=(113.4-107.9+0.5)m=6m

式中:h p———管沟底中心要求的降水深度,m;

H t———井点管埋设面的标高,取113.4m;

H b———管沟底面的标高,取107.9m;

0.5———设计裕量,m。

(2)最小井深h w,min

h w,min=h p+Δh+iL

h w,min=(6+0.5+0.1×25)m=9m

式中:h w,min———最小井深,m;

Δh———地下水位降至管沟底面以下的深度,

取0.5m;

i———水力坡度,取1∶10;

L———井点管中心至管沟底中心线的水平距

离,m。

打10m深井,管沟底中心的实际降水深度7m。

(3)管沟底总涌水量Q

Q=1.36K(2h0-h p)h p/(lg R-lg X)

R=1.95h p・h w K

X=A/π

式中:Q———管沟底总涌水量,m3/d;

K———渗透系数,取5m3/d;

h0———稳定水位至深厚透水层的深度,经查有

关资料,取h0=16m;

R———影响半径,m;

X———引用管沟底半径,m;

h w———实际井深,m;

A———管沟面积,m2。

X=(409×35.5/π)m=68.0m

R=(1.95×7×10×5)m=96.5m

Q/(m3・d-1)=1.36×5×(2×16-7)×

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第3期 张宏伟等:长输煤气管道大开挖穿越河流的施工