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天然气工程建设一直是城市发展过程中必不可缺的组成部分,随着城市燃气的发展,市政燃气管道敷设技术越来越成熟。目前,城市燃气市政中压管道敷设主要采用非开挖技术(国外叫做 TT技术),大多数城市燃气管道敷设主要位于城市道路、村庄道路下,与沿海滩涂地带相比,地质条件较好。本文通过某公司建设的-乐清中裕疏港公路(虹桥天然气综合站-双屿路)中压管道安装项目、乐清中裕虹桥天然气进站高压管线项目,对沿海滩涂地带非开挖技术管道施工要点进行归纳总结,为沿海地区采用非开挖技术管道施工提供一定的参考。

一、工程概况

一、工程概况

本次主要通过某公司建设的-乐清中裕疏港公路(虹桥天然气综合站-双屿路)中压管道安装项目、乐清中裕虹桥天然气进站高压管线项目为例。工程地点一致,位于浙江东南沿海,西太平洋与亚洲大陆边缘,地下火山岩、火山地貌多,同时,地表大部分为海填地和滩涂地,具有地下水位较高、土壤碱性程度高,腐蚀率高等特点。本次工程乐清中裕疏港公路(虹桥天然气综合站-双屿路)中压管道安装项目,全长约7KM,管道设计压力0.4MPa,管材选用PE80 SDR11 DE315燃气管道;乐清中裕虹桥天然气进站高压管线项目,全长约400米,设计压力6.3MPa,管材选用无缝钢管DN200(3PE 加强级防腐)。

二、技术方案选择

二、技术方案选择

本次举例工程,根据地勘报告,涉及沿海淤泥地带、山体、岩石、回填石、填海造田等劣质地带,且周边存在中石油成品油管道、浙江省天然气管道。考虑到本次工程,施工难度较大,涉及粘土层,且因周边管线的存在,需要保证安全性,施工过程中,由于地质条件特殊,不确定因素太多,需要保证一定的施工灵活性,结合实际情况和经济性等条件,本次选择水平定(导)向钻施工技术方法。

非开挖技术适用性对比
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非开挖技术适用性对比

三、水平定(导)向钻工程施工方案

三、水平定(导)向钻工程施工方案

1.施工思路

1.施工思路

根据疏港公路的各方面具体条件,现将施工分为管线预制打压、定向钻施工、连头做井三个大阶段。

(1)由于施工管线为 PE80 SFR11 DE315 燃气管道,管道粗、重,为保证安全措施,前期需将施工便道铺设后才可进行管材进场及焊接打压施工。因此管线预制的前期,首先要使用挖机及吊装设备,做好进场道路的铺设工作。

(2)由于本工程沿线地形地貌的限制,本次工程大多数采用水平定向钻牵引法施工,主要工序为:开挖工作坑→机台安装就位→测量放线→定向钻→扩孔→托管→清理封堵洞口回填。

(3)连头做井,由于施工地区为填海造田,工作坑水位较高,不利于管道对接,且井周边土质较软,易坍塌,需设钢板桩进行安全保护。

2.施工工序

2.施工工序

(1)钻杆轨迹设计

设计钻杆的钻进轨迹。轨迹包括两个部分,造斜段和铺设段。因为该段管道为压力管道,必须按设计标高埋设,埋深按照设计提供的标高确定。

(2)设定位置

根据设计图纸上井位的技术参数,和现场综合管线布置图,定出定向钻出土、入土位置,及工作坑开挖位置、深度等。

(3)工作、接收坑形成

每段牵引管,各需要一个工作坑和接收坑,由于现场淤泥较多,水位较高,工作坑尺寸定为:6米×4米,采用倒筑法制作,深度为管道埋深,分两层实施。

(4)设备、钻机就位
施工前应检查钻机是否工作正常,钻机定位应准确、水平、稳固。

(5)试钻

由于施工地质条件差,现场预先进行试钻工序,保证后续正常施工。首先启动钻机,钻入1~2根钻杆,检查设备仪器是否运转良好,发现问题及时处理,试钻时还应检查泥浆混配系统是否渗漏。

(6)泥浆设备

根据施工现场地质情况,非开挖牵引管工程所涉土质情况,选择膨润土泥浆加稀释剂等添加剂,通过非开挖铺管钻机泥浆混配系统调制均匀后备用。

(7)钻导向孔

根据测量的轴线,操作定向钻机水平钻进,路面上部采用定向钻进导向系统控制钻头的方向,严格按设计曲线形成导向孔。若发现钻头偏离设计轨迹或有偏离轨迹的趋势,通过调整钻头的倾角、旋转角等参数改变钻头方向。导向孔完成后,对发射坑入土口、接收坑出土口标高和方位进行复核,确保按设计曲线成孔。施工过程中,密切注意钻进过程中有无扭矩、钻压突变、泥浆漏失等异常情况,发现问题立即停止施工,待查明原因后采取相应措施后施工。

(8)预(回)扩孔

导向孔完成后,卸下起始杆和导向钻头,换回扩钻头进行回扩。回扩过程中始终保持工作坑内泥浆液面高度高于地下水位标高。回扩过程中使用好泥浆,扩孔时控制好泥浆各性能参数,不定期进行检测,按照施工要求及时调整泥浆性能指标。根据地层特点,合理控制回扩钻进速度,以利排渣。分三次回扩、最后一次回扩合理采用相应挤扩式钻头,如回拖力和回扩扭矩较大,则需多回扩一次,以利孔壁成型和稳定。钻进过程中,应及时做好施工原始记录,记录内容应包括钻进时间,轴线角度,扭矩,顶力,土质情况等。回扩过程中,密切注意钻进过程中有无扭矩、钻压突变等异常情况,发现问题立即停止施工,待查明原因后采取相应措施后施工。

(9)回拉管道

扩孔成功到设计要求后,可以进行回拉管道工序。将管道与扩孔器相连,回拉将管道牵引进孔洞内。

(10)现场泥浆处理

施工过程中,出入土点处的泥浆用泥浆泵抽到泥浆罐内,及时用泥浆车排放至指定位置,将废浆清理干净,并尽可能的恢复施工前原貌。

3.施工注意要点

3.施工注意要点

疏港公路穿越与原有管线共有6处交叉施工和并行施工,每个交叉点都需要做详细的施工方案与应急预案。在自身施工的同时要保证原有管线的运行安全。如施工前要做好邻近管线的安全标志责任牌等等。在几处交叉点施工前还要联系相关部门办理手续,确认管线的准确位置及准确深度,确认无误后在对方的相关人员在场监督下施工。

四、施工要点

四、施工要点

本工程施工中,主要受周边管线浙江天然管道、甬台温成品油管道影响,全程并行、交叉,每点交叉都需要做详细的施工方案与应急预案。并行段,应详细做好相关地段勘察,选择合适的出、入土点,满足相关间距要求。本工程并行段,考虑到周边土壤开挖及设备进场对地下管线的影响,选择与相邻管线保持在8-10米位置。以下简单列举本次交叉、并行的情况几点情况进行简要说明:

交叉段一
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交叉段一

根据物探报告,交越处(物探点 Q49 附近)甬台温天然气管线埋深为1.5m,管顶高程为1.262m。为保证甬台温天然气管线安全,施工过程,应根据现场预留阀门实际标高,增加弯头,保证本工程待建站外高压管道与甬台温天然气管线净距不小于0.3m,且在交越处设置坚固的绝缘隔离物如橡胶板进行隔离保护

交叉段二
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交叉段二

疏港公路(乐清中裕燃气虹桥天然气综合站~双屿路中压管道)在乐成阀室北侧,与阀室放空管相交,交角为90°。交越段二处放空管埋深为1.4m(物探点Q56附近),管顶高程为 1.419m。交跃处中压管道管顶埋深为0.7m,与已建放空管垂直间距约0.3m。

交叉段三管道平面图
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交叉段三管道平面图

定向钻穿越3穿越疏港公路,在疏港公路北侧与已建甬台温成品油管线及甬台温天然气管线各交越一次。根据物探报告,交跃处甬台温天然气管线埋深为1.61m(Q33),甬台温成品油管线埋深为10m。根据待施工图,中压管道定向钻穿越疏港公路入土角及出土角均为18°,总穿越长度为160.5m,穿越深度为17m。与甬台温油气管道交角为90°,垂直间距分别为6.5m、14m。

管道并行情况:疏港公路沿途,共计三个区域,共计2.2 公里与甬台温油气管线并行敷设。

并行区域一、二示意图
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并行区域一、二示意图
并行区域三示意图
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并行区域三示意图

根据本工程施工图,并行段,待建燃气管道位于甬台温天然气管线外侧,并行距离基本为10m。在并行段三末端,霞堡村路口附近,有约260m(定向钻17),受限于周边地块规划要求,并行间距为8m。

最后管线的连头及连头井工作因为管线铺设有2 公里左右在地方上的热力管线与自来水管线的中间位置。热力管线与自来水管线的距离为8米。这几处连头点位热力自来水施工临时用回填石,给连头施工带来很多不便。需清理出来并进行整平后方可施工,施工完成后,由于当地地下水位较高,工作坑中会存在大量积水,且不易排出,可靠增加抽水泵数量,并先用小碎石回填,稳定工作坑基础,然后进行沙袋敷设。工作坑周边用挡板固定,固定完成后方可进行碰口。由于地下水位高、稀泥多,土质较软,工作坑碰口应及时进行,一般在一段回拖完成后立马进行。

五、经验总结

五、经验总结

此次疏港公路段施工,对以后沿海地区施工有很大借鉴作用。本次施工与天然气、成品油等管线并行、交叉情况下进行施工,克服了地质条件的影响并顺利施工。本次总结经验有如下几点:

(1)施工前期准备,要提前探明地下其他管线详细位置,数据准确,由于沿海淤泥较多,且无固定排水组织,对管道周边土壤结构影响较大,安全起见,与其他管线单位做好沟通,尽量做好前期准备工作。

(2)施工过程中,以安全为主,对于导向过程,要考虑到地下水位、淤泥等的影响,也要保证与其他管线的安全间距问题。扩孔前建议做好试钻工作。

(3)钻导向孔不得急于求快,要认真复核,参数要求准确,偏差要符合规定,司钻、控向及泥浆等操作人员要按照制定的方案钻进,如有异常及时汇报,必要时征得建设单位同意和支持。钻孔曲线要圆滑,扩孔和回拖要耐心细致,且要做好详细记录以便分析复核。

(4)管线检验合格、钻具及拖管头可靠连接后方可回拖。回拖中耐心细致,注意参数变化,设专人巡线,集中精力,前后加强联系,发现漏点及损伤要及时修补,确保管线完好,不得出现碰伤、划伤等质量事故。

(5)回拖成功后,焊工、管工要及时对穿越管线两端进行封闭。撤出施工设备后,恢复地形地貌,清理施工现场,做到工完、料净、场地清。

(6)由于施工位于沿海地带,施工中,工作坑内积水问题严重,提前考虑是否需采用明沟排水法和轻型井点法,沿海地带,存在两种方法都适用之时,应根据地下水位渗析速度,增加合适的抽水泵数量,并在工作坑中回填碎石、沙袋,稳固工作坑基础。受地下水位、淤泥等的影响,工作坑碰口最好在每段回拖完成之后立马进行,避免工作坑二次积水。

(7)沿海地区,地质沉降问题严重,应该及时对管位走向、埋深以及转角位置插上醒目的标志。在标志上必须标明管道名称、走向、埋深。

(8)部分地带土质较软,易坍塌,应在设计阶段提前做好勘察,尽量避免出入土点位于淤泥地带处,当无法避免时,应提前做好工作坑的稳固,积水等等问题,做好钢板桩相关施工方案。