直接铺管施工技术研究——以陕京四线无定河穿越工程为例

刘小林，王 乐，祁永春，郅永强，王玉涛

中国石油管道局工程有限公司第四分公司，河北 廊坊

1. 工程概况

陕京四线无定河穿越工程项目位于内蒙古乌审旗，在水清湾村附近穿越无定河。管道穿越入土点为矩形发送基坑，采用钢板桩法制作，尺寸为长24 m × 宽6.5 m × 深4 m；出土点为矩形接收基坑，采用明挖 + 拉森钢板桩支护的方式制作，尺寸为长9.5 m × 宽4.5 m × 深13 m (其中上部4 m为明挖，下部9 m为拉森钢板桩)。工程穿越地层为细砂层。

2. 直接铺管施工技术原理

直接铺管施工(direct pipe)属于非开挖施工技术的一种，其原理是利用与顶管施工相同的隧道掘进机进行隧道开挖，掘进机尾部与管道焊接，随着隧道不断向前开挖，管道被后方的推管机推入地层，从而实现穿越一次成孔，管道安装一次到位，可完成40～48 in大口径管道施工，能适应较复杂地质情况，施工可靠性较高[1]。

3. 直接铺管施工技术主要设备组成

直接铺管施工技术属于非开挖施工技术的一种，其施工设备主要由AVN1000XC泥水平衡顶管机和HK500PT型推管机组成，以及配套的控制室、液压动力站、电力室、泥浆泵、注浆泵、泥水分离等辅助设备[2] (图1)。该技术适应于30 MPa以下的岩石、砾石、卵石、黏土、高压透水地层施工，最大工作水压3 bar (1 bar = 0.1 MPa)，最小转弯半径500 m [3]。

Figure 1. The major equipment used in construction图1. 施工主要设备

4. 直接铺管施工技术在陕京四线无定河河穿越工程中的应用

2017年，直接铺管技术在陕京四线无定河穿越工程得到应用推广，工程于2016年12月20日开工，2017年3月30日竣工，穿越管道直径1219 mm，管道实长423 m，入土角度6˚ (10.5%坡度)，出土角度0˚，曲率半径1800 m。该项目主要有以下特点：

1) 轴线落差大。穿越施工的管道从一侧山上直接穿越至河谷下13 m位置出土，落差超过40 m，施工中泥水压力0.4 MPa，开挖面泥水压力控制难度大。

2) 穿越地质复杂。穿越处位于毛乌素沙漠，轴线全程为细砂，受施工扰动极易对管道造成抱管，施工风险大。

3) 施工温度低。项目所在地内蒙古乌审旗冬季最低温度低于−20℃，对于施工中的泥水系统、液压系统等都需要特殊处理方能满足施工要求。

在施工中，以开挖浅基坑作为直铺管始发井，相较于顶管法、沉井法或支护逆作法做始发井，更加方便、快捷，节省工期和费用。通过对掘进参数控制、推管流程操作、管道防腐层保护、测量导向、管道回拔的实践，掌握了直接铺管施工工艺原理，管道防腐层保护和检测方法以及曲线掘进、管道推进、纠偏控向、管道整体回拔等关键技术，解决了淤泥与碎石地质的反复突变、软弱淤泥地基承载力等工程难题，填补了国内该项施工技术空白。但在施工过程中，也出现了地质突变设备陷落、施工轴线控制超标等施工技术问题，待解决完善。

[1] 刘建国. 直接铺管施工介绍[J]. 中国化工贸易, 2015(29): 222.

[2] 牛浩, 崔长志, 邵子璐. 推管机在定向钻穿越工程中的应用[J]. 石油工程建设, 2014, 40(2): 50-52.

[3] 易焱华. 直推铺管技术在美国成功应用[J]. 非开挖技术, 2012(1): 36-48.