川渝山区长输管道设计与施工

时间：2024-07-28

康凯

(中国石油工程设计有限公司西南分公司)

管道运输是我国石油和天然气最主要的运输方式，经过多年发展，天然气干线管道在川渝地区已形成了区域性供气管网。川渝山区地形连绵起伏，陡坡地段较多，线路比较复杂，施工难度较大，是制约管道总体施工进度的瓶颈。笔者以南干线东段输气管道安全隐患整改工程为例，介绍了川渝山区地段管道设计的特点和相关技术要求。

1 山区地段管道线路设计特点

1.1管道沿山间缓坡平地敷设

山区地段, 除山间谷地和沟谷河道比较开阔平坦外，其余大多为山梁、低山和深丘地段。由于沟谷地形开阔、平坦，施工较为方便，并且沟谷内一般都有山间公路伴行，可保证大型施工机械、设备进场，满足施工要求。因此，山区地段管道应首先选择沿沟谷敷设。南干线东段姜家区段的线路设计中，充分利用了山间沟谷地，大型工程机械设备能够进场施工，从而加快了管道建设的施工进度[1]。

1.2管道沿平坝台地或垂直于梯坎敷设

在山区, 管道经过梯田和台地时, 为避免过多的地貌扰动, 可沿台地或垂直于梯坎敷设, 必要时应采用弯管来调整方向。斜穿梯田时地貌扰动较大, 对梯坎的破坏很严重，梯坎恢复时的工程量也很大。所以，管道在山区地段的工程设计应尽量避免斜穿梯田。南干线东段涪陵区段，管道所经当地梯田下方往往为坚硬的泥岩，工程设计中采用弯管来调整线路走向，使线路走向垂直于梯坎，避免了斜穿梯田，节约了工程投资。

1.3管道在低山深丘地段的敷设

在低山深丘地段，地形起伏不平，交通条件较差, 公路一般为3～5m宽的机耕路。为保证施工机具的进场，需要维修道路,一般对原有路面需加宽至6～8m[2]。山区公路一般傍山而建，这就要求对傍山公路进行劈石填方才能达到要求的宽度。南干线东段新妙区段，在工程设计中，对原有公路进行劈石填方扩宽，同时征得了地方公路管理部门的同意后，管道线路设计埋设在靠山体的一侧，这样既对新妙规划区进行了绕避，又保证了管道运行的安全可靠。

此外，为了避免山梁、林地、冲沟或不良地质地段给管道施工和运行安全带来威胁, 在地形条件允许的情况下, 宜就近选取较为平缓的地段通过。首先考虑安全因素，再根据管道管径和施工的可行性进行技术经济比较,以确定管道线路取直还是绕避。

2 山区地段管道线路设计要求

2.1山区地段管道敷设的设计要求

长输管道在山区特殊地貌条件下施工，特别要注意各种不良地质地段，否则就可能会影响施工安全，还会影响在建管道的安全与稳定，从而造成严重损失。管道沿半山斜坡地带或坡脚敷设时，在管线顺坡或切坡开挖成沟的过程中，特别是在土层较厚、斜坡坡度较大的情况下，很可能会对斜坡的平衡状态造成破坏，尤其在降雨作用下，易诱发产生滑坡及崩塌等地质灾害。

一般情况下,管道在山区地段敷设时，为了防止管沟开挖对山体造成过大的扰动破坏，引起滑坡或塌方, 要求管沟采用浅挖方式, 严禁采用深挖或大规模爆破，将对山体的扰动程度降低到最小。同时管沟在达到回填条件时，应在最短的时间内回填完毕。

线路工程设计时，一般大规模的滑坡体都会绕避通过，但施工中还是有可能会遇到一些小的滑坡体。遇到这种情况，在配合施工过程中，要针对现场具体情况采取相应的固坡或水工保护措施。在条件允许的情况下，可采取消除滑坡体的措施，如受地形或其他因素所限时，可采取打锚杆的措施阻挡滑坡体，也可以在滑坡方向设置挡土墙阻挡[3]。

2.2山区地段管道坡度转角设计

管道线路变向设计时，可根据地形、地质条件，采用弹性弯曲、工厂预制热煨弯管和现场冷弯管3种形式，以满足管道在平面和竖面上的变向要求。

对有角度的转角，如果地形条件许可，采用3种方式都能实现变向时，应根据管道安全性、经济合理性和施工现状进行综合比较，以确定最佳转角方式。有时用小角度弯管代替大角度弯头后, 线路相对平顺, 但管沟因此要在纵向山坡上深挖、在过冲沟时增大填方, 或在平面上增大管沟开挖宽度乃至劈山。所以，在山区管线设计时，应对土石方量进行合理分析，避免出现加大量，增加投资，从而使一些地段的设计落空[4]。

另一方面，由于山区地形起伏复杂，不可随局部地形起伏开挖。山区很多地段局部的地形起伏很剧烈，如果管沟随着地形，就会对管道安装带来巨大困难，要么增加大量的弯头、弯管和短节来适应管沟，要么就无法安装。在工程设计中，应保证开挖深度能使每两个变坡点之间的坡度一致，这样才能为安装工作创造条件。如图1所示，Ⅰ为原始地貌，Ⅱ为不正确的管道设计断面，Ⅲ为正确的管道设计断面，两变坡点A与B之间的坡度应是一致的。

图1 山区管道敷设纵断面示意图

总之，山区管道变向频繁, 弯管的制作和安装工程量与管沟的土石方工程量相互矛盾，在工程设计中，应把握好两者的关系, 才能有效控制工程投资。