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1、2 0 1 4 正 第4 期管道技术P i p e l i n eT e c h n i q u e5设各 a n dE q u i p m e n t2 0 1 4N o 4长输管道河流穿越方法及其环境影响李宝华1 ，李保健2 ，陈小彝2 ，张艳平3( 1 中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊0 6 5 0 0 0 ；2 中国石油管道分公司，河北廊坊0 6 5 0 0 0 ；3 中国环境科学研究院，北京1 0 0 0 2 0 )摘要：近年来，国内管道的河流穿越技术得到了快速发展，而穿越方式的合理选择是管道敷设设计中的难点问题，也是工程设计的重要关注点。文中通过对各种河流穿越技术进行对比分
2、析，总结不同穿越方法的优缺点，适用范围、适用条件及其可能产生的环境影响，结合工程实例介绍具体穿越方案的选择，为长输管道河流穿越方案的合理选择提供借鉴。关键词：管道；开挖穿越；非开挖穿越；环境影响中图分类号：T E 8文献标识码：A文章编号：1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 3 2 0 3A n a l y s i so ft h eE n v i r o n m e n t a lI m p a c ta n dM e t h o d so fL o n g - d i s t a n c eT r a n s p o r tP i p e l i n e
3、A c r o s sR i v e r sL IB a o - h u a l ，L IB a o - j i a n 2 ，C H E NX i a o b e n 2 ，Z H A N GY a n - p i n 9 3( 1 C h i n aP e t r o l e u mP i p e l i n eE n g i n e e r i n gC o r p o r a t i o n ，L a n g f a n g0 6 5 0 0 0 ，C h i n a ；2 C h i n aP e t r o l e u mP i p e l i n eB r a n c hC o
4、m p a n y ，L a n g f a n g0 6 5 0 0 0 ，C h i n a ；3 C h i n e s eR e s e a r c hA c a d e m yo fE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s ，B e i j i n g1 0 0 0 2 0 ，C h i n a )A b s t r a c t ：I nr e c e n ty e a r s ，t h ep i p e l i n ec r o s s i n g r i v e rt e c h n o l o g yh a sd e v e l o p
5、e dr a p i d l y ，b u tt h er a t i o n a ls e l e c t i o no fp i p e l i n ec r o s s i n g r i v e ri sn o to n l yad i f f i c u l tp r o b l e mi nt h ed e s i g no ft h ep i p e l i n e ，b u ta l s oa l li m p o r t a n tc o n c e r ni ne n g i n e e r i n gd e s i g n T h i sp a p e rr e v i
6、e w sa n ds u m m a r i z e sd i f f e r e n tc o n s t r u c t i o nm e t h o d so fl o n g - d i s t a n c et r a n s p o r tp i p e l i n e sc r o s s i n gr i v e r sa n dc o n p a r e st h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h et e c h n o l o g i e sb e t w e e nb u r i e dt
7、 r e n c h e s ，d i r e c t i o n a ld r i l l i n g ，t u n n e l i n g ，e t c I ta l s og i v e sa ni n t r o d u c t i o nt ot h ep r o p e ra p p l i c a t i o na n dt h er e q u i r e dc o n d i t i o no fe a c hs p e c i f i cm e t h o da n da n a l y z e st h ee f f e c to fd i f f e r -e n tm
8、 e t h o d so nt h ee n v i r o n m e n t F i n a l l y ，a ne n g i n e e r i n ge x a m p l ei si n t r o d u c e dh e r et oe l a b o r a t et h es e l e c t i o no fs p e c i f i cc r o s s i n gs c h e m e s I tC a nb es e r v e da sag o o dr e f e r e n c ef o rar e a s o n a b l es e l e c t i
9、 o no fl o n g d i s t a n c ep i p e l i n ec r o s s i n gr i v e r s K e yw o r d s ：p i p e l i n e ；e x c a v a t i o n ；n o - e x c a v a t i o nc r o s s i n g ；e n v i r o n m e n t a li m p a c t0引言在工程建设中，各种大型管道会遇到穿越大江( 河) 的问题。目前，国内长输管道通过河流的技术主要有穿越和跨越两种方式。穿越方式因其施工期短、安全性高、环境影响小等特点，近年来得到了快速发展
10、，其技术手段也由相对简单的裸露敷设向沟埋敷设、定向钻和隧道穿越逐步发展。由于我国地形、地质条件复杂多样，管道河流穿越所选择的方式不同，从而导致施工手段、施工技术以及所产生的环境影响各不相同，因此对管道河流穿越方式的合理选择是管道敷设设计中的难点问题，同时也是工程设计阶段的重要关注点。文中针对现有的管道穿越河流的方法和特点进行总结，为长输管道收稿日期：2 0 1 3 0 9 1 2收修改稿日期：2 0 1 4 0 2 2 3河流穿越方式的合理选择提供借鉴。1 河流穿越技术分析长输管道河流穿越技术按照敷设方式可分为开挖穿越和非开挖穿越。1 1 开挖穿越开挖穿越即通过施工机械在河道内开挖一定深度的管
11、沟，将管道敷设在管沟内并回填，再辅以一定稳管措施的管道穿越方式2 j 。其形式主要包括裸露敷设穿越和沟埋敷设穿越。1 1 1 裸露敷设穿越裸露敷设穿越是将管道呈直线或向下呈悬链线的弯曲放置，再加上一些稳管措施。如胜利油田在穿越黄河的管道工程中采用此种方法。该穿越方式存在的安全隐患较多，目前已被沟埋敷设穿越方式代替3 5 | 。万方数据第4 期李宝华等：长输管道河流穿越方法及其环境影响3 31 1 2 沟埋敷设穿越沟埋敷设穿越是把管道置于河床稳定层内。穿越根据成沟方式，又分为围堰法、爆破法和挖泥船法等2 | 。围堰法成沟容易，能保证管道埋深，但需要围堰，工程量大，且对河道扰动很大；适用于中小型河
12、流以及季节性河流，不适合水流量大、通航的河流。爆破法省工省力，省设备省投资，施工进度也快，工期短，但是管道埋深较浅，达不到设计要求，并且爆破效应对环境有不良影响，因此常和其他成沟方式结合使用；适用于河床较硬的地段，对通航河流也适用。挖泥船法比较成熟，能够保证沟埋深度和穿越工程质量，不适用于浅水及岩石河床等较硬的河床和回淤很快的河流，对水面较宽且通航的河流较适用。1 2 非开挖穿越在管道敷设施工中，对于一些不能或不允许开挖穿过的河流，常采取非开挖方式进行穿越施工。非开挖穿越应用较多的主要有定向钻穿越和隧道穿越。1 2 1定向钻穿越定向钻穿越是一种先进的非开挖施工方法，也是国内近几年长输管道工程穿
13、越河流应用最多的一种方式。即按照设计的轨迹，采用定向钻技术先钻1 个导向孔，随后在钻杆端部接大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的已组装好的待敷设管道进行扩孔和管道回拖。它是目前世界上穿越大中型河流而不破坏地貌状态的比较理想的穿越方法。7J 。定向钻穿越河流时，穿越段管道埋深大，工期短，投资省，安全性高，不受季节限制，施工过程对生态环境以及河流通航影响小，但若发生事故，管道不易检修，敷设备用复线的投资较高。在大型、特大型江河穿越中，相对于开挖穿越来说，定向钻是最经济和工期最短的穿越方式，适用于河床地层为黏土层、粉砂层、中砂层的地段，不适用于卵石河床、坚硬岩石河床，地质结构复杂、不具备弹性敷设条件
14、、无回拖场地的河流坤j 。目前已采用定向钻技术穿越了黄河、长江、钱塘江、松花江、湘江等大型河流。1 2 2 隧道穿越当因河床地质条件无法采用定向钻或者其他穿越方式施工时，可采用隧道穿越方式。如重庆天然气管道工程、西气东输管道工程、川气东送管道都以隧道形式成功穿越长江、黄河等大型河流一J 。隧道穿越是指在江河河床以下开凿一条隧道，让管道从中通过的穿越方式。主要的穿越方式有顶管法、盾构法和钻爆法等J 。1 2 2 1 顶管法穿越顶管穿越是隧道或地下管道穿越河流时采用的一种暗挖式施工方法，该方法具有机械化程度高、顶进速度快、对围岩的震动破坏小、比较安全等特点。但顶进间隔时间过长，容易使地下水渗出，影
15、响施工；顶进时有偏差，影响工程质量与工期。适用土质范围较广，软土、黏土、砂土、砂砾土、硬土均可适用。在上海奉贤污水排海工程、上海长江引水工程均有工程实践先例。1 2 2 2 盾构法穿越盾构法是以盾构机械在地面以下暗挖隧道，把地面送来的钢筋混凝土预制环片拼装成管并连起来形成隧道的一种方法，较适用于岩石及砂土等多种地质条件，在松软含水层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的明显优势。其主要优点是开挖支护安全，掘进速度快，穿越河道时不影响航运，不受季节、风雨等气候条件的影响；环境影响小，可以与其他管道、光缆设施并行0 | 。但在施工过程中需根据不同的地质条件设计盾构机，施工工艺相对复杂，进尺
16、缓慢，工期较长，工程造价也较高，水下工程需相应的附属建筑( 如发送和接收井等) ，从而制约了盾构法穿越方式的选用J 。1 2 2 3 钻爆法穿越钻爆法是采用人工钻眼爆破的方法在水下的岩石层中开凿出一条通过水域的隧道，然后在隧道中敷设管道的一种穿越方法。该方法能够节约投资，保证工程质量，无需断航，易于维护，如重庆长江天然气管道过江隧道利用钻爆法获得成功。但钻爆法对河床地质要求严格，要求岩体完整，裂隙不发育；洞口周边要具有弃渣场地等。该方法适用于基岩层埋藏较浅、透水性较差、地质构造简单、完整性较好的河流5 6 ，10 | 。2 河流穿越方式的环境影响采用非开挖方式和开挖方式进行管道穿越河流的施工，
17、都会使环境受到不同程度的影响。管道穿越河流施工采用开挖方式，对大堤、原水工构筑物的破坏较大，且会导致河底底泥外露，施工河段悬浮物暂时增加，多余土石方如处理不当，会造成河道淤积和水土流失；机械施工时油的跑冒滴漏等会影响水体水质；施工期间的临时性占地或永久性占万方数据3 4P i p e l i n eT e c h n i q u ea n dE q u i p m e n tJ u l 2 0 1 4地，会对沿线植被及生物量产生影响。同开挖穿越相比，非开挖穿越环境影响较小，主要为施工期的废弃泥浆处置不当对地表水体及土壤的影响，其大量填埋到土壤中会造成土壤板结，渗透性差，肥力降低，改变土壤结构。
18、定向钻施工对河流通航和防洪以及水生生物和河流水质一般不会造成影响心1 ，但若以爆破形式施工，则会产生强噪音震动，对堤防和两岸建筑物有不良影响1 | 。3 工程实例邹城市某工程管道起点为曲阜境内的小雪输站，终点为邹城门站，途中穿越南沙河。该穿越段属平原河流地貌单元，河床切深一般，水面宽约2 0m ，水深约2 6m ，堤外两侧地势较为平坦，均为5 0m 宽的杨林树，河汛期流量不大；地质条件为：1 0m 层为素填土，6 2m 层为粉质黏土，7 9m 层为砾砂，8 1m 层为粉质黏土。根据现场的施工条件，管道的穿越方式可选择定向钻或开挖穿越。在设计前，对2 种穿越方式进行技术经济比较，其结果如表1 所
19、示。表1 开挖和定向钻施工技术比较项目开挖定向钻场地要求霾豁纛需要弯管曲率半径穿越深度长度防腐探伤稳管压块护底护岸植被恢复工期征地和树木补偿总造价1 6 4m深度：河堤内6m ，河底3n l挤压聚乙烯三层结构加强 级外防腐层1 0 0 的x 射线探伤探测需要需要需要2 0 个1 3 历天3 52 5 5 元1 1 88 2 6 元技术成熟，要求简单，运行 技术比较维护工作量小，工程费用 低缺点事故下管道不易检修，需 开挖河道，破坏环境，树木 赔偿费高，管道易受河水 冲刷，工期较长，协调工作 量大3 0 mx3 0 m 的钻机场地，3 0m 2 0m 的钻 机作业场地，3 1 0m 1 0 m
20、的管道焊接作业 场地及5mx2m 2 5m 的泥浆回收池曲率半径4 1 0m深度6m ；长度1 7 0m挤压聚乙烯三层结构 加强级外防腐层1 0 0 的X 射线探伤 探测不需要需要不需要8 个日历天较低1 1 90 0 0 元工期较短，管道受河 水冲刷相对较小，运 行维护工作量小，不 需开挖河道，有利于 生态环境保护，协调 工作量小事故下管道不易检 修，工程费用高，施工 技术要求较高，地下 资料不明时有触电和 破坏临近管线的危 险，施工风险大通过以上分析，结合当地的实际情况，由于定向钻穿越施工工期短，对环境破坏小，无树木赔偿，总工程费用低于开挖穿越，可见定向钻在工程技术上和经济上与开挖相比更具
21、有可行性。因此，最终确定采用定向钻穿越方式。4 结束语大型管道穿越大江( 河) 的方式各有优缺点。在穿越方案的选择上，根据具体的技术和经济情况以及产生的环境影响大小确定合理的穿越方式“ 。对于大型河流，宜排除水上施工工作量大、影响通航的水下开挖穿越方式，尽量采用非开挖穿越方法。定向钻穿越具有在经济和技术上的优越性，对于大中型河流在地质条件适宜的情况下，应优先考虑采用。在地质条件不符合定向钻穿越的情况下，对于大中型河流可考虑采用隧道、盾构、顶管等穿越方式，并通过综合技术经济比选，确定最佳穿跨越方案。参考文献： 1 刘春华，裴小非长输管道的河流穿越设计和施工石油规划设计，2 0 1 0 ，2 1
22、( 4 ) ：3 2 3 5 2 李何，朱雪松，李明长输管道穿越河流的环境影响及对策浅析环境科学与管理，2 0 1 2 ，3 7 ( 2 ) ：1 8 6 1 8 8 3 程忠衡我国管道穿越河流现状与展望油气储运，1 9 8 5 ，4 ( 1 ) ：5 9 6 1 4 解玉鑫，孙淼，邹强管道穿越江河的几种方法油气田地面工程，2 0 0 1 ，2 0 ( 3 ) ：6 1 5 唐兴华，王颖油气管道的河流穿越技术进展煤化工，2 0 0 9 ( 3 ) ：5 3 5 6 6 阎庆华，孙玉志，付超，等长输管道河流穿跨越方案选择石油工程建设，2 0 1 1 ，3 7 ( 3 ) ：1 5 7 康洪林，李
23、辰燃气管道穿越江河的施工方法探讨中国新技术新产品，2 0 0 9 ( 1 3 ) ：1 0 3 8 王毓民大1 3 径管道穿越河流方法研讨天然气与石油，2 0 0 0 ，1 8 ( 3 ) ：3 8 9 金海滨长输管道河流穿越技术探讨中国新技术新产品，2 0 1 2 ( 1 8 ) ：4 2 1 0 袁建华，沈建波，叶玉级大型管道穿越大江大河方式和施工方法的探讨矿业安全与环保，2 0 0 3 ，3 0 ( 增刊1 ) ：2 3 8 2 4 0 1 1 张新玲，韩敏，黄夏银输油管道工程建设生态环境影响探讨能源与环境，2 0 1 1 ( 2 ) ：7 4 7 5 作者简介：李宝华( 1 9 7 7 一) ，工程师，主要从事长输管道线路设计。E m a i l ：c p p e _ l i b h c n p c e o m c n万方数据