劉興瑞 高宏 王磊 杭光強

陜西延長(cháng)石油（集團）管道運輸公司

摘要：埋地管道維修與維護中，往往會(huì )遇到作業(yè)坑開(kāi)挖支護和地下水處理等難題。以某工業(yè)園區超深埋地管道缺陷修復作業(yè)坑開(kāi)挖支護方案為例，分析了管道缺陷點(diǎn)周邊環(huán)境，提出了針對性作業(yè)方案，為相關(guān)維修維護作業(yè)提供了有益借鑒。

關(guān)鍵詞：超深埋地管道；作業(yè)坑；開(kāi)挖支護；護壁；降水井

部分油氣管道受周邊環(huán)境和人為因素影響使得被占壓或深埋，導致缺陷修復作業(yè)坑開(kāi)挖支護難度增大，費用成倍增加。如何使開(kāi)挖支護方案更加安全、經(jīng)濟，筆者以某超深埋地管道缺陷修復作業(yè)坑開(kāi)挖支護為例，介紹相關(guān)做法和經(jīng)驗，為此類(lèi)作業(yè)提供參考和借鑒。

1  缺陷管道所處位置

某工業(yè)園區內輸油管道為東西走向（圖 1），管徑406 mm，壁厚6.4 mm，埋深15 m，2個(gè)缺陷點(diǎn)位于12點(diǎn)鐘方向，金屬損失分別為43%和20%。管道北側和南側分別為輕烴罐區和油品裝卸區，西側6 m和15 m位置分別為公路和周河石砌護坡邊界。管道缺陷點(diǎn)正上方為天然氣凈化廠(chǎng)管廊架，分別架有直徑100 mm管道4條、150 mm管道1條和300 mm管道1條，輸油管道與管廊架基礎水平凈距10 m。

圖 1 管道位置走向圖

2  地質(zhì)環(huán)境勘測

2.1  地層勘探

作業(yè)場(chǎng)地屬于溝谷地貌，地形主要由沖洪積和人工回填形成，地層分布不均勻。根據現場(chǎng)鉆探揭露，結合對所取土樣的試驗分析結果，管道腐蝕缺陷點(diǎn)地層自上而下可分為三層。第一層為雜填土（Q4ml）堆積而成，土質(zhì)不均勻，下含礫石，可見(jiàn)磚塊、基巖塊等，揭露厚度5.4 m～6.0 m。第二層為礫石土（Q3al），上部有薄層淤泥質(zhì)土，底部主要成分為長(cháng)石、石英，粉土充填其間、稍密，該層分布不均，級配不良，粒徑1.0 cm～2.5 cm，揭露厚度6.0 m～6.5 m。第三層礫石土（Q3al），該層卵石分布均勻，粉土充填其間、級配良，粒徑1.0 cm～2.5 cm，揭露厚度7.6 m～15.0 m。  

2.2  水文情況

管道缺陷修復點(diǎn)毗鄰河道，向西15 m為周河，河床寬50 m，河床水平位置高于管道缺陷點(diǎn)位置。地下水埋深5.8 m，水位較高，水源豐富，且透水性較強。

3  開(kāi)挖支護方案

針對該超深埋地管道，借鑒建筑基坑、道路工程管溝、市政排水管道等開(kāi)挖支護技術(shù)，采用“機械人工挖掘豎井+鎖口+地下連續墻+槽鋼支護+降水井”開(kāi)挖支護方案，通過(guò)機械、人工相結合的方式挖掘豎井作業(yè)坑，井壁采用鎖口、地下連續墻和槽鋼鋼板樁相結合支護結構，并挖掘降水井降水。

3.1  作業(yè)坑開(kāi)挖

為防止塌方，保證施工安全，當作業(yè)坑挖掘到一定深度時(shí)，邊沿留出足夠邊坡，然后再開(kāi)挖再放坡。為使管道兩側天然氣凈化廠(chǎng)管廊架基礎不受影響，開(kāi)挖一個(gè)水平凈尺寸空間長(cháng)3 m，寬2.5 m，深16 m的豎井作業(yè)坑（圖 2）。豎井作業(yè)坑采用分層分節開(kāi)挖方式，遵循“先支護后開(kāi)挖，分層分節開(kāi)挖、嚴禁超挖”的原則，每層開(kāi)挖深度為0.5 m～1.0 m，14 m內采用機械、人工相結合的方式挖掘豎井，14 m～16 m部分用人工挖掘，防止破壞光纜和管道。井口設置電葫蘆用以吊裝雜土，并將棄土及時(shí)倒運至場(chǎng)區外，減小豎井作業(yè)坑負荷。

圖 2 豎井位置示意圖

3.2  作業(yè)坑支護

豎井作業(yè)坑支護采用“護欄+鎖口+地下連續墻+槽鋼支護”方案（圖 3）。井口地面四周設置1.2 m高活動(dòng)護欄進(jìn)行安全防護。井壁用鎖口和地下連續墻相結合方式進(jìn)行支護。鎖口高2 m，厚0.5 m，并高出地面0.2 m，以防地表水、雜物、棄土進(jìn)入豎井內。護壁深14 m，厚0.5 m，每節護壁預留不大于0.25 m空隙，供灌注砼用，灌注完成后立即填滿(mǎn)空隙。鎖口和護壁均采用C30鋼筋混凝土，鋼筋為Ф22 mm HRB400。井內5 m以下每層護壁設置橫向槽鋼支撐，槽鋼嵌入兩側混凝土護壁中。

圖 3 豎井作業(yè)坑支護結構

3.3  地下水控制

常見(jiàn)的地下水控制方法見(jiàn)表 1。

在豎井作業(yè)坑四周距離井壁1.5 m處挖掘4個(gè)降水井，降水井深度為18 m。采用地下連續墻法對豎井作業(yè)坑井壁進(jìn)行截水，并在豎井作業(yè)坑開(kāi)挖前和開(kāi)挖過(guò)程中使用抽水設備抽水，使水位降至作業(yè)坑底面以下，防止流砂和管涌的發(fā)生，實(shí)現土方開(kāi)挖的干作業(yè)。

3.4  其他安全措施

（1）通風(fēng)設施。施工豎井作業(yè)坑深16 m，井下自然空氣中含氧量較少，且修復對象為輸油管道，容易產(chǎn)生油氣揮發(fā)和聚集，影響井下作業(yè)人員安全。采用井下操作面送風(fēng)的機械通風(fēng)方式，將風(fēng)機置于井口外側2 m處，送風(fēng)管道沿豎井內壁臨時(shí)固定、敷設至井底操作面0.5 m高位置，將井外新風(fēng)送至井底操作面，使操作面空氣及時(shí)得到凈化（表 2）。

（2）設置逃生爬梯。根據豎井井深，設計并制作一部長(cháng)17 m、寬0.5 m的鋼直爬梯，固定于地下連續墻上，便于施工人員上下和逃生使用。

4  缺陷修復及作業(yè)坑回填

在作業(yè)坑和安全防護措施到位、符合作業(yè)條件的情況下，采用B型套筒對管道缺陷進(jìn)行修復。缺陷修復完成后，作業(yè)坑用PVC管設置觀(guān)察孔，然后用細沙回填1.5 m，使用細土夯實(shí)繼續回填至11 m時(shí)，再使用三七灰土夯實(shí)回填至15.7 m，最后0.3 m地面用混凝土澆筑。

5  結語(yǔ)

針對超深埋地油氣管道缺陷修復作業(yè)，采用“機械人工挖掘豎井+鎖口+地下連續墻+槽鋼支護+降水井”開(kāi)挖支護方案，具有經(jīng)濟效益好、作業(yè)空間大、工期短等特點(diǎn)，提升了缺陷管道開(kāi)挖支護質(zhì)量和施工安全管理水平，為此類(lèi)作業(yè)項目提供了參考。管道缺陷修復作業(yè)過(guò)程中會(huì )出現不同類(lèi)型的作業(yè)環(huán)境，受地型、地貌、地質(zhì)等自然環(huán)境及社會(huì )環(huán)境影響，作業(yè)人員要在保障安全環(huán)保的前提下，不斷探索經(jīng)濟、高效、可行的作業(yè)方法，不斷總結經(jīng)驗，為管道長(cháng)周期安全運行提供保障。

作者簡(jiǎn)介：劉興瑞，碩士研究生，高級工程師，注冊安全工程師，現任陜西延長(cháng)石油（集團）管道運輸公司安全環(huán)保質(zhì)監部經(jīng)理，長(cháng)期從事油氣管道安全環(huán)保管理、質(zhì)量節能和管道完整性管理工作。聯(lián)系方式：15891145188，375432767@qq.com。