何智勇，楊勝，楊衛(wèi)東(重慶應(yīng)急搶險(xiǎn)維修中心，重慶 401220)

0 引言

管溝即為地下管線共同溝，是指能夠容納兩種及以上設(shè)施管線。與一般的市政公用管溝不同，為了實(shí)現(xiàn)油氣資源的無(wú)障礙輸送，油氣管道的管溝大部分建設(shè)在野外。為了克服地形地貌等因素造成的影響，技術(shù)人員必須深入考察施工所在地及周邊地區(qū)的環(huán)境及土壤的構(gòu)成情況，最終制定行之有效的管溝開挖方案。

1 油氣管道山地管溝施工中的常見(jiàn)問(wèn)題

基于理論角度進(jìn)行分析，可得出如下結(jié)論：進(jìn)行油氣管道山地管溝開挖時(shí)，只要科學(xué)選擇設(shè)備，開挖過(guò)程一般不會(huì)面臨較為復(fù)雜的問(wèn)題，施工總體難度不高。但此種認(rèn)知僅僅適用于書本理論分析，沒(méi)有考慮任何實(shí)際情況。實(shí)地施工經(jīng)常遇到的具體問(wèn)題如下：

(1)受土壤成分構(gòu)成或地形因素的影響，導(dǎo)致管溝深度無(wú)法達(dá)到預(yù)期要求；此外，由于預(yù)留的深度不足，致使出現(xiàn)風(fēng)沙等極端天氣，或是因?yàn)槎喾N原因?qū)е滤?、沉降時(shí)，管溝很可能出現(xiàn)凸起點(diǎn)。該類問(wèn)題很可能導(dǎo)致埋深偏離正常值，從而遺留安全隱患。

(2)管溝溝底的設(shè)置出現(xiàn)異常(以“不平”為主)，其中的代表性現(xiàn)象為，管道下溝之后，部分區(qū)段的管道實(shí)際上陷入了“懸空”的狀態(tài)，無(wú)論是相鄰管道的焊接工作還是回填土工作，均會(huì)在一定程度上受到影響，導(dǎo)致工期延緩。

(3)在一些特殊的山地環(huán)境中，同段管道兩端存在較大的地形高差。由此造成的影響有二：其一，設(shè)備的運(yùn)輸極其困難，往往無(wú)法及時(shí)運(yùn)送至指定位置，輕則延誤工期，重則被迫改變施工方案；其二，當(dāng)施工人員通過(guò)多種方式完成管溝開挖之后，成溝的坡度可能與設(shè)計(jì)方案存在較大差異，導(dǎo)致縱向的彈敷效果不佳，既有可能導(dǎo)致管道多處被迫處于懸空狀態(tài)。

(4)受惡劣地形的影響，一旦管溝邊坡的坡度小于預(yù)設(shè)值，將會(huì)埋下塌方隱患，嚴(yán)重威脅現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全。

(5)管溝開挖與管道設(shè)置應(yīng)按照預(yù)定的線型進(jìn)行對(duì)照施工。一旦線型出現(xiàn)偏差，極有可能導(dǎo)致管道與管溝的中心線未能完成重合。由此造成的后果是，回轉(zhuǎn)半徑只能被迫縮小，管道幾乎無(wú)法正常下溝(強(qiáng)制進(jìn)行，管道的防腐層必然受到損害，且無(wú)法進(jìn)行后續(xù)修補(bǔ))；如果“將錯(cuò)就錯(cuò)”，則進(jìn)行溝下焊接作業(yè)時(shí)，彎頭的使用量將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)定數(shù)值，導(dǎo)致成本提升。

2 影響油氣管道山地管溝施工質(zhì)量的地質(zhì)與地貌因素

2.1 地質(zhì)條件影響

地質(zhì)因素是指管溝開挖地區(qū)的土層成分，可能會(huì)對(duì)開挖施工造成影響。根據(jù)土壤風(fēng)化層厚度，可對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行如下分類：(1)覆蓋層厚度如果在2.5 m(含)之上，且風(fēng)化層厚度不小于2.5 m，視為I類；(2)覆蓋層厚度不變，風(fēng)化層厚度低于2.5 m，II類；(3)0 m＜覆蓋層厚度＜2.5 m，風(fēng)化層厚度≥2.5 m，III類；(4)0 m＜覆蓋層厚度＜2.5 m，風(fēng)化層厚度＜2.5 m，IV類；(5)無(wú)覆蓋層，風(fēng)化層厚度不低于2.5 m，V類；(6)無(wú)覆蓋層，風(fēng)化層厚度＜2.5 m，VI類[1]。進(jìn)行管溝開挖施工時(shí)，技術(shù)人員必須對(duì)土壤成分進(jìn)行精確測(cè)量，從而確定具體的開挖方式。

2.2 地貌構(gòu)成影響

油氣管道山地施工的主要特點(diǎn)為：跨度大、較為分散、地貌多變。

(1)管道需經(jīng)過(guò)山地河流段時(shí)，需重點(diǎn)考慮砂土層、卵石層、碎石沉積層的沉積方式。通常而言，上述三種沿河結(jié)構(gòu)層均處于十分松散的狀態(tài)，直接導(dǎo)致管溝開挖難度大幅度提升，甚至無(wú)法成行。此外，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員還應(yīng)仔細(xì)考慮河水流過(guò)時(shí)，會(huì)有何種程度的沖擊力作用于管道。不僅如此，開挖過(guò)程中，河流底部常年沉積而成的泥沙共混層很容易在河水的作用下，將大量砂石、雜物卷進(jìn)管道中，清理難度大，嚴(yán)重影響后續(xù)的使用。

(2)山地地形中，低洼地以及其他海拔較低的區(qū)域原則上應(yīng)該避開，原因在于：盡管該地區(qū)是山地中相對(duì)平緩的區(qū)域，但卵石、砂礫與泥土、樹枝等混合在一起。如果常年有溪流流過(guò)，便會(huì)“擠壓”在一起。由于粘連性較高，開挖過(guò)程中很可能“帶動(dòng)一大片”，有可能引發(fā)山體滑坡、泥石流，引發(fā)安全事故。

3 油氣管道山地管溝施工的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 管溝開挖方式的計(jì)算與選擇

油氣管道開挖通常需要借助機(jī)械設(shè)備。需要人工(或計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件)進(jìn)行的項(xiàng)目為：計(jì)算并選擇管溝開挖方式與具體值。一般情況下，管溝邊坡的坡度具體值確認(rèn)納入土壤類別、力學(xué)性能、開挖深度三項(xiàng)主要內(nèi)容。

(1)如果管溝開挖深度在＜5 m，需根據(jù)是否存在載荷，載荷的類型(動(dòng)態(tài)或靜態(tài))，確認(rèn)管溝陡峭程度最大側(cè)的邊坡坡度。以中密碎石類土為例，如果沒(méi)有載荷，在最陡峭側(cè)邊坡坡度的應(yīng)為1:0.75；如果有靜態(tài)載荷，則坡度為1:1.00；如果有動(dòng)態(tài)載荷，則坡度為1:1.25；如果中密碎石類土的填充物主要為黏土，則無(wú)載荷、靜態(tài)載荷、動(dòng)態(tài)載荷對(duì)應(yīng)的最陡峭邊坡坡度分別為1:0.50、1:0.67、1:0.75。

(2)如果管溝的開挖深度超過(guò)5 m，則開挖過(guò)程不可操之過(guò)急，必須逐段進(jìn)行開挖試驗(yàn)。一旦發(fā)現(xiàn)土壤類別發(fā)生變化，為了提升管溝強(qiáng)度，防止出現(xiàn)塌方事故，則應(yīng)額外增設(shè)支撐結(jié)構(gòu)，或?qū)㈤_挖方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤半A梯行進(jìn)式”。

(3)針對(duì)管溝溝底的寬度進(jìn)行確認(rèn)時(shí)，應(yīng)按照下列公式予以計(jì)算：

式中：B為管溝溝底的目標(biāo)寬度(m)；D為鋼材質(zhì)管道結(jié)構(gòu)的外表面橫截面直徑(其中包含了管道的防腐層以及保溫層的厚度，m)；K為管溝溝底需要額外增加的“寬裕量”，一般情況下，K的取值均為既定常數(shù)，根據(jù)管溝的深度以及具體位置、管道的材質(zhì)而定。比如：①管溝的溝深為2.5 m，溝上(焊接)有水土質(zhì)管溝，則K的取值為0.7 m，溝下(手工焊接)半自動(dòng)焊接處管溝的K取值為1.6 m；②保持溝深條件不變，溝上焊接彎頭和冷彎管處管溝的K取值為1.5 m，溝下焊接處彎頭、彎管機(jī)碰口處管溝K取值為2.0 m[3]。

3.2 管溝施工期間的安全注意事項(xiàng)

油氣管道山地管溝施工期間需要注意的安全事項(xiàng)如下：

(1)邊坡的質(zhì)量安全是重中之重，必須采用臺(tái)階式開挖法，并在開挖的同時(shí)完成“修坡”作業(yè)。此間的注意事項(xiàng)為：管溝的地步以及側(cè)壁處必須嚴(yán)格禁止掏挖焊接用的坑洞，否則很可能導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定度降低。

(2)管溝開挖取得階段性進(jìn)展后，在放置管道之前，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)溝壁的質(zhì)量進(jìn)行全方位、地毯式的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)任何裂縫，均需及時(shí)評(píng)估該裂縫的危害程度，確保管溝不會(huì)出現(xiàn)塌方、局部基礎(chǔ)不均勻沉降等事故。

(3)山地環(huán)境中溪流眾多，且多地地下會(huì)有水源流過(guò)。因此，很多地段的土質(zhì)相對(duì)松軟。在該類地區(qū)開挖管溝時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該注意安全擋板的使用，搭配安全支護(hù)，通過(guò)固臂作業(yè)，完成對(duì)基坑、溝槽等的埋樁加固作業(yè)。

(4)與平原不同，山地環(huán)境復(fù)雜，稍有不慎便會(huì)引發(fā)山體滑坡、泥石流、塌方等重大安全事故。因此，為了保證施工人員的安全，在管溝開挖結(jié)束后，放置管道或者進(jìn)行管下焊接等作業(yè)時(shí)，首先，各操作點(diǎn)位必須預(yù)留足夠?qū)挸ǖ目臻g，保證危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，施工人員的撤離不會(huì)遇到阻礙；其次，應(yīng)建立至少兩處“逃生通道”，并配以梯子、繩索等重要工具。

(5)溝下作業(yè)期間，重型設(shè)備、車輛等必須遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)域(重型設(shè)備的質(zhì)量普遍以“噸”為單位，數(shù)十噸的重量意味著巨大的重力作用力)。

3.3 提高管溝施工質(zhì)量的有效方式

為了確保油氣管道山地管溝的施工質(zhì)量，施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)圍繞下列方面進(jìn)行重點(diǎn)梳理。

(1)開挖前，對(duì)包含本文所述內(nèi)容在內(nèi)的，可能引發(fā)安全問(wèn)題的全部因素進(jìn)行深入了解。比如在山地中的低洼地地帶進(jìn)行施工時(shí)，針對(duì)土壤成分的檢測(cè)、管溝的布設(shè)路線等，均應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)性的考量。待所有問(wèn)題均可妥善解決后，還需納入可能出現(xiàn)的極端天氣情況，最終制定出行之有效的管溝開挖與管道下溝方案，使埋深、管上管下預(yù)留寬度等數(shù)值均達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

(2)開挖前，設(shè)計(jì)工程師、監(jiān)理工程師應(yīng)對(duì)施工人員進(jìn)行細(xì)致的技術(shù)交底，使作業(yè)人員深入了解施工期間必然遭遇的技術(shù)難點(diǎn)以及可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，做好一切準(zhǔn)備。

(3)保證施工期間的通信穩(wěn)定性，及時(shí)告知作業(yè)人員有關(guān)注意事項(xiàng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，決定油氣管道山地管溝施工質(zhì)量的主要因素為：

(1)選擇合適的地段開挖管溝，既可以有效防止自然因素(雨水堆積等)對(duì)管溝進(jìn)行惡性沖刷，又可以使管溝開挖、組隊(duì)、焊接、下溝、回填等作業(yè)環(huán)節(jié)更加“緊密”。

(2)開挖過(guò)程應(yīng)當(dāng)“穩(wěn)扎穩(wěn)打、步步為營(yíng)”，即開挖一段、完成一段的施工，每段的總長(zhǎng)度應(yīng)控制在1 500 m以內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，抓住施工技術(shù)要點(diǎn)，保證施工的精細(xì)程度，可確保工程達(dá)到可靠的質(zhì)量。