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管道研究

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兰成渝管道穿越渭河段工程保护实践

来源:《管道保护》杂志 作者:刘伟;邓丰林;马烨 时间:2021-1-19 阅读:

刘伟 邓丰林 马烨

国家管网集团西南管道公司兰州输油气分公司



西南管道兰州输油气分公司所辖兰成渝管道、兰成管道、陇西支线管道累计穿越渭河9次,均为大开挖方式。由于河水对河床的冲刷使管道上方原有覆土逐渐减少,汛期遇到强降雨、水位上涨等情况时极易发生露管、露缆现象。为了解决这一问题,通过修建“钢筋混凝土灌注桩+钢筋混凝土挡土板”工程进行保护,用较少投资取得了较好效果。

1  穿河段管道保护措施比较

1.1  钢筋(铅丝)石笼

在受到较强降雨影响致使管道、光缆出现暴露或浅埋等现象时,可以采用钢筋(铅丝)石笼进行应急处置,以达到暂时性保护作用。但石笼自身的耐锈蚀能力不强,再加上水流冲刷力的作用,会因受力超出极限状态而被河水冲毁。

1.2  重力式挡土墙

重力式挡土墙相较于钢筋(铅丝)石笼对河床的提升效果更佳、治理效果更加明显。目前,重力式挡土墙的主要材料有钢筋混凝土及浆砌石两种。其中钢筋混凝土挡土墙相较于浆砌石挡土墙更加便利、耐用程度更高。但用于管道穿越大型河道时,因施工条件限制,挡土墙基础往往只有1米至2米。而大型河流中心区域流速快、流量大、受力强,挡土墙易被水冲毁。同时,长度较长的连续性挡土墙在受垂直水流荷载的长期作用下,其稳定性会随之减弱,墙身乃至基础会因发生失稳现象而导致损毁。如兰成管道建管初期河道穿越普遍使用此类治理措施,近年来受雨水增加影响,挡土墙均已出现不同程度的破损,无法满足管道保护预期要求。

1.3  定向钻穿越

对比大开挖穿越,定向钻穿越管道埋深相对更深,安全系数更高,并且能最大程度保证土质的稳定性,确保原有土质不被破坏,减少因水流引起的河床土冲刷量。但通过此种方式对原有大开挖穿越管道进行改线施工成本高,施工工艺更复杂。定向钻还受制于管材的曲率半径和地下地质情况,如直径610毫米管道一般要求定向钻长度不小于400米,加长定向钻钻孔长度会使施工成本增加;而遇到卵石层时管线防腐层极易受损且无法维修维护,导致管线寿命缩短。

2 “钢筋混凝土灌注桩+钢筋混凝土挡土板”工程

2.1  工程内容

(1)在位于管道穿越段下游8米至10米位置设置钢筋混凝土灌注桩,灌注桩用冲击钻或旋挖钻钻孔,成孔后,开始安装钢筋笼和浇筑混凝土。灌注桩桩径设置为1米,桩长依据前期勘察资料及现场施工实际情况确定,渭河穿越区域桩长设置为8米至10米,灌注桩间距一般为3.6米。

(2)灌注桩浇筑完成,于灌注桩顶部修建钢筋混凝土连续梁,连续梁尺寸一般设置为宽1米、高1米,长度依据灌注桩数量确定。具有整体式结构的地下钢筋混凝土连续梁采用“后浇带”工艺施工,且缝宽不宜小于0.8米,后浇带应每30米至40米设置一道。

(3)待钢筋混凝土灌注桩强度达到70%后,紧贴桩身于上游设置钢筋混凝土挡土板,钢筋混凝土挡土板可采用现浇或预制安装的形式。预制挡土板按3.6米桩距计算,每块挡土板尺寸为长7.2米、高2米、厚0.2米,钢筋混凝土挡土板和桩身采用植筋形式进行连接固定,同时对外露钢筋刷防锈漆保护。钢筋混凝土挡土板预留泄水孔,以减小水流的垂直冲击力。

(4)主河床段紧贴桩板结构下游修建钢筋石笼跌水,用于减小水流垂直冲刷对上游水工设施基础的掏蚀。钢筋石笼跌水一般设置两至三阶,高度及宽度可根据现场落差确定,长度根据连梁长度确定。

2.2  施工工艺

主要工艺包括灌注桩的钻孔与浇筑、连梁浇筑、挡土板预制或浇筑及钢筋石笼安装。施工过程中多个工艺可同步进行,灌注桩及石笼的钢筋焊接工作可在预制场完成后运抵施工现场,缩短了施工周期。施工过程中钻孔、基槽开挖等均为机械施工,降低了施工人员劳动强度,提升了安全性。

2.3  治理效果

经在兰成渝管道K179+400米、兰成管道K184+800米、兰成渝管道K243+200米与兰成管道K263+300米并行段等三处渭河穿越管段实际应用,穿越渭河管道实际应用,治理工程保护效果明显,达到了预期目标。这是因为灌注桩基础较深支撑效果良好,上方连梁及钢筋混凝土挡土板起到了双重防护作用,同时将水流冲刷力分散于灌注桩上,最大程度降低了局部集中受力,对工程本身起到了保护作用。同时下游淤土坝对于减缓水流对连梁的冲刷、减轻对河面的掏蚀也起到了重要保护作用。

2020年汛期,甘肃地区较往年降雨量增加近三分之一,陇西、武山境内渭河水位达到40年来最高水位。雨后巡检表明,三处治理工程整体基本完好,仅兰成渝管道K243+200米与兰成管道K263+300米并行段河道中心区域的石笼及挡土板有局部冲毁现象,及时修复即可;其余两处管道及光缆均达到预期保护效果。

3  结语

“钢筋混凝土灌注桩+钢筋混凝土挡土板”工程,建设投资每百米造价介于140~150万元之间;以高2米、宽2米的普通钢筋(铅丝)石笼为例,每百米造价分别为16万元和12万元。据文献资料,近年来西南地区管道穿越河流定向钻工程投资为每百米造价约1200万元。相比较前者施工成本低,可靠性相对较高,并且简化了施工流程,具有较高的性价比。

 

作者简介:刘伟,1994年生,助理工程师,西南石油大学毕业,现主要从事管道保护、水工治理、地灾识别与防治工作。联系方式:18093275159,1196097976@qq.com。 

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