刘兴瑞 高宏 王磊 杭光强

陕西延长石油（集团）管道运输公司

摘要：埋地管道维修与维护中，往往会遇到作业坑开挖支护和地下水处理等难题。以某工业园区超深埋地管道缺陷修复作业坑开挖支护方案为例，分析了管道缺陷点周边环境，提出了针对性作业方案，为相关维修维护作业提供了有益借鉴。

关键词：超深埋地管道；作业坑；开挖支护；护壁；降水井

部分油气管道受周边环境和人为因素影响使得被占压或深埋，导致缺陷修复作业坑开挖支护难度增大，费用成倍增加。如何使开挖支护方案更加安全、经济，笔者以某超深埋地管道缺陷修复作业坑开挖支护为例，介绍相关做法和经验，为此类作业提供参考和借鉴。

1  缺陷管道所处位置

某工业园区内输油管道为东西走向（图 1），管径406 mm，壁厚6.4 mm，埋深15 m，2个缺陷点位于12点钟方向，金属损失分别为43%和20%。管道北侧和南侧分别为轻烃罐区和油品装卸区，西侧6 m和15 m位置分别为公路和周河石砌护坡边界。管道缺陷点正上方为天然气净化厂管廊架，分别架有直径100 mm管道4条、150 mm管道1条和300 mm管道1条，输油管道与管廊架基础水平净距10 m。

图 1 管道位置走向图

2  地质环境勘测

2.1  地层勘探

作业场地属于沟谷地貌，地形主要由冲洪积和人工回填形成，地层分布不均匀。根据现场钻探揭露，结合对所取土样的试验分析结果，管道腐蚀缺陷点地层自上而下可分为三层。第一层为杂填土（Q4ml）堆积而成，土质不均匀，下含砾石，可见砖块、基岩块等，揭露厚度5.4 m～6.0 m。第二层为砾石土（Q3al），上部有薄层淤泥质土，底部主要成分为长石、石英，粉土充填其间、稍密，该层分布不均，级配不良，粒径1.0 cm～2.5 cm，揭露厚度6.0 m～6.5 m。第三层砾石土（Q3al），该层卵石分布均匀，粉土充填其间、级配良，粒径1.0 cm～2.5 cm，揭露厚度7.6 m～15.0 m。  

2.2  水文情况

管道缺陷修复点毗邻河道，向西15 m为周河，河床宽50 m，河床水平位置高于管道缺陷点位置。地下水埋深5.8 m，水位较高，水源丰富，且透水性较强。

3  开挖支护方案

针对该超深埋地管道，借鉴建筑基坑、道路工程管沟、市政排水管道等开挖支护技术，采用“机械人工挖掘竖井+锁口+地下连续墙+槽钢支护+降水井”开挖支护方案，通过机械、人工相结合的方式挖掘竖井作业坑，井壁采用锁口、地下连续墙和槽钢钢板桩相结合支护结构，并挖掘降水井降水。

3.1  作业坑开挖

为防止塌方，保证施工安全，当作业坑挖掘到一定深度时，边沿留出足够边坡，然后再开挖再放坡。为使管道两侧天然气净化厂管廊架基础不受影响，开挖一个水平净尺寸空间长3 m，宽2.5 m，深16 m的竖井作业坑（图 2）。竖井作业坑采用分层分节开挖方式，遵循“先支护后开挖，分层分节开挖、严禁超挖”的原则，每层开挖深度为0.5 m～1.0 m，14 m内采用机械、人工相结合的方式挖掘竖井，14 m～16 m部分用人工挖掘，防止破坏光缆和管道。井口设置电葫芦用以吊装杂土，并将弃土及时倒运至场区外，减小竖井作业坑负荷。

图 2 竖井位置示意图

3.2  作业坑支护

竖井作业坑支护采用“护栏+锁口+地下连续墙+槽钢支护”方案（图 3）。井口地面四周设置1.2 m高活动护栏进行安全防护。井壁用锁口和地下连续墙相结合方式进行支护。锁口高2 m，厚0.5 m，并高出地面0.2 m，以防地表水、杂物、弃土进入竖井内。护壁深14 m，厚0.5 m，每节护壁预留不大于0.25 m空隙，供灌注砼用，灌注完成后立即填满空隙。锁口和护壁均采用C30钢筋混凝土，钢筋为Ф22 mm HRB400。井内5 m以下每层护壁设置横向槽钢支撑，槽钢嵌入两侧混凝土护壁中。

图 3 竖井作业坑支护结构

3.3  地下水控制

常见的地下水控制方法见表 1。

在竖井作业坑四周距离井壁1.5 m处挖掘4个降水井，降水井深度为18 m。采用地下连续墙法对竖井作业坑井壁进行截水，并在竖井作业坑开挖前和开挖过程中使用抽水设备抽水，使水位降至作业坑底面以下，防止流砂和管涌的发生，实现土方开挖的干作业。

3.4  其他安全措施

（1）通风设施。施工竖井作业坑深16 m，井下自然空气中含氧量较少，且修复对象为输油管道，容易产生油气挥发和聚集，影响井下作业人员安全。采用井下操作面送风的机械通风方式，将风机置于井口外侧2 m处，送风管道沿竖井内壁临时固定、敷设至井底操作面0.5 m高位置，将井外新风送至井底操作面，使操作面空气及时得到净化（表 2）。

（2）设置逃生爬梯。根据竖井井深，设计并制作一部长17 m、宽0.5 m的钢直爬梯，固定于地下连续墙上，便于施工人员上下和逃生使用。

4  缺陷修复及作业坑回填

在作业坑和安全防护措施到位、符合作业条件的情况下，采用B型套筒对管道缺陷进行修复。缺陷修复完成后，作业坑用PVC管设置观察孔，然后用细沙回填1.5 m，使用细土夯实继续回填至11 m时，再使用三七灰土夯实回填至15.7 m，最后0.3 m地面用混凝土浇筑。

5  结语

针对超深埋地油气管道缺陷修复作业，采用“机械人工挖掘竖井+锁口+地下连续墙+槽钢支护+降水井”开挖支护方案，具有经济效益好、作业空间大、工期短等特点，提升了缺陷管道开挖支护质量和施工安全管理水平，为此类作业项目提供了参考。管道缺陷修复作业过程中会出现不同类型的作业环境，受地型、地貌、地质等自然环境及社会环境影响，作业人员要在保障安全环保的前提下，不断探索经济、高效、可行的作业方法，不断总结经验，为管道长周期安全运行提供保障。

作者简介：刘兴瑞，硕士研究生，高级工程师，注册安全工程师，现任陕西延长石油（集团）管道运输公司安全环保质监部经理，长期从事油气管道安全环保管理、质量节能和管道完整性管理工作。联系方式：15891145188，375432767@qq.com。