管道在平地上敷设直接埋到地下就行了,但遇到河流、公路、铁路时,就没那么简单了。过河、过路的方法,不外乎跨越和穿越两种,即架桥跨过去及从河流或道路下方穿过去。
跨越是指在通过河流、山谷等地段时采用架空敷设方式的管道线路工程,多用于地势陡峭的峡谷,以及河岸冲刷严重、冲淤变化无规律、流速大、河床开沟困难或通航频繁并需要经常疏浚的河道等地形地貌。
由于跨越大都是将管道架设在桥梁上,类似于公路、铁路的桥梁工程,因此,管道跨越常被称为“管道桥”。常见的管道桥有悬索桥、斜拉索桥、桁架桥3种。悬索桥又名吊桥,以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件。斜拉索桥又名斜张桥,是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,是一种由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的结构体系。桁架桥是指以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁,一般由主桥架、上下水平纵向连接系、桥门架、中间横撑架以及桥面系组成。随着油气管道建设的蓬勃发展,大型管道跨越工程大量涌现。云南省澜沧江峡谷,两岸山势陡峭,宽约500米,中缅油气管道的控制性工程澜沧江跨越大桥,成为澜沧江上一道亮丽“风景线”。
穿越是指在河床、道路或山体下部稳定地层中穿过的管道线路工程。如何在河流正常流动、道路正常通行、山体结构不被破坏的情况下,实现管道的穿越施工呢?
(1)导流开挖。对于水流量不太大的河流,可以采用导流开挖的方式。先把拟穿越河流中的水导入临时水道,再在河床上筑一道围堰,开挖管沟,完成管道穿越后,把围堰拆除,使水回流。
(2)定向钻。定向钻适用于由细颗粒的土、砂及软的岩石组成的河床或山体。定向钻机是一种管道穿越施工的专用设备,不是垂直向地下钻,而是斜向钻入河床或山体下部,在河床或山体下部水平前行一定距离后,到对岸再上翘斜着钻向地面,形成一条曲线穿越孔道,借助钻机拉动、转动钻杆上的切土刀,把这个孔一遍一遍地扩大,并始终用泥浆充满这个孔。与此同时,在钻机的对岸,焊接一条管段,当孔扩得足够大时,把管段连接在钻杆上,将其拖入孔道内,直至回拖到钻机所在一侧的地面。定向钻穿越施工具有对河道及山体结构影响小,省时省力又环保等优点。
(3)顶管。碰到与管道交叉的公路、铁路,通常采用顶管法将管道敷设在公路、铁路的下方,以免影响地面交通。先在公路或铁路的两侧各挖一个长方形的坑,一端坑内放置顶管机,顶管机后面放置一个用枕木或混凝土做成的承力后背,将钢套管或混凝土套管放到顶管机前面,顶管机将套管向路基下面顶进,边向前顶进边挖出套管内部的土,一节套管顶进去之后,再放入第二节套管,并将套管连接起来。这样,一条连续的套管就被顶到路基下方。在路基另一侧的坑内,焊接好管道,将其拖进套管内,完成穿越。顶进去的套管上侧距离路面有1.5~3米厚度的路基土,车辆轧在路面上,力通过路基土作用到套管,套管的承压能力可以确保路面不会塌陷。据计算,顶进去的套管上侧距离路面只要大于0.8米,就能够达到安全要求。顶管穿越施工具有不中断道路交通,管道外侧有套管保护,管道自身无须承压等优点。
(4)隧道穿越。隧道穿越是指在河底或山体下部建一条隧道,然后把管道敷设在隧道中。建隧道有两种方法:一种是人工爆破掘进;另一种是盾构机全断面开挖掘进。隧道穿越法施工周期长、投资高,只有其他方法都不可行时才使用。
盾构机工作原理:盾构机前方设有支撑和开挖土体的装置,中部设有顶进所需千斤顶及土渣外排装置,尾部机构可以拼装预制或现浇混凝土衬砌环。盾构机每向前推进一环距离,就在其尾部支护或拼装一环衬砌,并向衬砌环外围的空隙中压注水泥浆,形成稳固并向前推进的隧道壁。西气东输长江穿越、川气东送安庆长江穿越、西气东输二线九江长江穿越、中俄东线黑龙江穿越、中俄东线长江穿越均采用盾构隧道穿越方式。隧道穿越施工具有机械化、自动化程度高,适用地层广泛,安全度较高,施工劳动强度低,施工过程不影响通航等优点。