【汉江带水开挖穿越技术探讨】 汉江经济带

　　摘要：汉江穿越采用了河道部分管沟带水开挖、沟上组对焊接、小平车轨道发送、控制负浮力底拖、定向钻机牵引等方法。文章阐述了带水开挖的设计思路和技术要点，为管道在特殊地质条件下的施工提供了技术支持。
　　关键词：西气东输；带水大开挖；穿越技术；汉江
　　中图分类号：TE973　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）23-0105-02
　　1　概述
　　西气东输二线枣阳-十堰支干线汉江大开挖穿越点位于湖北襄樊市南部，距忠武线汉江大开挖穿越点1.2公里，穿越长度2404.95m，管径406.4mm，设计压力6.3MPa。穿越采用河道部分管沟带水开挖、沟上组对焊接、小平车轨道发送、控制负浮力底拖、定向钻机牵引等方法。
　　2　水文地质条件
　　汉江穿越段两侧地貌单元属于河漫滩及阶地，两岸均为农田，地势略有起伏，海拔绝对标高为57.04～68.65m。河床整体较为平缓、开阔。勘察期间穿越处河流水面宽度约850.00m，水流平缓。汉江流量为18700m3/s，平均流速1.78m/s，北岸滩地冲刷3.46m，南岸滩地冲刷3.17m，主河槽冲刷4.52m。河床底主要由中粗砂和卵石组成。
　　3　水下管沟开挖
　　水下管沟开挖可采用挖泥船开挖法，即利用挖泥船直接开挖管沟。挖泥船垂直水流，平行管沟中心线进行同一方向施工。考虑到水下管沟开挖后需要及时回填和回淤等因素，在不影响通航的条件下，堆料区选择在距管沟中心线300m的下游区域堆放，高度不超过2m。对于已初步成型的管沟分别在上下游设置不同的边坡（详见图1），并在管沟上游超挖土方，留有足够的回淤坍塌空间，以保证管沟最终成型。管沟开挖过程中应时时检测管沟中心线位置、标高、宽度，及时控制偏差，确保管沟开挖的精度。
　　图1　管沟断面示意图
　　4　小平车轨道发送
　　小平车轨道发送是在发送端的岸上沿管沟方向修筑小型轨道，建议轨道选用轻轨，然后安放小平车（详见图2），间距为10m，将阻焊好的管道放在小平车上发送。发送管道后，为了方便回收小平车，在管道入水端设置接收坑，管道牵引前将小平车用钢丝绳连接在一起，每10辆小平车为一组，这样可以成串回收小平车。该方法大大地降低了启动牵引力，又可快速地回收小平车。
　　图2　小平车示意图
　　5　控制负浮力底拖法
　　底拖法是将牵引过江管道沉入江底管沟内再进行牵引。控制好负浮力是关键。负浮力过大，则牵引力过大，应加浮筒以减小负浮力；负浮力过小，管道容易产生水平位移，使管道不能精确地安放在管沟内，应增加配重。为了保证管道牵引头在入水后不扎入泥层，在管道牵引头安装浮筒。浮筒在深水区可能被压瘪，所以浮筒一定要安装充气阀门。管道牵引就位后拆除浮筒。该方法牵引平稳、安全可靠，受自然条件和通航的影响较小。
　　管道产生的负浮力可按下式计算：
　　FF＝G1+G2-F1-F2 （1）
　　式中：
　　FF——安装浮筒后的负浮力（N）
　　G1——管道重力（含防腐层、压重块）（N）
　　G2——浮筒重力（N）
　　F1——管道受到的浮力（N）
　　F2——浮筒受到的浮力（N）
　　6　底拖牵引力
　　管道底拖所需的牵引力可按下式计算：
　　N＝max（N1，N2） （2）
　　式中：
　　N1——管道沿河底拖管所需的牵引力（N）
　　N2——管道在发送轨道启动时所需的牵引力（N）
　　N1＝0.6aCXDHrV2+T （3）
　　式中：
　　a——启动系数，一般取2
　　CX——取决于管道表面粗糙度和水流态的系数，取0.8
　　DH——单位长度管子垂直于水流方向的投影面积（含防腐层）（m2/m）
　　r——穿越水域中水的密度（kg/m3）
　　V——近管道流层水的流速（m/s）
　　T——牵引用的钢丝绳重力（N）
　　N2＝a×（G1+G2+G3+G4）×f+T （4）
　　式中：
　　G3——小平车重力（N）
　　G4——通信用管重力（N）
　　f——小平车与发送轨道间的滚动摩擦系数
　　7　定向钻机牵引
　　汉江穿越采用定向钻机牵引回拖，改变了传统的牵引方式。该方法有待实践的检验。
　　8　结语
　　汉江穿越采用河道部分管沟带水开挖、沟上组对焊接、小平车发送、控制负浮力底拖、定向钻机牵引等方法。该方法是开挖穿越苛刻条件下大型河流的一种稳妥可行的方法，施工技术较为成熟。其中采用定向钻机牵引回拖创新了一种新的管道施
　　工法。
　　参考文献
　　[1]　油气输送管道穿越工程施工规范（GB 50424-2007）[S].
　　[2]　宋华奇．忠武输气管道襄樊支线汉江大开挖穿越施工技术[J]．石油工程建设，2005，31（4）：43-45．
　　作者简介：秦志远（1984-），男，辽宁昌图人，中油辽河工程有限公司助理工程师，研究方向：油气储运。
　　（责任编辑：周　琼）