天然氣輸送管道線路工程

模塊六天然氣輸送管道線路工程基本知識(shí)主要概念一線路選擇二線路工程勘察和測(cè)量三管道敷設(shè)四管道穿、跨越五補(bǔ)償器六輸氣管道置換投產(chǎn)技術(shù)七施工驗(yàn)收基本術(shù)語(yǔ)線路選擇影響因素工程勘察工程測(cè)量管道敷設(shè)跨越工程補(bǔ)償器置換管線試壓施工驗(yàn)收模塊概述本模塊講述了輸氣管道線路走向選擇原則和影響線路選擇的因素、輸氣線路工程勘察和測(cè)量的具體內(nèi)容。概述了補(bǔ)償器的安裝方法、輸氣管道置換投產(chǎn)技術(shù)和施工驗(yàn)收的主要項(xiàng)目。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)員應(yīng)掌握管道敷設(shè)的方式、管道穿、跨越的技術(shù)措施補(bǔ)償器安裝的設(shè)置，能夠指揮輸氣管道置換投產(chǎn)、試壓，參與施工驗(yàn)收。概念一線路選擇一、線路走向選擇原則(1)力求平順取直和線路最短的原則。(2)線路工程建設(shè)投資最低的原則：①在線路平順取直的前提下，要合理利用地形條件，以降低工程建設(shè)投資；②線路走向要盡可能避免發(fā)生大型的穿、跨越，以減少穿、跨越工程的投資。(3)力求安全的原則：①線路盡可能避開(kāi)高烈度地震區(qū)、沙漠、沼澤、滑坡、泥石流等不良工程地質(zhì)地區(qū)。②線路走向要與沿線大型城鎮(zhèn)、重要的工廠和經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)保持必要的安全距離。(4)與國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)要求相一致。(5)充分利用現(xiàn)有交通、通信、生活和其他社會(huì)依托條件。(6)有利于天然氣新開(kāi)發(fā)區(qū)開(kāi)發(fā)和天然氣市場(chǎng)發(fā)展。(7)有利于管道施工和管道運(yùn)行中的維護(hù)。二、影響線路選擇的因素1．自然條件1）地形、地貌和氣候條件管道沿線經(jīng)過(guò)的主要地形、地貌條件有：沙漠、高原、河谷等主要?dú)夂驐l件有：熱帶、溫帶、嚴(yán)寒等地帶和干旱、半干旱、濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)地區(qū)等。2)工程地質(zhì)狀況線路選擇時(shí)要避開(kāi)易引起滑坡、崩塌、地陷、地裂、沼澤、等不良工程地質(zhì)地段。3)城市和重要工業(yè)設(shè)施的分布線路選擇要考慮城市和重要工業(yè)設(shè)施的分布，同時(shí)兼顧規(guī)劃將大發(fā)展的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、大型工業(yè)園區(qū)和工礦區(qū)等，使線路盡量靠近天然氣用戶(hù)。4)大江、大河、高山、河谷等形成的自然障礙。對(duì)管線通過(guò)的大江、大河、高山、河谷等，采用適用的方式通過(guò)。5)地震狀況應(yīng)對(duì)管道沿線進(jìn)行工程場(chǎng)地地震影響評(píng)價(jià)，在地震烈度等于或大于七度的地區(qū)，管道不應(yīng)穿過(guò)活動(dòng)斷裂帶，當(dāng)必須通過(guò)時(shí)，應(yīng)選擇斷層位移較小和較窄的地區(qū)大角度通過(guò)，并按相關(guān)規(guī)范采取必要的工程措施。2．經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人文狀況1)沿線地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況和近期、遠(yuǎn)期對(duì)天然氣的需求。輸氣管線的線路走向應(yīng)根據(jù)沿線地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況盡量靠近經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，或目前雖不發(fā)達(dá)，但規(guī)劃將大力發(fā)展的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、大型工業(yè)園區(qū)和工礦區(qū)等，這些地區(qū)會(huì)有潛在的天然氣大用戶(hù)。線路盡量靠近這些地區(qū)有利于將來(lái)用戶(hù)發(fā)展。2)沿線交通、通信和職工的社會(huì)依托條件管道建設(shè)與沿線交通、通信、電力、水源、建筑材料、勞動(dòng)力，以及職工的生活、醫(yī)療、衛(wèi)生等社會(huì)依托條件有關(guān)，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查了解沿線各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和規(guī)劃，充分估計(jì)到它們對(duì)管線建設(shè)的影響。3．后備氣源為滿(mǎn)足長(zhǎng)期、安全、平穩(wěn)的向下游用戶(hù)供氣，應(yīng)根據(jù)天然氣氣田勘探開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)和氣田總體開(kāi)發(fā)方案，合理確定主力氣田和接替氣源的位置。4．未來(lái)天然氣市場(chǎng)擴(kuò)展的需要：隨著地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，未來(lái)天然氣市場(chǎng)會(huì)擴(kuò)展，對(duì)天然氣的需求將加大。5．站場(chǎng)定點(diǎn)、選址輸氣管線和站場(chǎng)是一個(gè)統(tǒng)一體，站場(chǎng)設(shè)置是為滿(mǎn)足輸送工藝需要，包括氣源接收、分輸、清管、增壓等功能，實(shí)現(xiàn)輸氣管道的運(yùn)行和管理。場(chǎng)站的布點(diǎn)應(yīng)根據(jù)氣源、用戶(hù)的分布和輸氣工藝的要求來(lái)確定。線路選擇應(yīng)考慮站場(chǎng)選址。線路選擇和場(chǎng)站的選址應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，總體上，站場(chǎng)的位置選擇應(yīng)服從大的線路走向，線路局部走向應(yīng)服從站場(chǎng)的位置。在滿(mǎn)足場(chǎng)站的定點(diǎn)和選址原則的基礎(chǔ)上對(duì)初選點(diǎn)進(jìn)行多方案比較、優(yōu)化，使線路和場(chǎng)站在該段的總建設(shè)費(fèi)用最低。概念二線路工程勘察和測(cè)量一、工程勘察1．工程勘察不同階段的工作內(nèi)容1)踏勘階段(1)了解區(qū)域性的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)等情況，調(diào)查了解沿線對(duì)管道敷設(shè)有關(guān)的巖土類(lèi)型、厚度，概略提供線路各方案的工程地質(zhì)條件；(2)對(duì)控制方案的越嶺地段，踏勘調(diào)查地質(zhì)構(gòu)造、、水文地質(zhì)和不良地質(zhì)現(xiàn)象，推薦越嶺方案；(3)對(duì)特殊地質(zhì)和不良地質(zhì)地段，概略了解其性質(zhì)，發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)修建管道的危害程度；(4)對(duì)控制線路方案的河流，了解河床水文地質(zhì)及岸坡的地質(zhì)構(gòu)成，提出穿跨越比選方案。(5)了解有關(guān)大型水庫(kù)的分布情況及其對(duì)線路方案的影響；(6)了解沿線礦產(chǎn)分布概況；(7)了解線路地震情況。2)初步勘察階段(1)調(diào)查沿線地貌單元；(2)調(diào)查管道埋設(shè)深度內(nèi)及下伏地層成因、巖性特征和厚度；(3)調(diào)查對(duì)線路有影響的斷裂走向、寬度以及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特征；(4)調(diào)查沿線不良地質(zhì)現(xiàn)象(如滑坡、崩塌、泥石流、巖溶和沖溝發(fā)育地段)的范圍、性質(zhì)及其發(fā)展趨勢(shì)；(5)調(diào)查了解沿線井泉的分布、地下水位及土的凍結(jié)深度等資料；(6)對(duì)河流、隧道進(jìn)行初步鉆探勘察，了解地層巖性，河勢(shì)變化作出評(píng)價(jià)。3)詳細(xì)勘察階段詳細(xì)勘察工作內(nèi)容包括測(cè)繪、勘探和試驗(yàn)。(1)測(cè)繪工作：對(duì)初勘遺留的工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行必要的補(bǔ)充工作。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪，旨在線路確定在地質(zhì)條件較好的地段。其主要內(nèi)容：①地形地貌的形態(tài)特征和成因類(lèi)型；②管道埋設(shè)深度內(nèi)巖土的分界、分類(lèi)，并對(duì)巖土的可開(kāi)挖性及回填管溝的適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)；③查明地下水的埋藏條件；④調(diào)查影響管道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)安全的災(zāi)害地質(zhì)情況：如滑坡、崩塌、泥石流、沼澤、黃土濕陷及沖溝、砂土液化、活動(dòng)沙丘及岸邊沖刷等不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布和發(fā)育程度；⑤調(diào)查有無(wú)活動(dòng)斷裂并預(yù)測(cè)其對(duì)管道的危害。(2)勘探、試驗(yàn)工作：①詳細(xì)勘察勘探點(diǎn)間距按等級(jí)確定。②勘探孔的深度應(yīng)達(dá)到管溝底面以下lm，平原地區(qū)應(yīng)為3m，地形起伏較大的山區(qū)為4m，遇到基巖時(shí)可終止勘探。③沿線進(jìn)行視電阻率測(cè)定，其間距：一般地段為500~1000m，特殊地段(如鹽漬土、水田等)可酌情加密。④勘探深度內(nèi)遇到砂土,應(yīng)取擾動(dòng)土樣，測(cè)定其天然休止角；軟弱土層分布地段應(yīng)取原狀土或進(jìn)行原位測(cè)試。⑤對(duì)不良地質(zhì)、特殊地質(zhì)地段應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)勘察。2．不同階段的工作成果1)踏勘階段編寫(xiě)簡(jiǎn)明的巖土工程勘察報(bào)告，概略說(shuō)明線路各方案的地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和區(qū)域不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布及其對(duì)線路的影響，提出推薦方案和對(duì)下步勘察工作的建議。踏勘階段的勘察報(bào)告一般作為可行研究報(bào)告的組成部分。2)初步勘察階段初步勘察報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)地形地貌概況；(2)各方案工程地質(zhì)、地質(zhì)條件，與工程有關(guān)的不良地質(zhì)現(xiàn)象及其影響程度，并推薦最優(yōu)線路方案；(3)大型穿越、隧道、跨越工程的初步勘察資料；(4)提出下一步勘察應(yīng)解決的問(wèn)題；(5)對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜地段，應(yīng)編繪工程地質(zhì)分區(qū)圖(比例尺1：50000~1：100000)。3)詳細(xì)勘察階段巖土工程勘察報(bào)告主要包括以下內(nèi)容：(1)沿線地形地貌；(2)沿線區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性分析(包括地震及地震效應(yīng)分析)；：(3)沿線巖土性質(zhì)及其分布情況；(4)沿線不良地質(zhì)、特殊地質(zhì)的分布、影響及防治措施；(5)沿線地下水及巖土對(duì)管道的腐蝕性評(píng)價(jià)；(6)管道施工中應(yīng)注意的問(wèn)題及建議采取的處理方案；3．大型水下穿越工程的勘察(1)查明穿越河段的區(qū)域的地質(zhì)條件(2)通過(guò)鉆探、物探查明穿越斷面地層結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)特性(3)查明穿越地段有無(wú)異常埋置物(如管線、電纜、混凝土構(gòu)筑物、古城遺址等)；(4)查明岸坡的地質(zhì)構(gòu)成、抗沖蝕能力并進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；(5)穿越方式的建議及施工條件的評(píng)價(jià)。4．大型跨越工程的勘察對(duì)管墩、錨固墩地基進(jìn)行巖土工程評(píng)價(jià)，為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、地基處理與加固提供工程地質(zhì)資料，主要內(nèi)容和要求為：(1)查明跨越點(diǎn)處區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震地質(zhì)條件；(2)查明穿越點(diǎn)處岸坡的地質(zhì)構(gòu)成、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，對(duì)岸坡的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)；(3)通過(guò)鉆探、試驗(yàn)查明塔墩、錨固墩地基的地層巖性、水文地質(zhì)條件并進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算評(píng)價(jià)；(4)若有水下管墩時(shí)尚需進(jìn)行必要的工程水文工作，對(duì)床質(zhì)的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)；(5)查明地表水、地下水對(duì)混凝土的腐蝕性。5．工程勘察新技術(shù)應(yīng)用：(1)衛(wèi)星遙感技術(shù)；（2）程物探技術(shù)；(3)數(shù)字化勘察技術(shù)。二、工程測(cè)量1．工程測(cè)量不同階段的工作內(nèi)容1)踏勘階段(1)資料準(zhǔn)備。根據(jù)工程的內(nèi)容收集各種小比例尺地形圖(如1：500000、1：250000、1：50000)，線路擬穿越大型河流的航道圖，需要時(shí)收集衛(wèi)星遙感圖像、航攝照片等；在實(shí)地踏勘時(shí)到線路所經(jīng)大中城市有關(guān)部門(mén)收集最新的交通圖并了解其規(guī)劃；通過(guò)有關(guān)單位收集線路所經(jīng)地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目的相關(guān)資料，比如電網(wǎng)分布圖及其鐵路、公路、航道、通訊的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，線路通過(guò)地區(qū)各城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)的現(xiàn)狀和各種工程規(guī)劃，并標(biāo)注到圖上。(2)圖上作業(yè)。協(xié)同勘察、設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人員在圖上作業(yè)。根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)的要求、收集到的各種資料、地形地貌等在小比例尺地形圖上擬定線路走向方案，并根據(jù)踏勘階段了解的情況隨時(shí)進(jìn)行局部修正。(3)踏勘。對(duì)擬定的線路走向方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘和調(diào)查，用以確認(rèn)方案的可行性及比較各方案的優(yōu)劣。工作重點(diǎn)是對(duì)線路方案起重要作用的地段，如大、中型河流穿越，特殊困難地段、城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)等對(duì)管線建設(shè)有重要影響的地段。2)初步設(shè)計(jì)階段(1)協(xié)同勘察、設(shè)計(jì)人員調(diào)整線路走向，進(jìn)行有關(guān)統(tǒng)計(jì)。(2)編制線路走向平面圖。(3)大、中型河流穿(跨)越地形測(cè)量及縱斷面測(cè)量。(4)站址地形測(cè)量。(5)特殊地段地形測(cè)量(視情況確定)。(6)隧道測(cè)量。3)施工圖設(shè)計(jì)階段(1)參加定線，負(fù)責(zé)領(lǐng)線工作。(2)線路控制測(cè)量。(3)線路中線測(cè)量。(4)線路帶狀地形圖編制或測(cè)繪。(5)線路縱斷面測(cè)量。(6)大、中型河流穿(跨)越地形圖測(cè)量及縱斷面測(cè)量。(7)鐵路、二級(jí)及以上等級(jí)公路地形測(cè)量及縱斷面測(cè)量。(8)站址地形測(cè)量。(9)局部特殊地段地形測(cè)量。(10)隧道穿越測(cè)量。(11)其他特殊測(cè)量，如必要的曲線測(cè)量和橫斷面測(cè)量。2．不同階段的工作成果1)可行性研究階段(1)線路走向平面圖，比例尺1：50000～1：500000。（2）線路縱斷面圖，比例尺橫1：50000～1：500000，縱1：5000～1：50000。2)初步設(shè)計(jì)階段(1)線路走向平面圖，比例尺1：50000～1：500000，圖中標(biāo)出線路走向、行政區(qū)劃、大中型河流、水庫(kù)、湖泊、公路、鐵路、城鎮(zhèn)、站場(chǎng)位置。(2)大、中型河流穿(跨)越地形圖，比例尺1：1000～1：2000；縱斷面圖，比例尺橫向?yàn)?：1000～1：2000、縱向?yàn)?：100～1：500。假定坐標(biāo)、高程系統(tǒng)。(3)站址地形圖，比例尺1：100～1：500，假定坐標(biāo)、高程系統(tǒng)。(4)特殊地段帶狀地形圖，比例尺1：2000，假定坐標(biāo)、高程系統(tǒng)。(5)隧道洞身地形圖、縱斷面圖，洞口地形圖、縱斷面圖、橫斷面圖。比例尺由設(shè)計(jì)人員酌情確定。3)施工圖設(shè)計(jì)階段(1)中線成果表。(2)技術(shù)說(shuō)明書(shū)。內(nèi)容一般為任務(wù)依據(jù)、要求及工作量；沿線地理、地貌及有關(guān)的人文交通概況；工作中執(zhí)行的技術(shù)規(guī)范及有關(guān)說(shuō)明；線路分段、高程系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)；施測(cè)情況及有關(guān)的精度評(píng)定；交付的圖紙資料清單；其他需說(shuō)明的問(wèn)題。(3)線路帶狀地形圖?？衫?：10000、1：50000比例尺地形圖進(jìn)行編制，對(duì)主要地物的變化進(jìn)行修測(cè)后掃描矢量化或復(fù)制后繪制。成圖的圖面寬度應(yīng)不小于10cm，線路中線宜位于圖中央。當(dāng)用現(xiàn)有地形圖編制帶狀地形圖不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要時(shí)，應(yīng)實(shí)測(cè)地形圖，比例尺為1：2000或1：5000兩種。帶狀地形圖測(cè)圖寬度為：1：2000中線兩側(cè)不小于60m；1：5000中線兩側(cè)不小于100m。測(cè)圖要求按小一級(jí)比例尺圖的規(guī)定進(jìn)行。(4)線路縱斷面圖。繪圖比例尺一般為：橫向1：2000、1：5000、1：10000；縱向1：200、1：500。(5)大、中型河流穿(跨)越地形圖，比例尺1：500~1：1000；縱斷面圖，比例尺橫向1：5001：1000、縱向1：100~1：500。(6)特殊地段地形圖，比例尺1：500～1：1000。(7)站址地形圖，比例尺1：500，面積太小的站址可按1：200比例繪圖，按1：500精度施測(cè)。(8)設(shè)計(jì)人員特殊要求的測(cè)量成果。比如橫斷面測(cè)量、隧道測(cè)量等。3．工程測(cè)量方法1)平面控制測(cè)量(1)線路的平面控制，宜采用附合導(dǎo)線的方法，沿線路或靠近線路貫通布設(shè)。線路的起點(diǎn)、終點(diǎn)和線路長(zhǎng)度不大于30km的點(diǎn)應(yīng)與國(guó)家控制點(diǎn)或其他控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)。線路的平面控制可采用GPS測(cè)量。(2)穿(跨)越和隧道的平面控制，宜采用光電閉合或附合導(dǎo)線方法，也可采用GPS測(cè)量。(3)站址平面控制，采用三級(jí)光電測(cè)距導(dǎo)線或光電測(cè)距極坐標(biāo)法測(cè)量，也可采用GPS測(cè)量。2)高程控制測(cè)量(1)線路的高程控制宜采用光電測(cè)距三角高程測(cè)量，與導(dǎo)線測(cè)量合并進(jìn)行，并應(yīng)在長(zhǎng)度不大于30km處與國(guó)家或其他控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)。線路的高程控制可采用GPS測(cè)量。(2)穿(跨)越和隧道的高程控制，采用光電測(cè)距三角高程與導(dǎo)線測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，也可采用GPS測(cè)量。(3)站址高程控制采用五等光電測(cè)距三角高程，也可采用GPS測(cè)量。3)中線轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)量由于邊長(zhǎng)太短或不便測(cè)量而未納人導(dǎo)線的中線轉(zhuǎn)點(diǎn)，可采用極坐標(biāo)法、全站儀直測(cè)坐標(biāo)或GPSRTK等方法進(jìn)行測(cè)量。4)地形圖測(cè)繪(1)線路帶狀地形圖測(cè)繪可采用全站儀數(shù)字化測(cè)圖、經(jīng)緯儀和小平板聯(lián)合測(cè)量、平板儀測(cè)圖、GPSRTK測(cè)量等方法。(2)穿(跨)越和隧道地形圖測(cè)繪。陸上地形圖測(cè)繪與線路帶狀地形圖測(cè)繪方法相同；水下地形圖測(cè)繪，測(cè)深點(diǎn)的位置可采用交會(huì)法、極坐標(biāo)法、斷面索法、平板儀與經(jīng)緯儀聯(lián)合前方交會(huì)法、GPSRTK等，測(cè)深工具可用測(cè)深儀、測(cè)深錘或測(cè)深桿等。(3)站址地形圖測(cè)繪與前相同。5)斷面測(cè)量可采用全站儀或視距法測(cè)定斷面點(diǎn)的坐標(biāo)和高程或距離和高程。也可采用GPSRTK直接測(cè)量斷面點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。4．工程測(cè)量新技術(shù)應(yīng)用工程測(cè)量有著悠久的歷史，近20年來(lái)，隨著測(cè)繪科技的發(fā)展，工程測(cè)量技術(shù)發(fā)生了深刻變化，并取得了很大的成就。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)、空間技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，測(cè)繪科技本身的進(jìn)步，如“3S”技術(shù)的興起，即遙感RS(RemoteSensing)、地理信息系統(tǒng)GIS(Ge—ographicalInformationSystem)、全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)，“4D”技術(shù)的應(yīng)用，即數(shù)字高程模型DEM(DigitalElevationModel)、數(shù)字正射影像圖DOM(DigitalOrthophotoMap)、數(shù)字柵格地圖DRG(DigitalRastorGraphic)、數(shù)字線劃圖DLG(DigitalLineGraphic)，為工程測(cè)量技術(shù)進(jìn)步提供了新的方法和手段。1)先進(jìn)的地面測(cè)量?jī)x器在工程測(cè)量中的應(yīng)用光電測(cè)距儀、精密測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、電子水準(zhǔn)儀等新儀器的出現(xiàn)，為工程測(cè)量向現(xiàn)代化、自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，改變了傳統(tǒng)的工程控制網(wǎng)布網(wǎng)、地形測(cè)量等的測(cè)量方法。電子經(jīng)緯儀和全站儀的應(yīng)用，是地面測(cè)量技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。全站儀測(cè)量可以利用電子手簿和PC卡、IC卡等把野外測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄下來(lái)，通過(guò)接口設(shè)備傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，利用“人機(jī)交互，方式進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理和圖形編輯，還可以把微機(jī)控制的跟蹤設(shè)備加到全站儀上，能對(duì)一系列目標(biāo)自動(dòng)測(cè)量，即所謂“測(cè)地機(jī)器人”或“電子平板”野外直接圖形編輯，為測(cè)圖向數(shù)字化發(fā)展開(kāi)辟了道路。。2)攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用4攝影測(cè)量技術(shù)經(jīng)歷了模擬測(cè)量、解析攝影測(cè)量階段后現(xiàn)已發(fā)展到數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的實(shí)用階段。航空攝影測(cè)量是進(jìn)行大型線路工程測(cè)量的主要方法和手段。航空像片在選線中起著重要的作用，如在西氣東輸管道工程、瓊深輸氣管線工程等線路的選擇中都得到了應(yīng)用。3)遙感技術(shù)的應(yīng)用衛(wèi)星遙感的興起、空間分辨率的民用化，帶動(dòng)了遙感技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在分辨率已到達(dá)分米級(jí)，從而可為工程提供具有航空攝影測(cè)量成像質(zhì)量的高分辨率圖片。這種圖片實(shí)時(shí)地展示了地貌、地質(zhì)的變化，如地震、火山、荒漠、土地退化等的實(shí)時(shí)變化，這都為管線走向的確定、安全運(yùn)營(yíng)起到重要的作用。遙感技術(shù)在西部原油管道、俄中輸氣管道、西氣東輸管道工程都得到了廣泛的應(yīng)用。4)GPS技術(shù)的應(yīng)用20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測(cè)繪定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。長(zhǎng)期以來(lái)用測(cè)角、測(cè)距、測(cè)水準(zhǔn)為主體的常規(guī)地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的高速度、高效率、、高精度的GPS技術(shù)所代替。中國(guó)GPS技術(shù)的應(yīng)用已深入各個(gè)領(lǐng)域。線路工程測(cè)量中用GPS進(jìn)行控制測(cè)量、中線測(cè)量、地形測(cè)量、斷面測(cè)量已經(jīng)成熟地得到應(yīng)用。5)GIS技術(shù)的應(yīng)用利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)或GIS技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)或信息系統(tǒng)，如管線數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于檢索分析、分發(fā)和利用，實(shí)現(xiàn)管線建設(shè)和營(yíng)運(yùn)的管理、服務(wù)的科學(xué)化、現(xiàn)代化。新發(fā)展的三維可視地理信息系統(tǒng)更是展現(xiàn)了誘人的應(yīng)用前景，該系統(tǒng)將可視現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了高度的集成，真正做到“所見(jiàn)即所得”。利用該系統(tǒng)可方便地確定線路，生成各種圖件，進(jìn)行開(kāi)挖與回填分析、土方量計(jì)算等。概念三管道敷設(shè)一、管道敷設(shè)方式的確定1.埋地敷設(shè)1)埋深要求管道埋深是指管頂至地面覆土深度。管道的最小埋深是根據(jù)地區(qū)級(jí)別、農(nóng)田耕作深度、地面負(fù)荷對(duì)管道的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響等因素綜合考慮決定。一般最小埋深要求見(jiàn)表6—3—1。表6—3—1埋地管線最小埋深要求（m）2)管溝管溝截面形狀和尺寸大小根據(jù)地質(zhì)條件、施工方法和管徑大小決定。當(dāng)管溝深度小于3m時(shí)，管溝底寬按下式確定：B=D+C式中B－溝底寬度，m；D－鋼管的結(jié)構(gòu)外徑，m；C－溝底加寬裕量(按表6—3—2確定)，m。管溝邊坡坡度應(yīng)根據(jù)土壤類(lèi)別和物理力學(xué)性質(zhì)(如粘聚力、內(nèi)摩擦角、濕度、容重等)確定。當(dāng)無(wú)上述土壤物理力學(xué)性質(zhì)資料時(shí)，對(duì)土壤構(gòu)造均勻、無(wú)地下水、水文地質(zhì)條件良好、深度不大于5m，且不加支撐的管溝，其邊坡可按表6—3—3確定。深度超過(guò)5m的管溝，可將邊坡放緩或加筑平臺(tái)。表6—3—2溝底加寬裕量（m）注：(1)當(dāng)采用機(jī)械開(kāi)挖管溝時(shí)，計(jì)算的溝底寬度小于挖斗寬度時(shí)，溝底寬度按挖斗寬度計(jì)算；表6—3—3深度5m以?xún)?nèi)管溝最陡邊坡坡度（m）管溝斷面形狀一般選用倒梯形斷面，當(dāng)深度較大，或土壤較松散時(shí)可選用下部為矩形上部為梯形的混合斷面管溝。管溝斷面形狀一般由施工單位根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)自行確定，以保證施工安全為原則。3)管溝基礎(chǔ)處理一般土方地區(qū)，管溝底鏟平夯實(shí)即可。在巖石、礫石區(qū)地區(qū)的管溝，溝底應(yīng)比設(shè)計(jì)深度超挖0．2m，用細(xì)土或砂將超深部分鋪上墊層，平整后才允許管道下溝。如遇管溝底為建筑垃圾等腐蝕性較強(qiáng)的填方地段，溝底基礎(chǔ)需換土夯實(shí)；在自重濕陷性黃土地區(qū)的斜坡、陡坎地段，為了防止雨水滲入溝底造成溝底沉陷，需采用2：8(體積比)灰土進(jìn)行溝底基礎(chǔ)處理。4)管溝回填管道下溝后，應(yīng)保證與溝底相接觸。管底至管頂以上0.3m范圍內(nèi)，回填土中不得有塊石、碎石等，以免損傷防腐層?；靥钔翍?yīng)夯實(shí)，其夯實(shí)相對(duì)密度應(yīng)大于0.9。回填土高度應(yīng)高出地面0.3m，讓其日后自然沉陷，避免沿管溝形成低洼地帶而積水。5)土堤敷設(shè)土堤敷設(shè)是在不宜開(kāi)挖管溝或開(kāi)挖不足的地段，在地面筑土堤以保證管道的覆土深度。輸氣管線一般無(wú)保溫要求，不推薦大段的筑土堤敷設(shè)方式。但在局部黃土深溝、巖石斜坡段、沼澤地區(qū)也有采用筑堤敷設(shè)方式，目的是減小管線安裝工程量和土石方工程量。2．架空敷設(shè)架空敷設(shè)的管架高度應(yīng)根據(jù)使用要求確定。一般以不妨礙交通，便于檢修為原則，通常管底至地面凈空高度應(yīng)符合表6—3—4的規(guī)定。表6—3—4輸氣管架最低高度規(guī)定常用輸氣管支架有鋼支架、鋼筋混凝土支架和管墩，根據(jù)不同高度、位置和受力狀況經(jīng)計(jì)算后確定。二、不良地質(zhì)區(qū)段的管道敷設(shè)1、淤泥質(zhì)軟土凡天然含水量大于液限，孔隙比大于1.0且小于1.5的軟土稱(chēng)淤泥質(zhì)軟土。淤泥質(zhì)軟土是在靜水或流速很低的流水條件下沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成的。它的特性是強(qiáng)度低(0.01～0.04MPa)、壓縮性高、變形大。含水量大的還具有觸變性和流塑性。沼澤、淤泥漫灘、水稻田等都屬于淤泥質(zhì)軟土。淤泥質(zhì)軟土在四川和江蘇、浙江一帶廣泛分布。在淤泥質(zhì)軟土地段，由于地面承載力低，施工機(jī)具通行困難；管道建成經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，會(huì)改變?cè)瓉?lái)位置(沉陷或上浮)，使管道產(chǎn)生附加軸向應(yīng)力，嚴(yán)重的甚至造成管線斷裂。四川天然氣管道在“爛泥田”中多次發(fā)生漂出水面，造成管道變形，妨礙農(nóng)民耕種。根據(jù)淤泥質(zhì)軟土的承載能力，可分為三種類(lèi)型：I型是對(duì)地壓力0.02～0.03MPa的施工機(jī)具能來(lái)回行走的；Ⅱ型是對(duì)地壓力不超過(guò)0.01MPa的施工機(jī)具能超作和行走的；Ⅲ型就是施工機(jī)具無(wú)法行走的。常用施工機(jī)具接地比壓數(shù)據(jù)見(jiàn)表6—3—5。表6—3—5常用施工機(jī)具接地比壓淤泥質(zhì)軟土地區(qū)管道敷設(shè)應(yīng)防止管道下沉或上浮，為施工和管理創(chuàng)造必要條件，使施工機(jī)具能順利通行。由于淤泥質(zhì)軟土的承載能力是隨土的含水量而變化的，含水量越少，土的承載能力愈高。因此，在有條件排水的地方，應(yīng)首先挖明溝排水，盡量降低地下水位和土的含水量，提高土的承載能力四川水稻田施工大都選擇在秋收以后，采取挖溝排水的方法施工。在無(wú)排水條件的地方應(yīng)選擇含水量和地下水位最低的季節(jié)施工。在北方也可選擇在地表封凍，地面承載力高，施工機(jī)具能順利通行的季節(jié)施工。淤泥質(zhì)軟土地區(qū)敷管的工程措施主要是改善土層結(jié)構(gòu)，提高地基承載能力，常用方法是：(1)在軟土不太厚的情況下(小于2m)應(yīng)將軟濕土全部清除，將管道埋設(shè)在較硬的土層上。(2)換土，在軟濕土較厚而無(wú)法清除時(shí)，采用砂、礫石、塊石或礦渣等換土，加強(qiáng)地基。(3)用砂加固軟土，在I、Ⅱ型淤泥質(zhì)軟土區(qū)采用砂樁固土，使土壤承載力增大到0.1～0.2MPa，可以大大減少管線的沉降量。(4)在Ⅲ型淤泥質(zhì)軟土地區(qū)，可采用在地面鋪總厚度為15～25cm的蘆葦、樹(shù)枝、竹片等，每應(yīng)相互交叉90。，然后在上面填土，用拖拉機(jī)壓實(shí)，形成一條承載力較大的管線帶，將管線埋沒(méi)在堤中。在流塑性較強(qiáng)的淤泥質(zhì)軟土地段，地表有水地段，還應(yīng)防止管線飄浮，可采用以下方法行穩(wěn)管：(1)螺旋錨固器穩(wěn)管；(2)鉆孔配筋灌注樁固定穩(wěn)管；(3)土工布?jí)褐胤€(wěn)管；(4)現(xiàn)澆混凝土壓重穩(wěn)管；(5)壓重塊穩(wěn)管。上述敷設(shè)方案的選擇，應(yīng)根據(jù)土的承載能力、管線允許沉降量，結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧蟻?lái)源經(jīng)計(jì)算分析確定。2．沙漠地區(qū)(1)摸清沙漠自然規(guī)律，減少風(fēng)沙危害：在沙漠地區(qū)進(jìn)行管道建設(shè)，首先應(yīng)弄清楚沙漠的自然規(guī)律、沙漠成因、風(fēng)沙季節(jié)、沙暴強(qiáng)度、主導(dǎo)風(fēng)向、沙丘移動(dòng)方向和運(yùn)移度、起伏度、沙土厚度等。(2)選擇有利地形：沙漠中的線路走向應(yīng)盡可能與主導(dǎo)風(fēng)向一致，選擇植被較好的固定或半固定沙丘，或沿古河道“走廊式”地帶和沙壟間、沙丘間的背風(fēng)低地，以減少風(fēng)力的作用。(3)在移動(dòng)沙丘地段應(yīng)盡量減少管線在移動(dòng)沙丘段的長(zhǎng)度，并應(yīng)將線路選定在該移動(dòng)沙丘向風(fēng)一側(cè)。(4)在固定或半固定沙丘的管線施工應(yīng)盡量減少深挖，減少植被的破壞，防止流沙再起。(5)在流沙地段的管線兩側(cè)，當(dāng)年降雨量在100mm以上時(shí)，應(yīng)在施工期間采用植被設(shè)置沙障，如種植沙柳、沙蒿、沙槐、沙棘、沙打旺、檸條等深根耐旱型易生草木防風(fēng)固沙。(6)選擇風(fēng)沙危害較小的季節(jié)施工，配置適用于沙漠地區(qū)的運(yùn)輸和施工機(jī)具，以縮短施工周期。3．凍土(1)線路走向應(yīng)盡量選擇在不凍脹或凍脹性較弱的地區(qū)。(2)管線走向應(yīng)選擇地勢(shì)高、地下水位低、土壤含水量低、地表排水良好的地段。(3)在永凍土地區(qū)，管道埋設(shè)后應(yīng)保持凍土的凍結(jié)狀況，減少擾動(dòng)。(4)合理選擇凍土地區(qū)天然氣管道的埋深。(5)采用管底基礎(chǔ)換土處理，消除凍脹。4．濕陷性黃土地區(qū)(1)消除黃土濕陷性。采用樁基、深基礎(chǔ)或基礎(chǔ)處理的方法消除黃土的濕陷性。(2)防水措施。做好排水、防滲漏等措施，使具有濕陷性的黃土不構(gòu)成濕陷發(fā)生的條件。(3)結(jié)構(gòu)措施。使建構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)能適應(yīng)黃土濕陷的條件，保證安全。5．高烈度地震區(qū)(1)選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地，選擇地勢(shì)平坦、開(kāi)闊、地形變化小的地區(qū)，避開(kāi)陡坡、峽谷、孤立山丘等地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定的場(chǎng)地。(2)在地震烈度7度及其以上的地區(qū)，輸氣管線應(yīng)遠(yuǎn)離人口稠密區(qū)和重要工礦企業(yè)，并在其兩側(cè)設(shè)置緊急切斷閥，以減少地震后次生災(zāi)害的影響和迅速搶修恢復(fù)供氣。(3)盡量減少架空敷設(shè)，盡量降低架設(shè)高度，提高管線移體的柔性。(4)在軟土地區(qū)，宜采用粗砂或碎石土進(jìn)行回填，盡量減少地震時(shí)土的變形量。(5)管線穿過(guò)活動(dòng)斷層時(shí)可采用如下措施：①當(dāng)管道所通過(guò)的斷層預(yù)期會(huì)產(chǎn)生很大的位移時(shí)，宜采用地上敷設(shè)并覆土保護(hù)。②選擇合適的通過(guò)方向，盡量減少管線受壓縮，在通過(guò)逆沖活動(dòng)斷層時(shí)應(yīng)斜交。③選用延性大的管材，增加管道壁厚。④在斷層過(guò)渡帶內(nèi)不得改變管徑和壁厚，不得設(shè)置三通、閥門(mén)和固定墩等限制管子位移的設(shè)施。(6)管線通過(guò)沙土液化區(qū)時(shí)，應(yīng)采用粘土、細(xì)礫石土等非液化土回填；管線直徑較大，地震使土液化后可能使管線上浮的需采用混凝土加重、抗浮樁等抗浮措施，穩(wěn)定管線，防止變形和斷裂。(7)管線通過(guò)河流、溝渠、陡坎等地形變化劇烈的地方，管線應(yīng)降坡，其坡角一般不大于30°，以防止彎頭角度太大，地震時(shí)管線變形破壞。(8)管線通過(guò)活動(dòng)斷裂帶的焊口應(yīng)進(jìn)行100％X射線和100％超聲波檢查。以上措施應(yīng)結(jié)合工程具體情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析后確定選用。概念四管道穿、跨越一、河流穿越1．穿越工程設(shè)計(jì)內(nèi)容穿越工程設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、收集資料、選擇穿越位置；根據(jù)穿越斷面處的水文、工程地質(zhì)和工程建設(shè)條件，進(jìn)行穿越方式優(yōu)選、確定管身結(jié)構(gòu)、穩(wěn)管方法、管道防腐結(jié)構(gòu)、施工方法等，提出堤岸保護(hù)措施；繪制穿越河段平面圖和穿越軸線處縱斷面圖，特殊的大型及特大型河流還需進(jìn)行穿越斷面勘察優(yōu)選。2．穿越位置選擇穿越點(diǎn)的選擇應(yīng)考慮線路總的走向、穿越河段和河床的地形地貌、水文和工程地質(zhì)自然條件，以及不同施工方法的施工條件要求。一般來(lái)說(shuō)，穿越點(diǎn)宜選擇在河道順直、河岸基本對(duì)稱(chēng)、河床平坦穩(wěn)定、水流平緩、兩岸漫灘寬闊、河床地質(zhì)構(gòu)成相對(duì)單一及地震地質(zhì)條件較好的河段；穿越位置不宜選擇在河道變遷劇烈、沖淤變化較大、河床窄而深，以及港口、船泊拋錨區(qū)。選擇穿越點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遵守國(guó)家水法、河道及航道有關(guān)管理?xiàng)l例，距河道上的已有及規(guī)劃的建(構(gòu))筑物如水庫(kù)及橋梁應(yīng)有一定安全距離，例如距離大、中型橋梁(多孔跨徑總長(zhǎng)大于30m)應(yīng)大于100m，距中、小型橋梁應(yīng)大于50m。3．管道敷設(shè)方式20世紀(jì)60年代初，四川開(kāi)始大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用天然氣時(shí)，管道河流穿越的敷設(shè)方式主要有無(wú)海裸露敷設(shè)和大開(kāi)挖溝埋敷設(shè)。自從20世紀(jì)80年代中期，引進(jìn)了美國(guó)RB一5型水平定向鉆機(jī)進(jìn)行黃河第一次穿越以來(lái)，在中國(guó)油氣管道穿越河流的工程設(shè)計(jì)中，開(kāi)始采用定向鉆進(jìn)行管道施工敷設(shè)，隨后又在20世紀(jì)90年代末期在四川氣田瀘州長(zhǎng)江有了第一條天然氣水下管道基巖隧道敷設(shè)，21世紀(jì)初在西氣東輸管道工程、陜京二線工程和忠縣一武漢輸氣管道工程中采用了頂管法和盾構(gòu)法敷設(shè)，這樣水下天然氣管道敷設(shè)就有了適應(yīng)不同地層結(jié)構(gòu)和地形條件及工期要求的各種單一方法或混合敷設(shè)方法，雖然后來(lái)發(fā)展的幾種非開(kāi)挖方法避免了水流對(duì)管道的直接沖刷影響，但它們的施工機(jī)具對(duì)地層結(jié)構(gòu)也有各自適應(yīng)條件的不同要求，如定向鉆就對(duì)硬質(zhì)巖石、流沙和大粒徑卵石地層難以適應(yīng)。1)裸露敷設(shè)裸露敷設(shè)適用于兩岸漫灘開(kāi)闊、河道平坦寬淺、流速較小、有較大承載力的穩(wěn)定的基巖河床、卵石河床或粘性土河床。裸露敷設(shè)的管道一般采用厚壁管、復(fù)壁管、組裝式加重塊、馬鞍形壓重塊或石籠等方法來(lái)提高設(shè)計(jì)比重進(jìn)行穩(wěn)管。裸露敷設(shè)不需挖溝設(shè)備，施工速度快、投資最省、環(huán)境影響最小。缺點(diǎn)是管道直接受水力沖刷，如設(shè)計(jì)的穩(wěn)管結(jié)構(gòu)不合理，則會(huì)因水流直接沖刷引起管段振動(dòng)、彎曲、懸空等造成斷裂。另外，在淺灘處石籠穩(wěn)管可能會(huì)影響通航，水流夾帶泥沙沖蝕也可能造成防腐層破壞、管壁減薄使管線斷裂。因此，裸露敷設(shè)大多只用在水流速度較低、河床穩(wěn)定、不通航的中小型水域上的小口徑管線或臨時(shí)管線上。2)水下溝埋敷設(shè)水下溝埋敷設(shè)是利用一些專(zhuān)用或可以用來(lái)進(jìn)行水下挖溝的設(shè)備和機(jī)具，在河床上挖出一條水下管溝，將管線埋設(shè)在管溝內(nèi)，稱(chēng)大開(kāi)挖溝埋敷設(shè)。開(kāi)挖管溝的機(jī)具伺化’伲胎或簡(jiǎn)易挖泥設(shè)備、長(zhǎng)臂挖機(jī)、氣舉和拉鏟等，在砂礫石河床開(kāi)溝時(shí)，可采用能產(chǎn)生氣舉或吸揚(yáng)砂石的高壓大排量水力氣舉設(shè)備或鏈斗式、吸揚(yáng)式挖泥船。對(duì)于中小型河流或冬季水流量很小的水下穿越也可采用截流、圍堰法斷流或?qū)Я魇┕?，將水下工程變?yōu)殛懮鲜┕ぃ萌斯ら_(kāi)溝或單斗挖溝機(jī)和推土機(jī)開(kāi)溝。結(jié)構(gòu)比較致密的地層，也可先采用松動(dòng)爆破后，再按上述方法進(jìn)行開(kāi)挖。3)定向鉆從1985年中國(guó)引進(jìn)第一臺(tái)RB－5型鉆機(jī)穿越黃河以來(lái)，定向鉆由于它具有不影響通航、不破壞堤壩、投資較省、施工期較短、管道敷設(shè)層位不易被水流沖刷等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前一種管道穿越的常用水下敷設(shè)方法。該方法適宜于航運(yùn)繁忙、水域較寬、流量流速較大、沖刷較深、河流變遷劇烈的水域，但一般適宜地質(zhì)層位為粘土、粉質(zhì)粘土、軟塑粘土、粉砂、細(xì)砂、中砂及軟巖等。定向鉆不適宜在流砂層、粗砂層、粒徑大于10cm、含量高于25%的卵(礫)石層，以及中、硬質(zhì)巖層中施工。施工時(shí)，該方法是鉆孔和管段組裝同時(shí)進(jìn)行，即在水域一側(cè)組裝好鉆機(jī)，鉆桿一般以9°～12°的入土角入土，沿設(shè)計(jì)的曲線軌跡鉆導(dǎo)向孔，從對(duì)岸側(cè)以4°～8°出土；同時(shí)，管道在鉆桿出土端一側(cè)進(jìn)行組裝、試壓、防腐。一般情況下，當(dāng)管徑大于400mm時(shí)，管徑每增加150mm就增加一次預(yù)擴(kuò)孔，最后一次擴(kuò)孔的同時(shí)，將檢驗(yàn)防腐合格的管段在大于回拖管道直徑200～300mm的擴(kuò)孔中進(jìn)行回拖。雖然目前已有工程采用三段連接回拖，但有場(chǎng)地條件地方，還應(yīng)盡量采用一次回拖，回拖中間少停頓，否則孔內(nèi)鉆井液壓力降低，鉆成的孔容易塌方，鉆井液不流動(dòng)，沙子沉淀，把管子粘住。定向鉆鉆孔和擴(kuò)孔回拖見(jiàn)圖6—4—1和圖6—4—12。圖6－4－1定向鉆孔示意圖圖6－4－2定向鉆預(yù)擴(kuò)孔示意圖定向鉆穿越施工能否順利進(jìn)行，除了按規(guī)程操作和鉆井液最佳配比外，地質(zhì)報(bào)告的準(zhǔn)確性、地層結(jié)構(gòu)的土質(zhì)差別和均勻性等對(duì)定向鉆穿越順利與否影響很大。4)頂管管道采用頂管法敷設(shè)是利用千斤頂或頂管機(jī)及其配套設(shè)備在地下進(jìn)行，方法是將預(yù)制鋼筋混凝土管節(jié)或鋼制管節(jié)作為套管通道，從水域一側(cè)的工作井內(nèi)由大噸位液壓油缸一節(jié)接一節(jié)按照設(shè)計(jì)軌跡推進(jìn)延伸來(lái)實(shí)現(xiàn)，天然氣管道再在套管內(nèi)或工作井內(nèi)進(jìn)行安裝，機(jī)頭從另一側(cè)的接收井取出。頂管機(jī)的結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)機(jī)十分相似，只是沒(méi)有盾構(gòu)機(jī)的環(huán)片安裝、盾尾密封和盾構(gòu)推進(jìn)油缸設(shè)備。等。如對(duì)于粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地層常采用泥水平衡式頂管工具頭，其原理是將工具頭正面的土體經(jīng)網(wǎng)格分割擠壓后進(jìn)入泥水倉(cāng)，由泥水倉(cāng)高壓水槍破碎沖成泥水，再用管子排到地面泥漿池，土體破碎被水帶走后的空間被推進(jìn)的套管填充。套管與土體間隙用減阻泥漿邊頂進(jìn)邊壓漿，這樣既起了潤(rùn)滑減少頂力作用，又平衡了地下水壓力。頂管法一般適宜于土質(zhì)較軟的地層結(jié)構(gòu)河床。由于受頂力和工具管材料強(qiáng)度限制，頂進(jìn)的長(zhǎng)度和管徑的能力有限，太長(zhǎng)還需要加液壓中繼間。有的頂進(jìn)套管還需作防腐和二次襯砌處理。由于頂管法投入的設(shè)備相對(duì)較少，施工成本比盾構(gòu)法低，特別在軟土質(zhì)中頂進(jìn)效益較明顯。西氣東輸管道工程黃河穿越和忠縣一武漢輸氣管道紅花套長(zhǎng)江穿越等工程就采用了單獨(dú)頂管或與盾構(gòu)、定向鉆和大開(kāi)挖互相結(jié)合的管道施工敷設(shè)方法。該方法對(duì)地層結(jié)構(gòu)有一定要求，變化不要太劇烈，土層盡量單一完整，以免偏離頂進(jìn)曲線，頂進(jìn)管節(jié)截面也不宜太大，施工安全措施包括通風(fēng)、照明、防治水和糾偏等要求較高河流穿越頂管原理見(jiàn)圖6—4—3。圖6－4－3頂管原理示意圖5)盾構(gòu)管道在盾構(gòu)法掘進(jìn)的隧道中敷設(shè)也是一種常用的管道過(guò)江方式。盾構(gòu)法隧道的基本原理是用一件有形的鋼質(zhì)組件沿隧道設(shè)計(jì)軸線開(kāi)挖土體而向前推進(jìn)(圖6—4—4)。圖6－4－4盾構(gòu)機(jī)示意圖在初步或最終隧道襯砌建成前，主要起防護(hù)開(kāi)挖出的土體、保證作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備安全的作用，這個(gè)鋼質(zhì)組件被稱(chēng)為盾構(gòu)。盾構(gòu)另一個(gè)作用是能夠承受來(lái)自地層的壓力，防止地下水或流沙的侵入。盾構(gòu)法是以盾構(gòu)這種機(jī)械在地面以下暗挖隧道的一種方法。按控制機(jī)理劃分盾構(gòu)也可分為泥水平衡式、土壓平衡式和氣壓平衡式等幾種類(lèi)型。機(jī)頭前端設(shè)置有開(kāi)挖土體的大刀盤(pán)，大刀盤(pán)后設(shè)有既防前部泥水進(jìn)入又可自動(dòng)平衡地層壓力的加壓倉(cāng)。機(jī)體中有推進(jìn)用千斤頂，機(jī)尾有環(huán)片拼裝機(jī)。盾構(gòu)每推進(jìn)一段距離，在盾尾支護(hù)下就拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)片外圍空隙加壓擠注水泥砂漿固接，防止隧道和地面下沉。盾構(gòu)法優(yōu)點(diǎn)：在盾構(gòu)支護(hù)下進(jìn)行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航運(yùn)、潮汐、季節(jié)影響；盾構(gòu)的推進(jìn)、出土、襯砌拼裝等可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化和施工遠(yuǎn)程控制信息化，施工勞動(dòng)強(qiáng)度較低；相對(duì)來(lái)說(shuō)能適應(yīng)不同地層結(jié)構(gòu)、施工距離長(zhǎng)、糾偏能力強(qiáng)、掘進(jìn)曲線靈活、施工安全性高；地面人文自然景觀受到良好的保護(hù)，周?chē)h(huán)境不受盾構(gòu)施工干擾。二、跨越工程輸氣管線線路需通過(guò)天然或人工障礙時(shí)，根據(jù)自然條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可選擇穿越或跨越方式通過(guò)。一般來(lái)說(shuō)，管道跨越工程投資較大，施工較為復(fù)雜，工期長(zhǎng)，維修及運(yùn)營(yíng)管理的工作量大，因此，管線應(yīng)優(yōu)先采用穿越形式通過(guò)。但是當(dāng)遇到山谷性河流、峽谷，兩岸陡峭、河床窄，河水流速大河床穩(wěn)定性差平原性河流淤積物太厚、河床變化劇烈；或小型人工溝渠，鐵路公路不適宜穿越通過(guò)的地段，可采用跨越方式通過(guò)。1．跨越位置選擇應(yīng)遵循的原則(1)跨越點(diǎn)應(yīng)選在河流的直線部分。因?yàn)樵诤恿鞯闹本€部分，水流對(duì)河床及河岸沖刷較少；水流流向比較穩(wěn)定，跨越工程的墩臺(tái)基礎(chǔ)受漂流物的撞擊機(jī)會(huì)較少。(2)跨越點(diǎn)應(yīng)在河流與其支流匯合處的下游，避免將跨越設(shè)置在支流出口和推移質(zhì)泥沙沉積帶的不良地質(zhì)區(qū)域。(3)跨越點(diǎn)應(yīng)選在河道寬度較小，遠(yuǎn)離上游壩閘及可能發(fā)生冰塞和筏運(yùn)壅阻的地段。(4)跨越點(diǎn)必須在河流歷史上無(wú)變遷的地段。(5)跨越工程的墩臺(tái)基礎(chǔ)應(yīng)在巖層穩(wěn)定，無(wú)風(fēng)化、錯(cuò)動(dòng)、破碎的地質(zhì)良好地段。必須避開(kāi)坡積層滑動(dòng)或沉陷地區(qū)、洪積層分選不良及夾層地區(qū)、沖積層含有大量有機(jī)混合物的淤泥地區(qū)。(6)跨越點(diǎn)附近不應(yīng)有稠密的居民點(diǎn)。(7)跨越點(diǎn)附近應(yīng)有施工組裝場(chǎng)地或有較為方便的交通運(yùn)輸條件，以便施工和今后維修。2．對(duì)勘察測(cè)量的要求跨越工程對(duì)勘察測(cè)量的要求與穿越工程在河流斷面測(cè)量、河流水文地質(zhì)勘察等方面基本相同。由于跨越管道是架設(shè)在支墩之上，裸露在空中，對(duì)氣象資料和支墩基礎(chǔ)的工程地質(zhì)條件有更詳盡的要求，主要為：(1)跨越點(diǎn)所在地區(qū)氣象變化的一般規(guī)律和氣候特征、極端溫度、風(fēng)速、基本風(fēng)壓、主導(dǎo)風(fēng)向及頻率，積雪深度，最大凍土深度等。(2)跨越點(diǎn)所在地區(qū)地震烈度、地震動(dòng)峰值加速度以及地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值等。(3)跨越基礎(chǔ)的地質(zhì)概貌，河谷構(gòu)造特征，地層分布特征，有無(wú)液化層、不良地質(zhì)情況存在。須繪出地質(zhì)剖面圖和土質(zhì)分界線，確定地基承載能力和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)等。(4)跨越點(diǎn)位置最高最低流冰水位；封凍時(shí)最高水位、冰層厚度、冰塊最大尺寸、冰塊密度、流冰速度以及漂流物類(lèi)型、大小等。(5)跨越點(diǎn)位置的通航等級(jí)與通航高度。3．跨越結(jié)構(gòu)型式的選擇1)跨越結(jié)構(gòu)的種類(lèi)從目前已建成的天然氣管道跨越工程來(lái)說(shuō)，大致有下列幾種跨越結(jié)構(gòu)型式可供選擇。(1)梁式管橋；(2)寶蓋形剛架管橋；(3)單管拱管橋；(4)組合拱管橋；(5)吊架式管橋；(6)輕型托架式管橋；(7)桁架式管橋；(8)懸垂式管橋；(9)懸纜式管橋；(10)懸索式管橋；(11)斜拉索管橋；(12)斜拉索懸索組合管橋；(13)斜拉索吊架組合管橋；(14)懸索吊架組合管橋。2)跨越結(jié)構(gòu)型式的選擇方法(1)管道需跨越的小型河流、渠道、溪溝等其寬度在管道允許跨度范圍之內(nèi)時(shí)，應(yīng)首先采用梁式跨越結(jié)構(gòu)。若寬度超出管道允許跨度范圍但相差不大時(shí)，應(yīng)首先采用寶蓋形鋼架結(jié)構(gòu)，充分利用管道自身支承。(2)跨度較小，河床較淺，河床工程地質(zhì)狀況較為良好，常年水位與洪水位相差較大的河流可優(yōu)先采用吊架式跨越。(3)跨度較小且常年水位變化不大的中型河流一般可選用托架、桁架等幾種跨越結(jié)構(gòu)。托架結(jié)構(gòu)有材料較省、構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。(4)跨度較大的中型河流及某些大型河流其兩岸基巖埋深較淺，河谷狹窄的可首先采用拱形跨越。管拱跨越結(jié)構(gòu)有單管拱及組合拱兩大類(lèi)。管拱充分利用管道本身強(qiáng)度，用鋼量一般較小。(5)大型河流、深谷等不易砌筑墩臺(tái)基礎(chǔ)，以及臨時(shí)施工設(shè)施時(shí)可以選用懸索管橋、懸纜管橋和斜拉索管橋等跨越結(jié)構(gòu)。懸索管橋適合于大口徑管道的跨越。懸纜管橋的主要特點(diǎn)是輸氣管道與主纜索都呈拋物線形，采用等長(zhǎng)的吊桿(吊索)。塔架下部為鉸支座，當(dāng)管橋因溫度變化而引起膨脹收縮時(shí)，塔架能順管橋方向自由擺動(dòng)，調(diào)節(jié)兩邊纜索的內(nèi)力平衡。(6)隨著大口徑輸油氣管道的廣泛采用，對(duì)管道材質(zhì)以及焊接材料和技術(shù)的要求也不斷提高，為了保證管道的安全，在大型跨越結(jié)構(gòu)中，不應(yīng)再將管道作為整個(gè)跨越結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的一部分。在這種情況下，可采用斜拉索(或懸索)與吊架的組合形式。三、穿越鐵路公路1．穿越鐵路天然氣輸氣管道應(yīng)盡量避免和鐵路，特別是干線鐵路交叉。當(dāng)避不開(kāi)時(shí)，應(yīng)盡量采用穿越方式交叉(從鐵路路基下通過(guò))。當(dāng)條件許可時(shí)，也可采用跨越方式交叉。輸氣管線跨越鐵路時(shí)，管底至路軌頂?shù)木嚯x，電氣化鐵路不得小于11.0m，其他鐵路不得小于6.5m，穿越鐵路的一般要求如下：(1)穿越點(diǎn)應(yīng)選擇在鐵路區(qū)間直線段路堤下，路堤下應(yīng)排水良好，土質(zhì)均勻，地下水位低，有施工場(chǎng)地。穿越點(diǎn)不宜選在鐵路站區(qū)和道岔段內(nèi)，穿越電氣化鐵路不得選在回流電纜與鋼軌連接處。(2)穿越鐵路宜采用鋼筋混柔凝土套管頂管施工。當(dāng)不宜采用頂管施工時(shí)，也可采用修建專(zhuān)用橋涵，使管道從專(zhuān)用橋涵中通過(guò)。(3)穿越管線與鐵路宜垂直交叉，以縮短穿越段長(zhǎng)度。當(dāng)條件限制不能垂直交叉時(shí)允許斜交，但交角不得小于45°。(4)輸氣管穿越重要鐵路干線的兩側(cè)，宜設(shè)置截?cái)嚅y，以備事故時(shí)截?cái)喙苈贰?5)穿越鐵路的位置應(yīng)與鐵路管理部門(mén)協(xié)商同意后確定。2．穿越公路1)公路等級(jí)劃分根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01－2003)，公路等級(jí)分為“汽車(chē)專(zhuān)用公路”和“一般公路”兩類(lèi)。汽車(chē)專(zhuān)用公路又分高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路三個(gè)等級(jí)。汽車(chē)專(zhuān)用公路屬?lài)?guó)家重要交通干線，車(chē)流量大、路面寬度大、技術(shù)等級(jí)較高。一般公路又分為二、三、四級(jí)，其車(chē)流量、路面寬和技術(shù)等級(jí)和重要程度依序降低。2)穿越公路的一般要求輸氣管線穿越公路的一般要求與鐵路基本相同。高等級(jí)公路由于交通流量很大，不宜明挖施工，應(yīng)采用頂管方法施工。其余公路一般均可以明挖開(kāi)溝，埋設(shè)套管，將氣管敷設(shè)在套管內(nèi)，套管長(zhǎng)度伸出公路邊坡坡角外2m。縣鄉(xiāng)公路和機(jī)耕道，可采用直埋方式，不加套管。概念五補(bǔ)償器由于輸送介質(zhì)溫度的高低或周?chē)h(huán)境的影響，管道在安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度相差很大，必將引起管道長(zhǎng)度和直徑相應(yīng)的(膨脹或縮小)變化，當(dāng)溫度差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過(guò)管材的允許應(yīng)力時(shí)，使管予處于隨時(shí)有損壞或危險(xiǎn)狀態(tài)之下，因此必需在管路上安裝一定的裝置來(lái)使管予有伸縮的余地，這就是為熱脹或冷縮用的補(bǔ)償器。管道的補(bǔ)償器形式常用的有方形補(bǔ)償器、波形補(bǔ)償器、填料套筒式補(bǔ)償器三種。補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菍⒅惫艿婪殖扇舾梢欢ㄩL(zhǎng)度的管段，通常為30～40m一段，每段兩端用固定支架，中間用活動(dòng)支架。每段中間配有補(bǔ)償器，使該段管道的熱變形得以伸縮從而減小熱應(yīng)力的破壞。一、方形補(bǔ)償器的安裝方形補(bǔ)償器也稱(chēng)方脹力，是由四個(gè)90°的煨彎彎管組成，也可以用沖壓彎頭組成。幾何外形分為I—標(biāo)準(zhǔn)式(B=2A)、Ⅱ—等邊式(B=A)、Ⅲ一長(zhǎng)臂式(B=0.5A)、Ⅳ—小頂式(B=0)，其中以Ⅱ、Ⅲ型為最常用，如圖6－5－1所示。I型（BI型（B=2A）II型（B=A）III型（B=0.5A）IV型（B=0）圖6－5－1方型補(bǔ)償器的類(lèi)型方形補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)是制造安裝方便，熱補(bǔ)償量大，可用于各種壓力和溫度的條件2T，運(yùn)行可靠，一般不需要維修。缺點(diǎn)是外形尺寸大，占地面積較多，管徑較大時(shí)制作較費(fèi)工料，受熱變形后兩端管子易發(fā)生彎曲。當(dāng)補(bǔ)償器垂直安裝時(shí)，補(bǔ)償器內(nèi)如輸送的介質(zhì)是液體，應(yīng)在補(bǔ)償器的最高點(diǎn)裝排氣閥門(mén)；如輸送的介質(zhì)是氣體，應(yīng)在補(bǔ)償器的最低點(diǎn)裝疏水裝置。補(bǔ)償器兩側(cè)的第一個(gè)支架宜設(shè)置在距補(bǔ)償器彎頭的彎曲起點(diǎn)0.5～1m處，支架應(yīng)為活動(dòng)支架，不得設(shè)置導(dǎo)向支架。圖6－5－2方型補(bǔ)償器的焊縫位置1圖6－5－2方型補(bǔ)償器的焊縫位置1—水平臂2—彎直臂3—焊縫方形補(bǔ)償器組對(duì)時(shí)，應(yīng)在平地上拼接。組對(duì)時(shí)尺寸要正確，垂直部分長(zhǎng)度偏差不應(yīng)大干±l0mm，平面歪扭偏差不應(yīng)大于3mm/m，且不得大于10mm,彎頭角度必須是90°，否則會(huì)在安裝和運(yùn)行時(shí)造成困難，嚴(yán)重的在運(yùn)行時(shí)會(huì)造成橫向位移，使支架單邊受力，甚至發(fā)生管道脫離支架等現(xiàn)象。補(bǔ)償器一般為水平安裝管路有相同的坡度，而垂直臂應(yīng)保持水平，這樣如果管路停止使用，能使管內(nèi)剩水排盡。為了減少熱應(yīng)力和提高熱補(bǔ)償能力，方型補(bǔ)償器在制作時(shí)應(yīng)按4個(gè)90°彎頭加以制作(即自由狀態(tài))。到安裝時(shí)，必須對(duì)補(bǔ)償器進(jìn)行預(yù)拉伸，輸送熱介質(zhì)的管道需冷拉，輸送冷介質(zhì)的管道需冷壓，由于冷拉減少了補(bǔ)償器工作時(shí)的變形量，也就減少了補(bǔ)償器變形時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，如圖6－5－3所示。冷拉量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其允許偏差應(yīng)小于±10mm。圖6－5－3方形補(bǔ)償器預(yù)撐裝置1-拉桿2-短管3-調(diào)節(jié)螺絲4-蝶桿5-卡箍6-補(bǔ)償器1-拉桿2-短管3-調(diào)節(jié)螺絲4-蝶桿5-卡箍6-補(bǔ)償器補(bǔ)償器所能補(bǔ)償?shù)臒嶙冃畏Q(chēng)為補(bǔ)償值，它是標(biāo)志補(bǔ)償器熱補(bǔ)償能力的指標(biāo)，用△表示。最大伸縮能力△是指補(bǔ)償器在安裝時(shí)已預(yù)先撐開(kāi)或預(yù)先拉攏，否則伸縮能力只有△的一半，故當(dāng)補(bǔ)償器安裝到管路之前，應(yīng)將兩臂預(yù)撐或預(yù)拉，(即安裝狀態(tài))，以充分利用其補(bǔ)償能力，如圖6－5－4所示。圖6－5－5拉管器1-管子；2-對(duì)開(kāi)卡箍；3-墊環(huán)；4-雙頭螺栓；圖6－5－5拉管器1-管子；2-對(duì)開(kāi)卡箍；3-墊環(huán)；4-雙頭螺栓；5-環(huán)形墻焊凸角圖6－5－4方形補(bǔ)償器伸縮狀態(tài)1-自由狀態(tài)；2-安裝狀態(tài)；3-工作狀態(tài)二、波形補(bǔ)償器的安裝圖6－5－7波形補(bǔ)償器圖圖6－5－7波形補(bǔ)償器圖6－5－6補(bǔ)償器冷拉示意圖1—拉管器；2—千斤頂它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎不占空間地位，只發(fā)生軸向變形；缺點(diǎn)是制造比較困難，耐壓低。每個(gè)波的補(bǔ)償量只有5～20mm左右，補(bǔ)償器所受的應(yīng)力是兩頭大、中間小，而中部隨時(shí)有向側(cè)面變形的傾向，這種傾向隨著波的增多而愈趨嚴(yán)重，故此補(bǔ)償器的波一般為4個(gè)左右，最多不超過(guò)6個(gè)。波形補(bǔ)償器管口的周長(zhǎng)允許偏差；公稱(chēng)直徑大于l000mm為±6mm，小于或等于1000mm為±4mm，波頂直徑偏差為±5mm。波形補(bǔ)償器按波節(jié)結(jié)構(gòu)可分為帶套筒和不帶套筒兩種型式，因此，安裝時(shí)應(yīng)注意方向性，內(nèi)套管有焊縫的一端在水平管路上應(yīng)迎介質(zhì)流向安裝，在垂直管路上應(yīng)置于上部，以防凝結(jié)水大量流入波節(jié)內(nèi)；水平安裝時(shí)如管道內(nèi)有凝結(jié)水，應(yīng)在每個(gè)端節(jié)下方安裝放水閥。波形補(bǔ)償器的預(yù)拉或預(yù)壓，應(yīng)當(dāng)在平地上進(jìn)行。作用力應(yīng)分2～3次逐漸增加，盡量保證波節(jié)的圓周面受力均勻。拉伸和壓縮應(yīng)根據(jù)介質(zhì)溫度和安裝環(huán)境溫度內(nèi)設(shè)計(jì)確定，實(shí)際拉伸和壓縮量的偏差應(yīng)小于設(shè)計(jì)補(bǔ)償量的10％。在吊裝時(shí)，不能將繩索綁扎在波節(jié)上，也不能將支撐件焊接在波節(jié)上。波形補(bǔ)償器應(yīng)嚴(yán)格按照管道中心線安裝，不得偏線，以免受壓時(shí)損壞。如設(shè)置臨時(shí)支架，待管道安裝固定后再加以拆除。在管路作水壓試驗(yàn)時(shí)，絕對(duì)不允許超過(guò)規(guī)定的試驗(yàn)壓力，以防止補(bǔ)償器過(guò)分拉長(zhǎng)而失去彈性，試壓時(shí)最好將波形補(bǔ)償器夾牢，不使其有拉長(zhǎng)的自由。三、填料式補(bǔ)償器安裝填料式補(bǔ)償器又稱(chēng)套筒式補(bǔ)償器，構(gòu)造形式有法蘭式、焊接式和螺紋式幾種。其構(gòu)造及作用說(shuō)明如下：插管其直徑與管路相同插入套管內(nèi)，在插管與套管間是填料，為了保證填料的密封性，填料壓蓋將其壓緊在壓緊環(huán)與支持環(huán)之間，在插管的尾端焊有防止脫出的卡環(huán)，與支持環(huán)以防止插管脫出套管的作用。補(bǔ)償器的加工材料應(yīng)相當(dāng)于管子的鋼號(hào)，里面的壓緊環(huán)和支承環(huán)則需根據(jù)介質(zhì)而定。填料通常采用浸油式及石墨粉的方形石棉繩(俗稱(chēng)黑鉛粉石棉盤(pán)根)。加裝填料時(shí)應(yīng)逐圈加裝、逐圈壓緊，各圈接口應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi)。套筒補(bǔ)償器主要在管徑較小、伸縮量較大而又受地位限制不可能安裝其它形式的補(bǔ)償器時(shí)而采用。其優(yōu)點(diǎn)是占地而積小，流體阻力小，伸縮量大，單向的伸縮可達(dá)200mm，雙向的伸縮可達(dá)400mm，缺點(diǎn)是軸向推力大，填料密封性不可靠，故只適用于直線管路上，尤其是定期更換填料很不方便，當(dāng)插管發(fā)生橫向位移后容易卡住失去自由伸縮作用。在化工管路中由于管道材料性質(zhì)的限制，如玻璃鋼管、陶瓷管、玻璃管等缺乏彈性而不容易制造方形和波形補(bǔ)償器時(shí)，填料式補(bǔ)償器仍被廣泛地利用著。安裝前，應(yīng)拆開(kāi)檢查內(nèi)部零件填料是否完整齊全符合要求。安裝時(shí)，填料式補(bǔ)償器應(yīng)按管道中心線安裝，不得偏斜，在靠近補(bǔ)償器的兩側(cè)，至少應(yīng)當(dāng)各有一個(gè)導(dǎo)向支架。使管道運(yùn)行時(shí)不至偏離中心線，以保證能自由伸縮。套筒補(bǔ)償器如圖6－5－8所示的伸縮范圍，是按介質(zhì)最高計(jì)算溫度同室外最低計(jì)算溫度之差計(jì)算的。按設(shè)計(jì)規(guī)定的安裝長(zhǎng)度并應(yīng)考慮氣溫變化，留有剩余的收縮量。剩余收縮量可按下式計(jì)算：式中S——插管與外殼檔圈間的安裝剩余收縮量(mm)S0——補(bǔ)償器的最大行程(mm)；t0——室外最低計(jì)算溫度(℃)；t1——補(bǔ)償器安裝時(shí)的氣溫(℃)，t2——介質(zhì)的最高計(jì)算溫度(℃)。圖6－5－8填料式補(bǔ)償器安裝剩余收縮量示意圖1圖6－5－8填料式補(bǔ)償器安裝剩余收縮量示意圖1—插管；2—安裝位置概念六天然氣輸氣管道置換投產(chǎn)技術(shù)一、置換隔離方式的選擇1．使用隔離介質(zhì)投產(chǎn)置換時(shí)不用隔離介質(zhì)，管道內(nèi)空氣與天然氣的混氣段中就有一段在爆炸極限內(nèi)(即天然氣在空氣中的體積百分比為5％～15％)，隨著置換的進(jìn)行，這個(gè)混氣段將越來(lái)越長(zhǎng)。如置換速度控制不當(dāng)，混氣段通過(guò)彎頭或沒(méi)有開(kāi)到位的閥門(mén)時(shí)，如果將管內(nèi)的石子或沙礫吹起，打到管壁上碰出火花，將會(huì)造成爆炸。當(dāng)然這種情況需要滿(mǎn)足很多條件，發(fā)生的幾率非常小，但也不是絕對(duì)不會(huì)發(fā)生的。因此，使用隔離介質(zhì)將管道內(nèi)空氣與天然氣隔開(kāi)是非常必要的。氮?dú)廨^廉價(jià)、易買(mǎi)到作為隔離介質(zhì)較為合適，現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)制氮車(chē)或液氮蒸發(fā)得到氮?dú)狻?．在隔離介質(zhì)前后使用清管器隔離使用隔離清管器的主要目的是要減少天然氣和氮?dú)?、氮?dú)夂涂諝獾幕鞖饬?。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確要求是在隔離介質(zhì)前還是隔離介質(zhì)后使用清管器隔離，對(duì)投產(chǎn)較早的天然氣管道，大部分都采用了有隔離球或隔離清管器的方案，并且是2個(gè)隔離清管器，即空氣與氮?dú)庵g、氮?dú)馀c天然氣之間各放置1個(gè)清管器。澀寧蘭管道東段213.8km采用了氣推氣的方法，西段715.8km采用2個(gè)隔離清管器的方法。一般認(rèn)為采用2個(gè)清管器隔離能減少混氣段，但從澀寧蘭線投產(chǎn)的實(shí)測(cè)結(jié)果來(lái)看，氣推氣方法的混氣量反而比采用2個(gè)隔離清管器的方法的混氣量小得多。西氣東輸管道和忠武管道投產(chǎn)置換采用了無(wú)隔離清管器的方法，均取得了很好的效果。不采用隔離清管器的理由如下：(1)大多數(shù)管道有較大的高程變化，實(shí)際操作中清管器運(yùn)行速度難以控制，清管器速度的變化造成混氣加快。(2)對(duì)于清管站間距離較長(zhǎng)的情況(200～300km)，清管器的皮碗易被過(guò)度磨損導(dǎo)致竄氣過(guò)多，速度減慢，甚至使清管器停留在管中。(3)由于清管器皮碗直徑的過(guò)盈，產(chǎn)生很大的摩擦阻力，清管器前后的壓差很大，更增大了清管器前后的竄氣量，因此會(huì)產(chǎn)生很大的混氣量，對(duì)高程變化較大的山地段更為嚴(yán)重。(4)清管器在通過(guò)彎頭時(shí)會(huì)造成竄氣，加快混氣速度。(5)采用清管器隔離，需要收、發(fā)清管器，耗用了大量投產(chǎn)置換時(shí)間，增加工作量的同時(shí)，還增加了不安全點(diǎn)。鑒于以上分析，不加清管器隔離的方法較佳。二、置換順序由于不同管道的具體情況不同，置換順序也應(yīng)根據(jù)下游要求或施工情況等靈活選擇，一般可綜合采用以下幾種順序。1．先管道、后場(chǎng)站這種置換順序的優(yōu)點(diǎn)是：可以提高置換速度，減少注氮量，使天然氣盡早到達(dá)末站。這種置換順序的缺點(diǎn)是：場(chǎng)站置換時(shí)需單獨(dú)注氮，會(huì)增加注氮點(diǎn)和注氮量。2．邊管道、邊場(chǎng)站這種置換順序的優(yōu)點(diǎn)是：線路和場(chǎng)站順序完成，不走回頭路。對(duì)暫時(shí)不具備投產(chǎn)條件的場(chǎng)站可以先不予考慮，待完工后進(jìn)行置換；對(duì)暫不投用的場(chǎng)站可只進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，不進(jìn)行天然氣置換。利用干線氮?dú)鈱⒀鼐€工藝場(chǎng)站置換，減小了已建成場(chǎng)站的危險(xiǎn)性，節(jié)省了場(chǎng)站單獨(dú)注氮的時(shí)間和費(fèi)用。這種置換順序的缺點(diǎn)是：由于要考慮場(chǎng)站置換所用時(shí)間，在計(jì)算注氮量和置換速度時(shí)要增加注氮量，以增加氮?dú)舛伍L(zhǎng)度，同時(shí)還要控制置換速度。以保證在氮?dú)舛瓮ㄟ^(guò)的過(guò)程中能夠?qū)?chǎng)站置換完畢。3．先干線、再支線這種置換順序的優(yōu)點(diǎn)是：條理清楚，人員可以集中使用，可以使天然氣盡早到達(dá)干線末站。這種置換順序的缺點(diǎn)是：干線置換完畢后，線路巡檢人員需返回去檢查支線，多走路程、浪費(fèi)時(shí)間。4．邊干線、邊支線這種置換順序的優(yōu)點(diǎn)是：可使整個(gè)管道的投產(chǎn)時(shí)間最短。這種置換順序的缺點(diǎn)是：線路安檢人員需用量大，上游進(jìn)氣計(jì)算復(fù)雜，支線首站需進(jìn)行流量分配。三、置換速度的選擇在投產(chǎn)置換過(guò)程中，置換速度越快混氣越少，反之則越多。也就是說(shuō)置換的速度越快就越可以少用氮?dú)?。但置換速度會(huì)受到許多因素的制約，主要制約因素有以下幾種。1．上游供氣能力的限制置換速度越快則要求上游氣體處理廠的供氣流量越大，當(dāng)天然氣推進(jìn)速度為5m,／s時(shí)，最小流量是3.5×104m3／h，最大流量是l2×104m3／h。當(dāng)天然氣推進(jìn)速度為8m／s時(shí)，最小流量是7.8×104m3／h，最大流量是95×104m3／h，要根據(jù)氣田的供氣能力選擇天然氣推進(jìn)速度。2．保證用純氮?dú)舛沃脫Q場(chǎng)站如果采用在置換管道的同時(shí)，利用管道中的氮?dú)鈱⑺?jīng)過(guò)的工藝場(chǎng)站也置換的方法，置換速度就不能過(guò)快，目的是保證在純氮?dú)舛瓮ㄟ^(guò)場(chǎng)站期間，將場(chǎng)站置換完畢。3．閥室放空系統(tǒng)置換過(guò)程中速度越快，下游背壓的增大速度就越快，為了保持背壓、保證置換速度，就必須在下游閥室進(jìn)行大量放空。由于閥室放空能力不同，過(guò)量放空有可能損壞放空系統(tǒng)。圖2管道入口輸氣量曲線圖圖1管道入口輸氣量曲線圖綜合考慮以上幾個(gè)方面，對(duì)不同管道要進(jìn)行具體分析，建議置換速度控制在4～8m／s為宜。圖2管道入口輸氣量曲線圖圖1管道入口輸氣量曲線圖四、注氮1．注氮點(diǎn)選擇對(duì)于1000~1500km以上的管道，除了在首站注氮外可以增設(shè)1個(gè)注氮點(diǎn)。支線管道最好在該支線的起點(diǎn)設(shè)注氮點(diǎn)。例如，西氣東輸東段干線1482.3km，設(shè)置2個(gè)注氮點(diǎn)，各支干線和支線在起點(diǎn)單獨(dú)注氮，取得了非常好的效果。場(chǎng)站的具體注氮點(diǎn)最好選在清管器接收筒或清管器發(fā)送筒的放空閥處。如果需要大流量注氮也可選在清管器接收筒的排污閥下游。2．提前注氮為保證投產(chǎn)置換的開(kāi)始時(shí)間，可以提前把氮?dú)庾⑷牍艿?，將氮?dú)夥獯嬖谧⒌c(diǎn)與其下游的閥室之間。封存氮?dú)獾膲毫υ?.05～0.2MPa為宜，可以根據(jù)此壓力范圍選擇封存管段的長(zhǎng)度。3．注氮溫度注入管道的氮?dú)獗仨氃?～35℃之間。如果氮?dú)馐峭ㄟ^(guò)液氮蒸發(fā)而獲取，注氮設(shè)施的氮?dú)獬隹趹?yīng)有氮?dú)獬隹跍囟蕊@示儀表，應(yīng)不間斷觀察氮?dú)鉁囟?，將注氮設(shè)施的氮?dú)獬隹跍囟葒?yán)格控制在5～35℃之間。防止低溫液氮進(jìn)入管道，造成鋼管“低溫脆性”，釀成嚴(yán)重后果。4．注氮量的決定因素注氮量主要由以下幾個(gè)因素決定：(1)注氮過(guò)程的混氣量(氮?dú)馀c空氣的混氣)；(2)置換過(guò)程的混氣量，即：氮?dú)馀c空氣的混氣、天然氣與氮?dú)獾幕鞖?通過(guò)理論計(jì)算)；(3)沿線場(chǎng)站置換用氮?dú)饬?根據(jù)站內(nèi)容器及管道容積、盲腸段容積計(jì)算)；(4)留出足夠長(zhǎng)的純氮?dú)舛我员ＷC管道沿線各站有足夠的時(shí)間進(jìn)行站內(nèi)置換(根據(jù)天然氣推進(jìn)速度和所控制的背壓計(jì)算)。5．注氮量的計(jì)算依據(jù)(1)需置換管道的管徑、壁厚和長(zhǎng)度；(2)需置換場(chǎng)站和閥室的容積；(3)計(jì)算氮?dú)饬繒r(shí)，均按0.1MPa(1atm)、5℃狀態(tài)計(jì)算；(4)lt液氮轉(zhuǎn)化為0.1MPa(1atm)、5℃狀態(tài)下的氣體體積為808m3；(5)天然氣組分。五、精確計(jì)算置換期間上游供氣量的遞增速率在置換過(guò)程中，為了保證置換速度的相對(duì)穩(wěn)定，上游進(jìn)氣量需要不斷遞增。采用怎樣的遞增速率是靠人為判斷來(lái)調(diào)節(jié)，使得置換速度變化很大，不能準(zhǔn)確預(yù)計(jì)氣頭到達(dá)指定點(diǎn)的時(shí)間。通過(guò)引入上游進(jìn)氣量遞增速率的精確計(jì)算，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。計(jì)算遞增速率依據(jù)：(1)已確定的平均置換速度；(2)置換過(guò)程中氮?dú)舛蔚钠骄硥海?3)要求流量調(diào)整的時(shí)間間隔；(4)需置換管道的管徑、壁厚和長(zhǎng)度。以下是忠武干線置換期間對(duì)上游供氣量遞增速率的計(jì)算。在模擬計(jì)算中以氮?dú)舛伪硥?．03MPa為控制條件，以氮?dú)舛瘟魉?m／s為約束條件，求得時(shí)間間隔為2h首站出站壓力和流量變化值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6－6－1。表6－6－1時(shí)間間隔，h首站壓力，MPa首站流量，103m3/h氮?dú)舛瘟魉?，m/s00.03000.00000.00020.05399.62605.00740.066210.01754.99460.078810.47185.01080.094810.99874.994100.103211.30944.993120.117511.82735.005140.130212.27684.998160.143112.77865.011180.157813.28664.998200.167413.70925.010220.178914.12695.010240.191014.54104.994260.204015.02334.994280.218015.56735.004300.232016.10325.006320.246016.10325.003340.260017.15854.996360.275017.74054.997380.290218.32384.99639.40.303018.85095.010六、精確計(jì)算置換過(guò)程的混氣量置換過(guò)程的混氣量包括“天然氣與氮?dú)狻钡幕鞖饬亢汀暗獨(dú)馀c空氣”的混氣量?jī)刹糠?。精確地計(jì)算出這兩部分混氣量對(duì)整個(gè)注氮量的準(zhǔn)確計(jì)算至關(guān)重要。以往靠經(jīng)驗(yàn)和為了安全起見(jiàn)總是把混氣量估得比較大，這樣既增加了運(yùn)氮、注氮和氮?dú)獗旧淼馁M(fèi)用，也產(chǎn)生了排放多余氮?dú)獾睦щy。計(jì)算混氣量依據(jù)：(1)已確定的平均置換速度；(2)置換過(guò)程中氮?dú)舛蔚钠骄硥海?3)需置換管道的管徑、壁厚和長(zhǎng)度；(4)天然氣組分。在西氣東輸東段靖邊至淮陽(yáng)段的混氣計(jì)算中，按流速5m／s計(jì)算，天然氣和氮?dú)?、氮?dú)夂涂諝獾幕鞖舛尉婚L(zhǎng)(認(rèn)為氮?dú)馀c空氣、天然氣與氮?dú)獾某跏蓟鞖饬繛榱??；鞖忾L(zhǎng)度的近80％在置換全程的一半行程中就已形成。七、氣體界面檢測(cè)方法隨著“邊線路、邊場(chǎng)站”置換方式的采用，對(duì)“氣頭”的檢測(cè)要求也隨之增高。便攜式l00％CH4檢測(cè)儀的出現(xiàn)，使快速測(cè)到純“天然氣頭”成為可能。通過(guò)國(guó)內(nèi)數(shù)條管線投產(chǎn)的實(shí)踐，總結(jié)出了一套利用3種儀器準(zhǔn)確檢測(cè)到4個(gè)氣頭的方法。圖6－6－1為具體檢測(cè)方法，此方法在西氣東輸東段管道投產(chǎn)置換時(shí)首次使用，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后在忠武管道投產(chǎn)置換時(shí)使用，效果非常理想。圖3氣體界面檢測(cè)方法檢測(cè)儀器：便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀（0~5%）；圖3氣體界面檢測(cè)方法檢測(cè)儀器：便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀（0~5%）；便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀（0~100%）；便攜式含氧分析儀（0~255）圖6－6－1氣體界面檢測(cè)方法概念七施工驗(yàn)收一．管線施工質(zhì)量要求天然氣輸氣管線是輸送易燃、易爆氣體的動(dòng)力管線。施工質(zhì)量直接關(guān)系到管線的安全性、可靠性、使用期限和生產(chǎn)管理、維修工作量大小等重要問(wèn)題。建設(shè)一條輸氣管線，特別是輸氣干線，總的說(shuō)來(lái)，必須符合國(guó)家設(shè)計(jì)和安裝標(biāo)準(zhǔn)。在管線施工中，應(yīng)注意以下幾方面的具體要求：(1)管子對(duì)接錯(cuò)口公差不超過(guò)管壁厚度的10％，對(duì)大口徑管線直管管口的錯(cuò)口不得大于1mm，螺旋焊縫不得大于2mm，但壁厚小于5mm的管子，