劉興瑞 高宏 王磊 杭光強

陜西延長石油（集團）管道運輸公司

摘要：埋地管道維修與維護中，往往會遇到作業坑開挖支護和地下水處理等難題。以某工業園區超深埋地管道缺陷修復作業坑開挖支護方案為例，分析了管道缺陷點周邊環境，提出了針對性作業方案，為相關維修維護作業提供了有益借鑒。

關鍵詞：超深埋地管道；作業坑；開挖支護；護壁；降水井

部分油氣管道受周邊環境和人為因素影響使得被占壓或深埋，導致缺陷修復作業坑開挖支護難度增大，費用成倍增加。如何使開挖支護方案更加安全、經濟，筆者以某超深埋地管道缺陷修復作業坑開挖支護為例，介紹相關做法和經驗，為此類作業提供參考和借鑒。

1  缺陷管道所處位置

某工業園區內輸油管道為東西走向（圖 1），管徑406 mm，壁厚6.4 mm，埋深15 m，2個缺陷點位于12點鐘方向，金屬損失分別為43%和20%。管道北側和南側分別為輕烴罐區和油品裝卸區，西側6 m和15 m位置分別為公路和周河石砌護坡邊界。管道缺陷點正上方為天然氣凈化廠管廊架，分別架有直徑100 mm管道4條、150 mm管道1條和300 mm管道1條，輸油管道與管廊架基礎水平凈距10 m。

圖 1 管道位置走向圖

2  地質環境勘測

2.1  地層勘探

作業場地屬于溝谷地貌，地形主要由沖洪積和人工回填形成，地層分布不均勻。根據現場鉆探揭露，結合對所取土樣的試驗分析結果，管道腐蝕缺陷點地層自上而下可分為三層。第一層為雜填土（Q4ml）堆積而成，土質不均勻，下含礫石，可見磚塊、基巖塊等，揭露厚度5.4 m～6.0 m。第二層為礫石土（Q3al），上部有薄層淤泥質土，底部主要成分為長石、石英，粉土充填其間、稍密，該層分布不均，級配不良，粒徑1.0 cm～2.5 cm，揭露厚度6.0 m～6.5 m。第三層礫石土（Q3al），該層卵石分布均勻，粉土充填其間、級配良，粒徑1.0 cm～2.5 cm，揭露厚度7.6 m～15.0 m。  

2.2  水文情況

管道缺陷修復點毗鄰河道，向西15 m為周河，河床寬50 m，河床水平位置高于管道缺陷點位置。地下水埋深5.8 m，水位較高，水源豐富，且透水性較強。

3  開挖支護方案

針對該超深埋地管道，借鑒建筑基坑、道路工程管溝、市政排水管道等開挖支護技術，采用“機械人工挖掘豎井+鎖口+地下連續墻+槽鋼支護+降水井”開挖支護方案，通過機械、人工相結合的方式挖掘豎井作業坑，井壁采用鎖口、地下連續墻和槽鋼鋼板樁相結合支護結構，并挖掘降水井降水。

3.1  作業坑開挖

為防止塌方，保證施工安全，當作業坑挖掘到一定深度時，邊沿留出足夠邊坡，然后再開挖再放坡。為使管道兩側天然氣凈化廠管廊架基礎不受影響，開挖一個水平凈尺寸空間長3 m，寬2.5 m，深16 m的豎井作業坑（圖 2）。豎井作業坑采用分層分節開挖方式，遵循“先支護后開挖，分層分節開挖、嚴禁超挖”的原則，每層開挖深度為0.5 m～1.0 m，14 m內采用機械、人工相結合的方式挖掘豎井，14 m～16 m部分用人工挖掘，防止破壞光纜和管道。井口設置電葫蘆用以吊裝雜土，并將棄土及時倒運至場區外，減小豎井作業坑負荷。

圖 2 豎井位置示意圖

3.2  作業坑支護

豎井作業坑支護采用“護欄+鎖口+地下連續墻+槽鋼支護”方案（圖 3）。井口地面四周設置1.2 m高活動護欄進行安全防護。井壁用鎖口和地下連續墻相結合方式進行支護。鎖口高2 m，厚0.5 m，并高出地面0.2 m，以防地表水、雜物、棄土進入豎井內。護壁深14 m，厚0.5 m，每節護壁預留不大于0.25 m空隙，供灌注砼用，灌注完成后立即填滿空隙。鎖口和護壁均采用C30鋼筋混凝土，鋼筋為Ф22 mm HRB400。井內5 m以下每層護壁設置橫向槽鋼支撐，槽鋼嵌入兩側混凝土護壁中。

圖 3 豎井作業坑支護結構

3.3  地下水控制

常見的地下水控制方法見表 1。

在豎井作業坑四周距離井壁1.5 m處挖掘4個降水井，降水井深度為18 m。采用地下連續墻法對豎井作業坑井壁進行截水，并在豎井作業坑開挖前和開挖過程中使用抽水設備抽水，使水位降至作業坑底面以下，防止流砂和管涌的發生，實現土方開挖的干作業。

3.4  其他安全措施

（1）通風設施。施工豎井作業坑深16 m，井下自然空氣中含氧量較少，且修復對象為輸油管道，容易產生油氣揮發和聚集，影響井下作業人員安全。采用井下操作面送風的機械通風方式，將風機置于井口外側2 m處，送風管道沿豎井內壁臨時固定、敷設至井底操作面0.5 m高位置，將井外新風送至井底操作面，使操作面空氣及時得到凈化（表 2）。

（2）設置逃生爬梯。根據豎井井深，設計并制作一部長17 m、寬0.5 m的鋼直爬梯，固定于地下連續墻上，便于施工人員上下和逃生使用。

4  缺陷修復及作業坑回填

在作業坑和安全防護措施到位、符合作業條件的情況下，采用B型套筒對管道缺陷進行修復。缺陷修復完成后，作業坑用PVC管設置觀察孔，然后用細沙回填1.5 m，使用細土夯實繼續回填至11 m時，再使用三七灰土夯實回填至15.7 m，最后0.3 m地面用混凝土澆筑。

5  結語

針對超深埋地油氣管道缺陷修復作業，采用“機械人工挖掘豎井+鎖口+地下連續墻+槽鋼支護+降水井”開挖支護方案，具有經濟效益好、作業空間大、工期短等特點，提升了缺陷管道開挖支護質量和施工安全管理水平，為此類作業項目提供了參考。管道缺陷修復作業過程中會出現不同類型的作業環境，受地型、地貌、地質等自然環境及社會環境影響，作業人員要在保障安全環保的前提下，不斷探索經濟、高效、可行的作業方法，不斷總結經驗，為管道長周期安全運行提供保障。

作者簡介：劉興瑞，碩士研究生，高級工程師，注冊安全工程師，現任陜西延長石油（集團）管道運輸公司安全環保質監部經理，長期從事油氣管道安全環保管理、質量節能和管道完整性管理工作。聯系方式：15891145188，375432767@qq.com。