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摘要：西二线袁河一大开挖穿越工程，采用以船载挖掘机带水结合水下钻爆的开挖方式，漂浮牵引过河，沉管就位后稳管、水下管沟回填的方式进行施工。阐述了带水开挖设计的一些经验和理念，为今后类似工程施工提供了宝贵经验，总结积累了该条件下的施工经验和教训的重要性不言而喻。
关键词：大开挖穿越 长输管道 一体化带水沉降 水下钻爆 沉管
一、工程概况
西二线樟树-湘潭联络线管线在宜春彬江镇李家里村境内穿越袁河，流域集水面积6262km2，主河道长279km，穿越管道水平长度347m，大开挖穿越段190m，一般线路段157m，断面处百年一遇洪水位为75.78m，相应洪峰流量3719.00m3/s，断面整体呈“U”型，河槽内有很多冲积而成的江心孤岛，主要由薄层砂卵石、粘土、砾砂、灰岩组成。平均海拔62.5～65.5m。穿越点两岸开阔平坦，发育Ⅰ级阶地，海拔69.40～74.70m之间。左岸Ⅰ级阶地宽度达500.00～800.00m，右岸Ⅰ级阶地宽度达500.00～800.00m。右岸岸坡较陡，岸坡高约7.00m，与河床面高差8.00～12.50m不等；左岸岸坡较缓，岸坡高约5.00m，与河床面高差5.00～8.00m不等。河床内主要的人类工程活动的主要形式为农业生产和工程采砂、石活动。由于当地大型采砂船长时间的在穿越断面上、下游位置采砂、采石，中线位置断面与勘察设计时情况发生了重大的变化，水深在1.0～12.5m之间，河床水面宽度182.5m。
穿越工程等级为大型，并行穿越2条管道，分别为输气管道Φ660×17.1mm和通信保护钢管Φ114×6.4mm，强度试验压力为 15.0MPa，稳压4 小时；严密性试压压力为10.0MPa，稳压24 小时。管沟开挖采用以船载挖掘机带水结合水下钻爆的开挖方式，漂浮牵引过河，沉管就位后稳管、水下管沟回填的方式进行施工。
二、大开挖穿越施工技术要点
1.水下管沟开挖、回填
1.1管道开挖时，应与相关部门密切配合，确保施工过程中的安全。
1.2 管沟开挖过程中，应经常检查管沟开挖尺寸，确保管沟成型质量，管沟开挖完成后应在潜水员协助下进行验沟。水下管沟验收质量要求：
1.2.1管沟应平、直。
1.2.2主河床内管沟在超挖填垫达到设计标高基础上，实际中心线各点高程对于土层和卵石层正负偏差应小于0.2m，对于岩石地层不允许出现正偏差。
1.2.3实际管沟中心线偏移不应超过设计的0.5m。
1.2.4管沟最外侧的管道外壁距两侧沟壁各不小于0.5m，最小管沟宽度应不小于2.2m。
1.3 施工时应施测管沟平面图和纵、横断面图，并排除沟内孤石等障碍，管沟成型质量经业主、设计和监理共同验收符合要求后才允许下管就位。
2.管道就位质量要求
2.1管沟验收完毕合乎要求后才允许管段下沟就位。
2.2管线就位相对设计中心线偏差不超出上、下游侧各0.5m。
2.3管沟沟底应平整，管道下沟后允许悬空长度不超过8m。
2.4管沟就位建议架设走线吊装，潜水员辅助就位。
3.其他
3.2 混凝土所用水泥采用32.5 级普通硅酸盐水泥，混凝土浇注下沟前，应对管沟进行整平，同时清除泥沙、粉土等杂物。
3.3 由于水位较深，现浇水下不分散混凝土采用导管法浇注。
三、施工主要过程和处理措施
根据施工现场场地及穿越断面地质情况，采用以船载挖掘机带水结合水下钻爆的开挖方式，漂浮牵引过河，沉管就位后稳管、水下管沟回填的方式进行施工。先将穿越管段在左岸预制完成，管沟开挖时，首先采用浮船载长臂挖掘机进行管沟开挖，下部部分采用抓斗式挖浮船进行河床砂卵石和粘泥的开挖；基岩部分管沟采用水下钻爆方式进行水下管沟开挖，清渣采用抓斗式挖泥船进行，管沟开挖经检验合格后，将穿越预制管段漂管过河。在河岸右边安装牵引设备，通过卷扬机牵引穿越管段过河，利用浮船辅助进行穿越管线位置调正，穿越管段位置调正后向管道内注水，使管线沉入到水下管沟内，然后按设计要求进行稳管，水下管沟回填。
根据现场踏勘情况，在XTGD001侧的水泥路向袁河岸边修筑施工便道120m，从XTGD000侧向袁河岸边修筑施工便道115m，施工便道修筑结构见图2。修筑时，地表耕植土清除0.4米，然后素土回填夯实高出地面0.3米，再铺0.3米的碎石，与已有道路连接处与已有道路缓坡连接。吊装施工平台修筑结构为地表耕殖土清理后铺垫0.5m后的块石，块石上铺碎石0.3m并压实。现场确定超占地使用范围，并与当地政府联系获得业主和监理批准。现场征地及施工便道修筑平面示意见图2。施工前河岸两锚点间及离堤岸40m范围征用，两锚点河岸的树木需要清理，保证浮船移动时缆绳移动畅通。
2.测量放线
根据设计的交桩桩位，参照中线成果表，用GPS对袁河的穿越位置进行测量，确定管道中心线的位置，并用标桩放出管线穿越位置、留头位置、发送沟位置、作业带边界等，将坐标控制点引到两岸开挖场区附近，以便于施工过程中随时使用全站仪进行监控。
3.管道陆上预制
根据现场场地情况，穿越管段分三段进行预制，第一分段：右岸弯管+部分河床直管段；第二分段：剩余河床直管段；第三段：左岸弯管段。两岸段的预制长度以热煨弯管加上直管段高出袁河水面1m为准。
4.河床内管沟开挖
4.1开挖方式
根据现场实际情况，采用抓斗式挖浮船进行开挖。挖出土石方利用驳船船运至河岸集中堆放。堆放位置必须得到当地河务、水利部门的允许，以免影响河水的正常流量和影响到防洪、泄洪，抓斗式挖泥船作业布置。
4.2水下管沟开挖
4.3两岸管沟开挖
两岸管沟开挖首先采用长臂挖掘机在施工坡道岸上进行开挖，剩余部分采用船载长臂挖掘机、履带吊抓斗进行开挖。为防止两岸边开挖时因水侵蚀引起塌方穿越管线的两侧的开挖边坡坡度为1：2降坡开挖，管线安装轴线方向按1：4坡度进行开挖，此通道也作为安装管道的通道。管沟两端每侧向外各多开挖6m，以利于穿越管段就位时进行调整和开挖浮船的作业。 4.4下部基岩部分管沟开挖
河床右侧下部为灰岩，根据现场情况采用水下钻爆破的方法进行管沟的开挖。
5.牵引漂浮、沉管、稳管
5.2穿越管段分段预制完成并经检测、压力试验、防腐补口合格后，包覆8mm橡胶板，并用8#铁丝绑扎对穿越管段进行保护。
5.3穿越管段组装：
穿越管段组装前，在沿管道安装中心线的延长线上铺设δ=6mm的钢板（长度为：80m，宽度为2米），以防施工便道的石块、砖块等硬质物损伤防腐层。
利用吊车和挖掘机将第一分段吊放至牵引浮船上，用吊管机将第二分段运至岸边，前端放在浮船上，将第二分段与第一分段对接，焊道无损检测、防腐补口、防腐层保护合格后用右岸的吊管机配合左岸的卷扬机进行穿越管段的发送；当发送管段的末端到达组装浮船时停止牵引，利用吊车将第三分段吊至浮船上，进行第三分段与第二分段的对接，焊接完成后进行焊缝的无损检测、防腐和保护。
5.4穿越管段牵引到位后，利用两岸的吊车、挖掘机、卷扬机配合挖泥浮船上的履带吊将穿越管段调整至管道安装中心线上，然后顺安装中心线将穿越管段调整至安装位置，穿越管道就位示意见图4。
5.5沉管
穿越管段调整到设计位置后，利用两岸的吊车和挖掘机进行扶正，保持两岸段管段保持垂直。然后向管内缓慢注水使穿越管段缓慢沉入沟底。当管线稳定后潜水员下水进行检查，若偏离中心线超差，利用挖泥浮船进行调整。穿越管段就位合格后，向两岸弯管处抛投砂袋，由潜水员码放将两岸段管段固定，并用两岸的卷扬机锚拉，使其保持垂直状态，然后撤离吊车、挖掘机。
5.6稳管
稳管采用水下不分散混凝土连续覆盖，混凝土连续覆盖层的浇筑采用导管法进行浇筑。浇筑时，将导管装置在浇筑部位。顶部有贮料漏斗，并用起重设备吊住，使可升降。开始浇筑时导管底部要接近地基面，下口有以铅丝吊住的球塞，使导管和贮料斗内可灌满混凝土拌和物，然后剪断铅丝使混凝土在自重作用下迅速排出球塞进入水中。浇筑过程中，导管内应经常充满混凝土，并保持导管底口始终埋在已浇的混凝土内。一面均衡地浇筑混凝土，一面缓缓提升导管，直至结束。
5.7河床段管道就位安装合格后，进行河两岸管线的安装。
6.管线连头
水下部分施工完成后，将两岸进行回填至水面以上并夯实，进行河床段与两岸管线的连头。连头所用钢管、弯头、弯管等材料材质、壁厚、防腐层、内涂层应符合设计要求。连头段所用钢管安装前应先试压合格。连头焊口，只允许两道焊口不试压。管沟开挖放坡应要放足边坡，弃土保证距离沟边1米，沟壁应稳定，地质不良时应加设防护装置。
四、施工风险
1.水下砂卵石部分水下管沟不易成型，加之管道穿越施工是在汛期施工，极易将开挖出的管沟被淤平，造成管沟重新开挖。
2.河两岸开挖边坡开挖，有可能对防汛抗洪造成不利的影响。
3.根据工期要求，管道穿越要在汛期施工，水上、岸上施工设备、操作人员存在安全风险。
4.水下基岩爆破，有可能引起对区域内的建筑物和居民生活造成一定的影响。
五、技术创新
1.首次尝试通信保护钢管与主管道捆绑后一体化带水沉降的施工方式。
2.由于水位较深，首次尝试采用导管法现浇水下不分散混凝土。
3.管线回拖阻力大，首次使用竹制防护层来帮助管道回拖，大大降低了牵引力，确切的保护了管道的外防腐层，避免了因施工造成的破坏。为大口径管道的穿越回拖施工提供了一种新的施工方式。
六、结束语
通过全体施工人员的不懈努力，该工程于2011年5月27日完成了管线敷设任务，所有技术指标符合质量要求，没有出现管道重大安全事故。采用以船载挖掘机带水结合水下钻爆的开挖方式，漂浮牵引过河，沉管就位后稳管、水下管沟回填的方式进行施工，避免了围堰、堤坝垮塌造成的重复返工，为今后类似工程施工提供了宝贵经验，总结积累了该条件下的施工经验和教训的重要性不言而喻。并且通过后续工程的实施，进一步验证和完善施工技术，提高长输管道领域施工能力。
参考文献
[1]袁建华，沈建波，叶玉级；大型管道穿越大江大河方式和施工方法的探讨[J]；矿业安全与环保；2003年S1期.
[2]曾旺；西气东输管道成功穿越塔里木河[N]；中国石油报；2004年.
[3]朱昌伟；天然气管道穿越昌化江的拖管施工工艺[J]；管道技术与设备；2005年01期.
关键词：大开挖穿越 长输管道 一体化带水沉降 水下钻爆 沉管
一、工程概况
西二线樟树-湘潭联络线管线在宜春彬江镇李家里村境内穿越袁河，流域集水面积6262km2，主河道长279km，穿越管道水平长度347m，大开挖穿越段190m，一般线路段157m，断面处百年一遇洪水位为75.78m，相应洪峰流量3719.00m3/s，断面整体呈“U”型，河槽内有很多冲积而成的江心孤岛，主要由薄层砂卵石、粘土、砾砂、灰岩组成。平均海拔62.5～65.5m。穿越点两岸开阔平坦，发育Ⅰ级阶地，海拔69.40～74.70m之间。左岸Ⅰ级阶地宽度达500.00～800.00m，右岸Ⅰ级阶地宽度达500.00～800.00m。右岸岸坡较陡，岸坡高约7.00m，与河床面高差8.00～12.50m不等；左岸岸坡较缓，岸坡高约5.00m，与河床面高差5.00～8.00m不等。河床内主要的人类工程活动的主要形式为农业生产和工程采砂、石活动。由于当地大型采砂船长时间的在穿越断面上、下游位置采砂、采石，中线位置断面与勘察设计时情况发生了重大的变化，水深在1.0～12.5m之间，河床水面宽度182.5m。
穿越工程等级为大型，并行穿越2条管道，分别为输气管道Φ660×17.1mm和通信保护钢管Φ114×6.4mm，强度试验压力为 15.0MPa，稳压4 小时；严密性试压压力为10.0MPa，稳压24 小时。管沟开挖采用以船载挖掘机带水结合水下钻爆的开挖方式，漂浮牵引过河，沉管就位后稳管、水下管沟回填的方式进行施工。
二、大开挖穿越施工技术要点
1.水下管沟开挖、回填
1.1管道开挖时，应与相关部门密切配合，确保施工过程中的安全。
1.2 管沟开挖过程中，应经常检查管沟开挖尺寸，确保管沟成型质量，管沟开挖完成后应在潜水员协助下进行验沟。水下管沟验收质量要求：
1.2.1管沟应平、直。
1.2.2主河床内管沟在超挖填垫达到设计标高基础上，实际中心线各点高程对于土层和卵石层正负偏差应小于0.2m，对于岩石地层不允许出现正偏差。
1.2.3实际管沟中心线偏移不应超过设计的0.5m。
1.2.4管沟最外侧的管道外壁距两侧沟壁各不小于0.5m，最小管沟宽度应不小于2.2m。
1.3 施工时应施测管沟平面图和纵、横断面图，并排除沟内孤石等障碍，管沟成型质量经业主、设计和监理共同验收符合要求后才允许下管就位。
2.管道就位质量要求
2.1管沟验收完毕合乎要求后才允许管段下沟就位。
2.2管线就位相对设计中心线偏差不超出上、下游侧各0.5m。
2.3管沟沟底应平整，管道下沟后允许悬空长度不超过8m。
2.4管沟就位建议架设走线吊装，潜水员辅助就位。
3.其他
3.2 混凝土所用水泥采用32.5 级普通硅酸盐水泥，混凝土浇注下沟前，应对管沟进行整平，同时清除泥沙、粉土等杂物。
3.3 由于水位较深，现浇水下不分散混凝土采用导管法浇注。
三、施工主要过程和处理措施
根据施工现场场地及穿越断面地质情况，采用以船载挖掘机带水结合水下钻爆的开挖方式，漂浮牵引过河，沉管就位后稳管、水下管沟回填的方式进行施工。先将穿越管段在左岸预制完成，管沟开挖时，首先采用浮船载长臂挖掘机进行管沟开挖，下部部分采用抓斗式挖浮船进行河床砂卵石和粘泥的开挖；基岩部分管沟采用水下钻爆方式进行水下管沟开挖，清渣采用抓斗式挖泥船进行，管沟开挖经检验合格后，将穿越预制管段漂管过河。在河岸右边安装牵引设备，通过卷扬机牵引穿越管段过河，利用浮船辅助进行穿越管线位置调正，穿越管段位置调正后向管道内注水，使管线沉入到水下管沟内，然后按设计要求进行稳管，水下管沟回填。
根据现场踏勘情况，在XTGD001侧的水泥路向袁河岸边修筑施工便道120m，从XTGD000侧向袁河岸边修筑施工便道115m，施工便道修筑结构见图2。修筑时，地表耕植土清除0.4米，然后素土回填夯实高出地面0.3米，再铺0.3米的碎石，与已有道路连接处与已有道路缓坡连接。吊装施工平台修筑结构为地表耕殖土清理后铺垫0.5m后的块石，块石上铺碎石0.3m并压实。现场确定超占地使用范围，并与当地政府联系获得业主和监理批准。现场征地及施工便道修筑平面示意见图2。施工前河岸两锚点间及离堤岸40m范围征用，两锚点河岸的树木需要清理，保证浮船移动时缆绳移动畅通。
2.测量放线
根据设计的交桩桩位，参照中线成果表，用GPS对袁河的穿越位置进行测量，确定管道中心线的位置，并用标桩放出管线穿越位置、留头位置、发送沟位置、作业带边界等，将坐标控制点引到两岸开挖场区附近，以便于施工过程中随时使用全站仪进行监控。
3.管道陆上预制
根据现场场地情况，穿越管段分三段进行预制，第一分段：右岸弯管+部分河床直管段；第二分段：剩余河床直管段；第三段：左岸弯管段。两岸段的预制长度以热煨弯管加上直管段高出袁河水面1m为准。
4.河床内管沟开挖
4.1开挖方式
根据现场实际情况，采用抓斗式挖浮船进行开挖。挖出土石方利用驳船船运至河岸集中堆放。堆放位置必须得到当地河务、水利部门的允许，以免影响河水的正常流量和影响到防洪、泄洪，抓斗式挖泥船作业布置。
4.2水下管沟开挖
4.3两岸管沟开挖
两岸管沟开挖首先采用长臂挖掘机在施工坡道岸上进行开挖，剩余部分采用船载长臂挖掘机、履带吊抓斗进行开挖。为防止两岸边开挖时因水侵蚀引起塌方穿越管线的两侧的开挖边坡坡度为1：2降坡开挖，管线安装轴线方向按1：4坡度进行开挖，此通道也作为安装管道的通道。管沟两端每侧向外各多开挖6m，以利于穿越管段就位时进行调整和开挖浮船的作业。 4.4下部基岩部分管沟开挖
河床右侧下部为灰岩，根据现场情况采用水下钻爆破的方法进行管沟的开挖。
5.牵引漂浮、沉管、稳管
5.2穿越管段分段预制完成并经检测、压力试验、防腐补口合格后，包覆8mm橡胶板，并用8#铁丝绑扎对穿越管段进行保护。
5.3穿越管段组装：
穿越管段组装前，在沿管道安装中心线的延长线上铺设δ=6mm的钢板（长度为：80m，宽度为2米），以防施工便道的石块、砖块等硬质物损伤防腐层。
利用吊车和挖掘机将第一分段吊放至牵引浮船上，用吊管机将第二分段运至岸边，前端放在浮船上，将第二分段与第一分段对接，焊道无损检测、防腐补口、防腐层保护合格后用右岸的吊管机配合左岸的卷扬机进行穿越管段的发送；当发送管段的末端到达组装浮船时停止牵引，利用吊车将第三分段吊至浮船上，进行第三分段与第二分段的对接，焊接完成后进行焊缝的无损检测、防腐和保护。
5.4穿越管段牵引到位后，利用两岸的吊车、挖掘机、卷扬机配合挖泥浮船上的履带吊将穿越管段调整至管道安装中心线上，然后顺安装中心线将穿越管段调整至安装位置，穿越管道就位示意见图4。
5.5沉管
穿越管段调整到设计位置后，利用两岸的吊车和挖掘机进行扶正，保持两岸段管段保持垂直。然后向管内缓慢注水使穿越管段缓慢沉入沟底。当管线稳定后潜水员下水进行检查，若偏离中心线超差，利用挖泥浮船进行调整。穿越管段就位合格后，向两岸弯管处抛投砂袋，由潜水员码放将两岸段管段固定，并用两岸的卷扬机锚拉，使其保持垂直状态，然后撤离吊车、挖掘机。
5.6稳管
稳管采用水下不分散混凝土连续覆盖，混凝土连续覆盖层的浇筑采用导管法进行浇筑。浇筑时，将导管装置在浇筑部位。顶部有贮料漏斗，并用起重设备吊住，使可升降。开始浇筑时导管底部要接近地基面，下口有以铅丝吊住的球塞，使导管和贮料斗内可灌满混凝土拌和物，然后剪断铅丝使混凝土在自重作用下迅速排出球塞进入水中。浇筑过程中，导管内应经常充满混凝土，并保持导管底口始终埋在已浇的混凝土内。一面均衡地浇筑混凝土，一面缓缓提升导管，直至结束。
5.7河床段管道就位安装合格后，进行河两岸管线的安装。
6.管线连头
水下部分施工完成后，将两岸进行回填至水面以上并夯实，进行河床段与两岸管线的连头。连头所用钢管、弯头、弯管等材料材质、壁厚、防腐层、内涂层应符合设计要求。连头段所用钢管安装前应先试压合格。连头焊口，只允许两道焊口不试压。管沟开挖放坡应要放足边坡，弃土保证距离沟边1米，沟壁应稳定，地质不良时应加设防护装置。
四、施工风险
1.水下砂卵石部分水下管沟不易成型，加之管道穿越施工是在汛期施工，极易将开挖出的管沟被淤平，造成管沟重新开挖。
2.河两岸开挖边坡开挖，有可能对防汛抗洪造成不利的影响。
3.根据工期要求，管道穿越要在汛期施工，水上、岸上施工设备、操作人员存在安全风险。
4.水下基岩爆破，有可能引起对区域内的建筑物和居民生活造成一定的影响。
五、技术创新
1.首次尝试通信保护钢管与主管道捆绑后一体化带水沉降的施工方式。
2.由于水位较深，首次尝试采用导管法现浇水下不分散混凝土。
3.管线回拖阻力大，首次使用竹制防护层来帮助管道回拖，大大降低了牵引力，确切的保护了管道的外防腐层，避免了因施工造成的破坏。为大口径管道的穿越回拖施工提供了一种新的施工方式。
六、结束语
通过全体施工人员的不懈努力，该工程于2011年5月27日完成了管线敷设任务，所有技术指标符合质量要求，没有出现管道重大安全事故。采用以船载挖掘机带水结合水下钻爆的开挖方式，漂浮牵引过河，沉管就位后稳管、水下管沟回填的方式进行施工，避免了围堰、堤坝垮塌造成的重复返工，为今后类似工程施工提供了宝贵经验，总结积累了该条件下的施工经验和教训的重要性不言而喻。并且通过后续工程的实施，进一步验证和完善施工技术，提高长输管道领域施工能力。
参考文献
[1]袁建华，沈建波，叶玉级；大型管道穿越大江大河方式和施工方法的探讨[J]；矿业安全与环保；2003年S1期.
[2]曾旺；西气东输管道成功穿越塔里木河[N]；中国石油报；2004年.
[3]朱昌伟；天然气管道穿越昌化江的拖管施工工艺[J]；管道技术与设备；2005年01期.