长输管道施工水网地段沉管技术创新

长输管道施工水网地段沉管技术创新

王振鲁

371324********4314

摘要：水网地段土质松软、水系密集、沟槽易塌，长输管道传统沉管施工易出现管道偏移、应力超标、沟槽淤堵、成型精度不足等问题，复杂水文地质条件会大幅提升施工安全风险与工程返修成本。本文结合平原水网地段长输管道施工工况，梳理常规沉管工艺的技术短板，依托现场施工实践优化形成可控式平衡沉管创新技术，优化沟槽预处理、管段助浮、同步沉放、姿态纠偏、基底回填整套工序。创新技术可适配软土、积水、流塑地层的复杂施工场景，提升水网地段管道沉放成型质量与施工稳定性，为同类地质管道施工提供新型技术思路。

关键词：长输管道；水网地段；沉管施工；工艺创新；管道姿态控制

引言

我国东部及沿江区域水网地貌分布广泛，区域内地势平缓、地下水位偏高、土层含水量饱和，长输油气管道敷设施工面临诸多技术难题。常规陆地沉管工艺依托硬质地基开展吊装沉放作业，在水网软土地层中极易引发沟槽坍塌、管道不均匀沉降、管体弯曲变形等病害。传统水上沉管工艺设备投入量大、施工周期长，与陆地水网交错场景适配性较差。针对水网地段特殊施工环境优化沉管施工工艺，突破传统技术局限，成为保障长输管道敷设质量、降低施工风险的核心途径。

一、水网地段沉管施工环境特征与传统工艺缺陷

1.1 水网地段施工环境核心特征

水网地段土层以淤泥质土、粉质黏土为主，土体孔隙比大、抗剪强度低、压缩性强，沟槽开挖后槽壁土体稳定性极差，浅层积水与地下水渗透会持续弱化槽体结构。区域内河道、鱼塘、沟渠交错分布，施工场地碎片化严重，大型吊装设备作业空间受限，管道预制、转运、沉放的连续作业流程难以开展。地下水位随降水、灌溉活动动态波动，沉管施工全过程伴随沟槽积水、基底涌泥、槽壁滑移等隐患，管道沉放过程的姿态控制、高程把控、轴线定位难度远高于常规陆地施工场景。

1.2 传统沉管工艺核心技术缺陷

陆地多点吊装沉管工艺采用分段起吊、逐点下沉的作业模式，水网软土地基承载能力不足，吊装点位受力不均会造成管段局部应力集中，引发管体微变形与焊缝损伤。工艺未针对饱和软土设置专项防塌控淤措施，沟槽开挖成型后槽底快速淤积，管道沉放后基底悬空、受力不均，管道运营阶段易出现不均匀沉降。水上漂浮沉管工艺依赖大型浮运设备与深水作业条件，浅水、滩涂、碎片化水网场景无法适用，设备进场与现场布置成本偏高。两类传统工艺均缺少动态姿态调控手段，沉放过程管道轴线偏移、高程偏差问题无法及时修正，管道成型精度难以满足长输管道工程建设标准。

二、水网地段沉管施工创新技术体系构建

2.1 沟槽微创预处理加固技术

创新技术体系摒弃传统大开挖粗放施工模式，采用沟槽微创预处理工艺适配水网软土地质。施工前期针对沟槽作业范围开展浅层土体固化处理，采用浅层注浆固结方式提升槽壁、槽底土体密实度，注浆深度贴合管道埋深与软土层厚度设置，仅对作业核心区域加固处理，减少土体扰动。沟槽开挖采用分层薄层开挖方式，每层开挖厚度结合土体稳定性动态调整，开挖同步开展槽壁简易支护，阻断地下水持续渗入槽体。开挖成型后及时开展槽底清淤找平作业，铺垫级配砂石垫层构建均匀受力基底，规避传统工艺槽底淤堵、基底松软的核心问题，为管道平稳沉放提供稳定作业基础。

2.2 可控式管段助浮稳姿技术

结合水网浅水、浅埋、场地受限的施工特征，优化形成轻型可控助浮稳姿技术，替代传统大型浮运与多点吊装模式。在管段两侧对称布置轻型可拆卸浮筒结构，浮筒浮力参数匹配单段管道自重精准核算，实现管段半漂浮稳定状态，弱化软土地基吊装受力荷载。管段预制拼接完成后整体平移至作业水域，浮筒结构可平衡水体浮力与管道自重，杜绝管段侧翻、倾斜问题。助浮体系可灵活调整浮力配比，适配不同水深、不同管径的长输管道施工场景，结构拆装便捷、可循环利用，有效降低大型设备投入成本，适配水网碎片化施工场地。

2.3 同步均衡沉放动态调控技术

摒弃传统分段下沉、人工把控沉放节奏的作业模式，采用多点同步均衡沉放技术实现管段精准就位。依托数字化测控设备实时采集管道轴线、高程、倾角数据，全程追踪管体姿态变化，数据实时反馈至作业控制系统。多个沉放点位保持同步作业节奏，统一调控下沉速度与下沉深度，杜绝局部过快下沉引发的管道扭曲、轴线偏移问题。沉放过程针对水网地段土体滑移、基底变形等动态隐患，实时微调各点位沉放参数，修正管道微小偏差，保障管段全程保持水平稳定姿态，实现管道一次性精准就位，减少后期人工纠偏作业。

三、创新沉管技术现场施工关键管控要点

3.1 施工前期地质适配管控

水网地段地质条件存在显著区域差异性，施工前期开展精细化地质勘察，精准划分软土厚度、地下水埋深、水系分布范围，针对性调整预处理与沉放施工参数。软土厚度较大的区段强化浅层注浆加固强度，增加垫层铺设厚度，规避地基不均匀变形。地下水活跃区段提前设置临时排水设施，降低槽体周边地下水位，减少积水对沟槽稳定性的干扰。管道预制环节严格把控管段拼接精度、焊缝质量与管体平整度，保障沉放过程管体受力均匀，从源头规避施工质量隐患。

3.2 沉放过程姿态精准管控

管道沉放作业全程保持连续匀速施工状态，杜绝中途停滞引发的土体局部挤压、管道姿态偏移问题。测控设备全程实时监测管道三维姿态数据，轴线偏差、高程偏差超出允许范围时及时启动微调程序，保障管段成型精度。作业人员重点管控管段拼接位置、弯头位置的沉放状态，此类结构位置应力集中特征明显，沉放速率小幅放缓，规避结构变形与焊缝受力损伤。浮筒助浮体系全程保持对称受力状态，及时调整浮筒进气量与受力状态，维持管段受力均衡。

3.3 沉后基底回填密实管控

管道精准就位后及时开展基底回填作业，杜绝沟槽长时间裸露引发的槽壁坍塌、基底回淤问题。回填材料选用透水性好、稳定性强的级配砂石材料，规避淤泥、粉质黏土等易压缩土体回填。回填作业采用分层对称夯实模式，管道两侧同步回填压实，杜绝单侧挤压造成的管道位移。每层回填厚度严格把控，夯实作业轻柔均匀，避免强夯震动干扰管道成型姿态。回填完成后开展基底密实度检测，保障管道整体受力均匀，提升管道长期运行稳定性，适配水网地段复杂水文地质环境。

针对基底与管道间隙、管顶下方等常规夯实设备难以作业的区域，采用小型夯实机具配合人工补夯的方式处理，避免出现密实度盲区。同步监测回填过程中管道的姿态变化，若出现微小位移立即停止作业并调整回填施工方案，确保管道轴线、高程始终符合设计要求。回填作业进度与沉放施工进度有序衔接，完成一段沉放、跟进一段回填，减少沟槽暴露时间，降低水网地段地下水回渗、槽体失稳的风险。

结语

水网地段特殊的水文地质条件对长输管道沉管施工精度与安全性提出更高要求，传统沉管工艺的场地适配性差、姿态控制精度低、施工风险高等问题突出。沟槽微创预处理、可控助浮稳姿、同步均衡沉放的一体化创新技术体系，针对性解决水网地段沉管施工的核心痛点，弱化软土、积水、沟槽失稳等环境干扰，提升管道沉放成型精度与施工安全性。整套创新工艺设备投入少、场地适配性强、施工质量稳定，贴合水网地段长输管道施工实际工况，可为同类复杂地质管道敷设工程提供可靠技术支撑。

参考文献：

[1]易明慧.长输天然气管道在沉管穿越施工中的安全管控分析[J].天然气与石油,2020,38(1)108-112.

[2]程浩力,龙世华,王宁涛,等.小口径长输管道高地下水位段单侧沉管施工技术[J].北京石油化工学院学报,2014,22(1)8-11.