静态爆破技术在并行管道施工中的应用.pdf

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1、3 4 石油工程建设 马学海，许研新 ( 中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊0 6 5 0 0 0 ) 摘要 ：新建管道与在役管道近距离并行敷设时，管沟开挖往往采用机械或人工方式，效率低、费 用高，且容易扰动在役管道。文章结合静态爆破的特点，深入讨论 了采用静态爆破方式开挖管沟的 方 法及技 术要 求 ，并 以兰成原 油管道 与 兰成 渝成 品油 管道 并行 段 为例 ，介 绍 了静 态爆破 的施 工方 式 及相关参数。 关键词：静态爆破 ；并行管道 ；方案设计 中图分类号 ：U 4 5 5 6 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 1 2 2 0 6 ( 2 0 1 1 )O 1

2、0 0 3 4 0 3 0 引言 根据 石油天然气管道保护条例 ，管道 中线 两侧各 5 0 m 内禁 止爆破 。但 随着管道 建设 的发 展 我 国正 逐 步形 成 全 国性 的 天 然气 管 道 、成 品 油 管道 网络 ，在很 多 地 区 出 现 了 多 条管 道并 行 敷 设 的情 况 。 由于地 形 原 因 或 受 城镇 规 划 限制 ，很 多山区石方段并行间距都难 以满足 5 0 m要求 ，例 如西气东输二线有 2 5 0 0 k m与已建管道并行敷设 ， 其 中间距小 于 5 0 m 的石 方段 长达 1 9 2 k m。为 了解 决 管 沟开 挖 问题 ，制 订 了间距 大 于

3、 2 0 m 时 的爆 破 工艺规程 。但对于间距小于2 0 m的地段要求采用 人 工开挖 或机械 开挖 ，当间距 小 于 5 m时必 须采 用 人 工开挖 。 人工开挖的效率很低 ，对于 中等坚硬 的岩石 ， 一个工人一 天只能开挖 1 m 左右 ，而且 劳动强度大 ， 费用高。如果两条管道大段近距离并行 ，人工开挖 既不安全也不经济 ，静态爆破是一个很好的选择 。 1 静态爆破工作原理 静态爆破是一种不用炸药就能使岩石、混凝土 破裂 的施工 方式 。与普通 爆破 技术相 比，静 态爆 破 技 术具 有 安 全 、无 噪音 、无 震 动 、无 飞 石 、无 硝 烟 、无污染 、不影响周围环境

4、等优点。 目前国产静 态破碎剂最大膨胀力可达到 1 2 2 MP a ，反应时间可 在 1 0 mi n以 内。 采用静态爆破时 ，需有临空面 ，临空面越多 、 单位破石量越大 、效率越高。施工时首先在临空面 后侧 钻膨 胀孔 钻孔 方 向应尽量 与 临空面 平行 ，孑 L 距 和排距 与岩 石硬度 有关 ，硬度 越大 ，孔距 与排 距 越小 。钻 孔直 径直接 影 响破碎效 果 ，钻孔 过小 ，不 利于药剂充分发挥效力；钻孔太大 ，易冲孔 ，推荐 孔径 为 3 84 2 m m。钻 孔完成 后 ，即向孔 内注入 破 碎剂 。将药剂与水搅拌成流质状态后 ，迅速倒人孔 内并确保药剂在孑 L 内处

5、于密实状态。也可采用药卷 装填钻孔 。孔 口留 5 e m用黄泥封堵保证水分药剂 不流 出 。岩石 刚开裂后 ，可 向裂缝 中加 水 ，支持 药 剂持 续反应 ，可获得更 好效 果 。 静态爆破的工作原理是利用静态破碎剂水化膨 胀后对孔壁产生的径向压力 ，当径 向压力在孔壁切 向上引起的拉应力大于岩石的抗拉强度时 ，岩石就 被破碎，因此可以在无震动 、无冲击条件下破碎岩 石 ，具有较 高 的安全性 1 。 静 态 爆 破 技 术 在 管 道 施 工 中 已 有 过 成 功 应 用。如兰成渝管道滑坡治理时 ，需在距管道边坡 下方6m左右打一排抗滑桩 ，桩径为 1 8 m1 8 m， 桩基嵌入基岩

6、 5 m，该处为砂岩。为了确保兰成渝 管道安全 ，桩基开挖时采用了静态爆破技术 ，形成 的基坑完全满足设计要求 。忠武线在山区段穿越一 条大 口径输气管道时，也采用了静态爆破技术 ，该 处为微风化砂岩 ，采用常规方式很难施工 ，通过静 态爆破方式 ，顺利地开挖了管沟。 2 静态 爆破 方案及 参数 设计 在山区石方段，当新建管道与在役管道并行敷 羊 羊 ￥ 羊 羊 u 第 3 7卷第 1 期 马学海等 ：静态爆破技术在并行管道施工中的应用 3 5 设时 ，若并行 间距小于 2 0 m，一般不允许采用常 规爆破 方式 ，此 时可 以考 虑静 态爆破 。下 面 以兰 成 原油管道与兰成渝成品油管道

7、并行段为例 ，讨论其 静态爆 破方案 及参数 设计 。 兰成渝成 品油管 道于 2 0 0 2年建 成投 产 ，全 长 1 2 4 7 k m，设计最高压力 1 4 6 MP a ，全线包括 D 5 0 8 、D 4 5 7 、D 3 2 3 9 m m 三种管 径 ，沿线经 过 黄 土高原 、秦巴山区和四川盆地。拟建的兰成原油管 道大致与兰成渝管道并行 ，起点为西部原油管道兰 州末站 ，终点为四川彭州炼厂 ，线路全长 8 7 8 k m， 管径 6 1 0 n l l T l ，设计压力 8 1 3 4 MP a 。 原油管道选线时 ，对于开 阔的河谷地 ，尽量并 行 敷设 ，间距 一 般

8、不小 于 1 0 m：对 于 山 区石 方 段 尽量分离敷设 ，从而避免管道施工对在役管道的影 响。但 由于地形限制，个别地段是无法避绕的 ，如 广元 市剑 阁县境 内的姚家 坝一 三叉河 段 ，该 段 为一 谷地 ，谷地内分布有绵广高速公路 、兰成渝管道 、 青广天然气管道、军用光缆等 ，原油管道只能沿兰 成渝 管道敷设 ，并行段长度 2 5 k m，间距 8 IT I 左 右。该段为砂岩 ，中风化 微风化 ，普 氏系数 F 为 68 。 2 1 管 沟参数 由于地形 限制 ，管道需 采用 沟下焊 接方式 。根 据 G B 5 0 2 5 3 2 0 0 3 输油管道工程 设计规 范要 求

9、，沟底宽 1 5 m，沟深 1 8 m，坡比考虑为 0 。为 了提高施工效率 ，统一药效 ，管沟应采用分段开挖 的方式 ，每段长度 以 25 m为宜。 2 2 钻 孔布 置方案 对于静态爆破 ，临空面越多，施工效率越高。 因此在初始破碎时，主要是创造临空面。管沟开挖 前 只有 一个 临空 面 ，为 了顺利 成型且 向上 出渣 ，先 在管沟 中心钻两排斜孔 ，相交成 V型 ，交角 3 0 。 ， 装 药破 碎后 ，将 碎 石 掏 出 ，形 成 一 V型 沟 槽 。为 了达到管沟规定深度 ，需将 V型槽放大 ，在现有 沟槽外侧再钻两排斜孔 ，孔深超过设计标高 5 c m， 交角 3 0 。 ，破碎

10、后形成一大的 V型沟。然后在 V型 沟外缘各钻一排垂直孔 将管沟切割成矩形 。最后 按照规定的管沟宽度来钻边孔 ，孔深超过设计标高 5 c m。钻孔布置方案见图 1 。 2 3钻孔 参数 ( 1 )孔距与排距。孔距与排距的大小与岩石硬 度有直接关系，硬度越大 ，孔距与排距越小，反之 沟边线 A A视 图 图 1 管沟静态爆破钻孔布置 e m 则越大 。对于一般岩石 ，破碎深度在 2 m以内时 ， 孔距与排距 的经验值见 表1 【 2 J 。可 以通过现场试验 适 当调整钻孔参数 ，以达到最 佳破碎效果 。本工 程 岩石 普 氏 系数 F为 68 ，破 碎初 始 只 有 一个 临 空面 ，因此孔

11、距选 3 0 e m，第一个 V型槽排距为 5 0 c m，其余钻孑 L 排距均为 2 5 c m。 表 l 孔距与排距经验值 普 氏系数， 孔距 c m 排距 c m 4 5 0 l 0 0 8 0 6 4 0 5 0 8 3 0 4 0 1 2 2 0 3 0 ( 2 )孑 L 径。钻孔直径与破碎效果有直接关系 ， 孑 L 径 过小 ，不利 于药 剂 充分 发 挥效 力 ；孑 L 径太 大 ， 易冲孔。根据兰成渝管道施工经验 ，钻孔孔径选为 4 2mm 。 ( 3 )钻孔深度与装药深度。由于钻孔破碎后 ， 底部有少量的基岩残 留为了达到设计要求的管沟 深度 ，所有垂直钻孔应 比设计标高加深

12、 5 c m。全 孔长装药 。 2 4 装药、破碎 首先将钻孔 内粉尘和余水吹扫干净 ，将药剂加 3 0 左右 的水( 重量 比)搅拌成流质状 ，迅速倒 入孔内并用略小于孔径的木棒捣实捅紧。装药完毕 后 ，用湿麻袋盖住钻孔 ，以防发生冲孔伤害施工人 员。岩石开裂后 ，立即向裂缝 中加水 ，以支持药剂 持续反应。 2 5 施 工 注意事 项 ( 1 )施工单位应提前向在役管道运营单位提出 施工申请 ，并签署安全生产管理协议后方可施工 ， 3 6 石油工程建设 一 张 志强 ( 中国石油天然气管道局第三工程分公司，河南中牟4 5 1 4 5 1 ) 摘 要：新管道建设中，经常出现与原有的油气管道并

13、行的情形 ，在很 多地段与原有的在役油气管 道距 离很近。当采用爆破作业时，确保在役管道的安全成为关键 问题。文章根据 西气东输二线工程 的施 工作业 实践 ，总结 了在 役 管道 近距 离并行 管 沟施 工的爆破 作 业技 术要领 ， 包括爆 破作 业 的方 式 选择、参数确定、技术措施和安全要求、爆破 网路连接等，为今后类似3 - 作提供参考。 关键词 ：在役管道；并行管沟；爆破作业；近距 离施工 中图分类号 ：U 4 5 5 6 文献标 识码 ：B 文章编 号 ：1 0 0 1 2 2 0 6 ( 2 0 1 1 )0 l 一 0 0 3 6 0 6 O 引言 近年来 ，随着我国长输管道

14、建设速度的加快 ， 国家 能 源 通 道 已渐 成 区 域 化 、网络 化 之 势 。新 的 管道 建 设 时 ，经 常 出现 与 原有 的油 气 管 道 并 行 的 情形 。管 道施 工 作 业 时 ，在很 多地 段 与原 有 的油 气管道距离很近 ，当采用爆破作业时 ，确保在役 管道 的安 全成为关键 问题 。近年来在西部管道 、 西气东输二线 、涩宁兰复线建设过程 中，都有此 类情形。如 西气东输二线工程新疆霍尔果斯一宁 夏 中卫段 ，管道长度为 2 7 0 5 0 8 k m，其 中并行管 道全长 1 3 9 9 。 9 k m，而岩石段管沟长度为 5 4 9 6 1 k m。 现结合

15、西气东输二线施工时与在役管道( 西气东 输管道和西部原油成 品油管道 )近距离并行段管 沟爆破作业的具体实践 ，谈几点体会 。 根据在役管道近距离并行石方段管沟爆破方案 审查 专家组 的意 见 ，先进 的爆 破 器材 和毫秒延 时爆 破技术的综合应用可以实现近距离 ( 不小于 1 0 m) 在役管道爆破作业。为确保在役管道的安全 ，确定 距在役管道 2 0 m以外的管沟采取科学的爆破施工 手 段 ，爆 破施 工 时按与 在役管 道 的不 同距 离对 爆破 方法 、爆破类型、起爆技术 、孔网参数 、炸药及起 爆器材等因素采取科学 、有效的限定措施 。可以确 *+- +一 +一 - + 一 一 +

16、- +” +- + 一- - - - + - 一 一一 +一 +一 +一 +- +- +- +- +- + 一 - - 一 + 一一 +一 +一 +一 +-+一 +- +一 +- +- + 运营单位应派人现场监督 。 ( 2 )作业带扫线前 ，应探明在役 管道 准确位 置 ，作 出 明显 标识 并设 置隔离 带 。 ( 3 )施 工作 业 带应 在 隔离 带 以外 ，靠 近 在 役 管 道 一 侧 作 为 堆 土 场 地 ，另 一 侧 用 于 施 工 机 具 通 行 。 ( 4 )当两管道并行间距较小 时，应采用小排 距 、多层 次破碎 ，以免一 次进尺 过大 ，造 成岩体 向 相 反方 向移

17、动 ，挤压在 役管 道 。 3结束语 根 据 中 国 石 油 总体 规 划 2 0 0 8 2 0 1 5年 ， 国 内 油 气 管 道 建 设 总 里 程 将 达 到 3 7万 k m。 逐 步形 成全 国性 的天 然 气管 道 、成 品油 网络 。 随 着 管 道 建 设 规 模 的扩 大 ，多 条 管 道 并 行 情 况 将 普遍 存在 。受 地形 限制 或规划 原 因 ，并行 间 距 往 往 只 有 5 1 0 m，极 困 难 地 段 甚 至 需 同 沟 敷设 。对 于 山 区石 方段 ，静 态爆 破技 术 可 以很 好 地 解 决 管 沟 开 挖 问 题 。 确 保 在 役 管 道 的 安 全 。 参 考文献 1 魏承景 ， 谢逢午 静态破碎技术【 M】 南 宁： 广西科学技术 出版社 ， 1 98 9 3 0 -3 1 2 刘键 静态爆破 研究 、 爆破 与安全 M】 武汉 ： 湖北 科技 出版社 ， 1 98 4 2 0 - 21 作者 简介 ：马 学海 ( 1 9 7 5 一 ) ，男，天 津人 ，工程师，1 9 9 8 年 毕业 于西 南石 油学院油 气储 运专业 现从事 管道 线路 工 程设计工作。 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 4 2 7