以科技创新 捍卫绿色风光 —中国二冶大口径长距离管道水平定向穿越黄河综合施工技术研究纪实

　　以往,管道敷设砍树挖沟,降水放管,即便日后可能会恢复地貌,但也与先前的不同了,若多次进行下管,那么对植被与原本地貌的多次伤害也是不可避免的。如何在对大自然造成最小的伤害的条件下,完成合同履约,变成了每一位管道人的心愿。2018年,中国二冶《大口径长距离管道水平定向穿越黄河综合施工技术研究》成果通过中冶集团科技成果鉴定,被鉴定为“国际先进水平”,这是中国二冶首次获得的科技成果最高鉴定。该成果填补了中国二冶在非开挖施工领域的空白,开启了公司捍卫绿色风光的管道敷设模式,解决了多年来困扰管道人的难题,同时也为中国二冶在长输管道和非开挖施工领域开拓市场奠定了坚实的基础。

　　先进的非开挖技术具有不影响交通、不污染环境、不破坏道路永久平整、铺管精度高、施工安全性好、周期短、社会经济效益显著等优点,是一种值得推广的绿色建筑技术。该技术在山东东营港—万通石化燃料油、成品油输油管线工程实施过程中,保证了黄河两岸的绿以科技创新捍卫绿色风光色盎然。

　　穿越黄河施工俯视图

　　突破:难中求进

　　中国二冶在非开挖技术上的突破山东东营港—万通石化燃料油、成品油输油管线工程功不可没。该项目位于山东省东营市利津县,中国二冶负责的施工范围为27千米,输送介质为燃料油、成品油、原油,三条管道同沟敷设,以郝家末站为起点,黄河南截断阀室延伸约1千米出为终点,全段工程采用D711管与D406管进行双管同沟铺设,需建筑2座截断阀室及1座末站。同时,该标段施工区域沿线地势复杂,为了保护环境,节约成本,减少对已建公共设施、构筑物的破坏,针对地势,工程管道敷设需对9处道路进行过路顶管施工,对8处河流、鱼塘进行定向钻穿越施工。其中,黄河穿越管道采用定向钻穿越施工,穿越段水平距离2640米,三条管线平行穿越,两条φ711管道,一条φ406管道,其中φ711管道带保温层实际管径达φ803,穿越最大深度27.5米,入土角为9°,出土角为6°,管道设计压力6.3Mpa,运行温度80度。穿越施工地带属黄河冲积平原,微地貌形态,穿越土层主要为粉质黏土层、粉砂层、粉土层,黄河多年的冲积沉积,以及复杂的化学物理变化,导致该土层硬度非常高,很大程度上提高了穿越施工难度。

　　道路穿越施工作业

　　但目前在长距离、大口径的定向钻穿越工程中,从设备吨位选择、施工人员技术水平,到施工技术难度控制、施工措施等方面都缺乏经验。因此开展对长距离、大口径定向钻穿越黄河的综合施工技术研究,以保证这些工程的顺利实施及运行安全迫在眉睫。2017年5月,针对东营港—万通石化燃料油、成品油输油管道穿越黄河工程,项目部课题组根据整体工程进度和穿越施工方案对穿越过程中可能出现各种问题和风险进行逐项分解与策划,提前进行研究和方案策划。为了顺利完成穿越黄河施工任务,课题组针对穿越过程中的关键技术难点,进行细致分析、论证及反复研究,邀请国际、国内顶尖专家多次论证,并吸取了国内大型穿越施工单位的意见及建议,创新多种施工工艺,最终形成一整套适合本工程的完整可行的施工技术方案,为本次穿越成功实施提供有力技术支撑。

　　经过对导向孔钻进控向及减少回拖阻力等方面的研究,2017年11月 ,三条管道穿越的全部技术实施完成。这标志着中国二冶又一项科技立项的突破,同时也完成了捍卫施工区域范围内的粮田与树木的使命。

　　创新:节能减排

　　对于此次非开挖施工,穿越黄河则是施工作业中最重要的一环。黄河是我们祖国的母亲河,她代表着孕育,但围绕她的地质层复杂而坚硬、穿越距离长、穿越深度大,穿越管径大、保温层厚度大,那么,如何克服重重困难并将破坏周围环境的几率降到最低,就成了项目部面对的最艰巨的一道难题。

　　创新从来都是九死一生,但我们必须有“亦余心之所善兮,虽九死其犹未悔”的豪情。面对困难要有强烈的创新信心和决心,既不妄自菲薄,也不妄自尊大,勇于攻坚克难、追求卓越、赢得胜利。项目团队就是抱着这种必胜的决心,潜心研究……

　　泥浆配制技术、导向孔钻进技术、管线回拖技术等是此次黄河穿越的关键难点。泥浆就是整个穿越系统的血液,泥浆的比重、黏度、密度、切力、滤失量、泥饼厚度、PH值、返浆回流速度等性能都直接影响着穿越的成败,在穿越过程中不同工序、不同土质层对泥浆的配置都有不同的要求,而导向孔成型的好与不好,也直接影响工程的施工成本,甚至决定着工程的成败。面对这个难点,项目人员根据各工序在不同地质层对泥浆性能的要求,结合本工程地勘报告,利用马氏漏斗测定法,重点以Φ711管线穿越为研究对象,对本次穿越的各工序泥浆性能进行深入研究与多次试验,最终成功的配制出适合本次穿越的泥浆配比,及三个解决导向孔施工的技术措施。

　　配制适合穿越施工配比的泥浆

　　管道回拖是黄河穿越施工中最重要的一环。但由于该工程管线穿越距离长、管径大、保温层厚度大、地质层复杂而坚硬,导致管线回拖过程摩擦阻力增大,为尽可能的减少由各方面因素造成的摩擦阻力,项目部人员通过减阻技术、发送沟注水减阻技术、注水降浮及夯管锤助力技术等多项措施顺利完成定向钻穿越黄河管道回拖,而黄河的周边仍是一片绿意盎然。

　　推广:捍卫绿色

　　实践反复告诉我们,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把创新主动权、发展主动权牢牢掌握在自己手中,才能走稳日后的每一步。

　　2018年,研制组对水平定向钻穿越黄河技术进行研究精进,受到到了我国政府的重视,并被受邀参加第五届中国油气管道工程及非开挖技术交流大会暨新技术、新装备展示会,将中国二冶的绿色环保、减少破坏、降低成本的先进非开挖管道敷设技术进行推广。中国二冶研制组负责人陈志刚说:“先进的技术不能因利益将其占为己有,要将它推广到行业建设中去,要助力工程推进的同时,要时刻将“两山”理念融入到科技创新中,毕竟我们的不断突破就是为了让我们的家园建设的更加美好”。

　　得人之要,必广其途以储之。近年来,中国二冶努力营造良好创新环境,加快形成有利于人才成长的培养机制、有利于人尽其才的使用机制、有利于竞相成长各展其能的激励机制、有利于各类人才脱颖而出的竞争机制,培植好人才成长的沃土,让人才根系更加发达,一茬接一茬茁壮成长。同时,中国二冶加强理论知识建设,将生态文明贯彻入人心。

　　科技创新既要“顶天”,面向市场科技前沿,致力于未来发展;也要“立地”,面向发展战略需求,赢得战略主动。只有加快走稳科技创新的脚步,才能实现建设开发与生态环境的和谐与美好。