沙漠内陆大坡度斜井油气隧道穿越工程施工技术探讨——以迪那河大坡度斜井油气隧道穿越工程为例

摘要

我国油气管道业的持速发展，沙漠内陆大坡度斜井油气隧道穿越工程不断新建，适应沙漠内陆地域特殊的地质条件、特殊的地理条件、特殊的地形地貌条件下的施工技术就显得十分重要。注重技术创新和管理创新与生态环保效益相结合，是沙漠内陆大坡度斜井油气隧道穿越工程施工技术创新的主旨理念，突出了动态的工艺技术设计和科学系统管理与生态环保三合一的原则。沙漠内陆地域的地形地貌、地质条件和地理自然条件特殊，在大落差、大起伏的地形地貌的条件下，特别是对于特殊地质条件下，有效的隧道光面钻爆掘进、完备的隧道支护、完善的隧道防排水、以及洞口的生态封堵，既要做到安全、经济、合理，又确保工程质量，显得十分关键。本论文取得的研究成果主要包括以下几个方面:
　　1.沙漠内陆大坡度斜井油气隧道光面钻爆掘进施工技术改进
　　针对迪那河大坡度油气隧道穿越工程特殊的地质条件和施工技术要求，在原有的光面爆破掘进技术的基础上，创新地提出了光面爆破+掏槽破碎的新的掘进施工工艺技术。
　　爆破效果不好，对围岩的破坏范围过大，将会造成坍方影响施工安全;石碴块度过大，将会影响装运速度;超挖过大，增加回填量直接影响经济效益;欠挖补炮，增加工序工程量，直接影响掘进速度;眼底不平（不在同一平面内），影响下一进尺的开挖等。因此，为了避免盲目施工并获得良好的爆破效果，探索设计了迪那河油气隧道光面爆破+掏槽破碎装药相结合爆破工艺，解决了不同围岩强度的稳定性问题和岩石二次爆破和派小的难题。其基本原理是，在装药结构上，用不偶合装药克服粉碎区，保护围岩，以偶合装药掏槽粉碎岩石。在起爆顺序上，周边孔首先起爆，在主炮眼起爆前，沿隧道轮廓(kuo)线周边眼之间光面一条裂缝，整个光面孔的布孔平面形成一个断裂面;接着起爆辅助孔（崩落孔），在周边孔与辅助孔（崩落孔）之间形成一个断裂层，再起爆掏槽孔，主炮孔的爆炸作用力大量集中在掏槽与断裂层之间释放，在断裂层集聚削弱，极大地削弱主炮孔爆炸力对围岩的破坏作用。并在布孔钻孔、优选钻爆参数、选择装药结构和改善起爆方法等都有创新和技术改进。这样，既克服了原爆后対围岩破坏大、岩石块度太大，需二次爆破派小的现象，又提高了施工安全度、施工进度和施工效率。
　　光面爆破+掏槽破碎的新的掘进施工工艺技术，在一般情况下采用一次性钻爆、一次性掘进、一次性成功的掘进方法施工，促进了施工进度和施工效率。
　　2.沙漠内陆大坡度斜井油气隧道支护施工技术改进
　　沙漠内陆油气隧道是围岩与支护结构的综合体。油气隧道适时进行支护施工的目的是，通过隧道支护加固围岩增加围岩的稳定性，提高围岩自撑能力，确保施工安全和工程质量、日后油气管道运营有效的稳定性及安全性。
　　在研究公路隧道和铁路隧道支护技术的基础上，结合沙漠内陆地质特点，提出了沙漠内陆油气隧道支护技术。具体支护施工技术如下:采用喷锚支护与复合支护相结合方式进行隧道一般地段支护。采用超前支护与喷锚支护相结合的方式，克服掌子面塌方、涌水、破碎底层等一般特殊地段隧道的支护难题。在进出口等特殊施工地段采用超前支护，如超前小管、超前锚杆和钢棚支护等。必要时增加二次衬砌。
　　3.沙漠内陆大坡度斜井油气隧道防排水施工技术改进
　　鉴于油气隧道大多处于沙漠内陆地域的特殊地形地貌、特殊的地质条件和特殊自然环境，穿越管道内的运行介质又是具有高温高压、易燃易爆的油气，所以，特别对油气隧道的防排水尤为重视，隧道防排水工程质量要求也特别高。油气隧道防排水要求和措施应遵循“以排为主，防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理，”的原则，其基本要求是保证运营期隧道防水可靠，排水畅通，不渗不漏，经济合理，不留后患。结合迪那河地域地质特点，提出了迪那河斜井油气隧道穿越工程防排水技术措施是:一是围岩注浆砼防水，降低围岩底层的含水率、孔隙率、渗透率，提高围岩底层的整体性;二是喷射砼防水，提高砼的抗渗能力;三是设置防水层，将底层中的渗水阻隔于二衬之外;四是衬砌砼防水，采取P8抗渗砼和耐久性砼施工防水;五是布设隧道防水管系统排水等技术措施。
　　沙漠内陆油气隧道防排水设计特别重视围岩注浆防水和初次支护防水作用这两个关键环节。
　　4.沙漠内陆大坡度斜井油气隧道生态封堵技术设计与技术改进
　　油气隧道生态封堵是对隧道洞口原生态环境缺陷和问题和在隧道施工中对洞口局部生态环境负面影响，采取生态环境治理的方法，对隧道洞口进行有效封堵并对生态环境进行综合治理，避免次生灾害对生态环境和油气管道的破坏，确保油气管道的运行安全。油气隧道穿越洞口环境必须采取环保、安全、可靠的封堵和生态环境的综合治理。论文提出以小管注浆、喷锚注浆加固地质岩层和围岩的稳定性，以砼墙对隧道口进行有效的封堵，恢复和改善水文水系，恢复和改善地形地貌和种草、种树，搞好生态绿化，恢复植被，改善生态环境，避免次生灾害对生态环境和油气管道的破坏，确保油气隧道施工安全和管道的运营安全。针对不同地质和水文条件，提出采用混凝土封堵墙、注浆堵水、小管注浆、锚喷混凝土、局部钢支架加固等方法进行有效封堵和治理。
　　总之，沙漠内陆大坡度斜井油气隧道封堵宜采用现浇混凝土进行分段防渗排水封堵、围岩喷锚加固和生态环保结合起来，进行综合治理。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 导言

1．2 选题依据及研究意义

1．2．1 选题依据和背景

1．2．2 定义及特征

1．2．3 油气管道穿越施工技术类比分析

1．3 依托工程概况

1．3．1 迪那河大坡度斜井油气隧道穿越工程概况

1．3．2 迪那河大坡度斜井隧道穿越工程的特点分析

1．4 研究的意义及望展

1．5 国内外大坡度斜井隧道穿越工程施工技术研究现状

1．5．1 国内外大坡度斜井隧道穿越工程施工技术研究现状

1．5．2 光面钻爆掘进施工技术研究现状

1．5．3 新奥法隧道支护施工技术研究现状

1．6 研究内容、思路与技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 技术路线

1．6．3 技术关键点

第2章 沙漠内陆塔里木地域迪那河油气隧道穿越工程地质条件分析

2．1 导言

2．2 迪那河地域工程地质条件分析

2．2．1 地形地貌

2．2．2 区域地质构造

2．2．3 不良地质作用

2．2．4 地层岩性

2．2．5 地震效应评价

2．3 迪那河地域水文地质条件分析

2．3．1 地下水

2．3．2 土壤和水体对混凝土与钢材的腐蚀性

2．3．3 水源及涌水量分析

2．4 迪那河油气隧道穿越工程围岩稳定性定性分析

2．4．1 隧道地域稳定性

2．4．2 隧道进、出洞口段工程地质评价

2．4．3 工程地质围岩分级

2．5 本章小结

第3章 沙漠内陆大坡度斜井油气隧道穿越工程光面钻爆掘进施工技术

3．1 导言

3．2 隧道掘进形式选择

3．2．1 迪那河大坡度油气隧道穿越掘进形式选择

3．3 光面钻爆掘进施工工艺技术及施工要点

3．3．1 光面钻爆法参数的选择

3．3．2 施工方法及机具选择

3．3．3 全断面光面钻爆掘进施工技术设计

3．4 迪那河大坡度油气隧道光面爆破+掏槽破碎法施工技术

3．5 全断面光面钻爆掘进安全技术设计

3．6 全断面光面钻爆掘进技术效果分析

3．6．1 常规光面爆破施工技术分析

3．6．2 常规光面钻爆与光面爆破+掏槽破碎工艺技术经济技术比较分析(循环进尺不变)

3．7 本章小结

3．7．1 大坡度斜井油气隧道光面爆破质量标准

3．7．2 大坡度斜井油气隧道全断面光面钻爆掘进效益分析

第4章 沙漠内陆大坡度斜井油气隧道穿越隧道支护施工技术动态设计

4．1 导言

4．2 围岩的观察、量测、分析反馈

4．2．1 隧道围岩量测的主要内容

4．2．2 围岩量测数据分析、反馈

4．3 油气隧道支护技术动态设计及施工要点

4．3．1 油气大坡度斜井隧道支护形式选择

4．3．2 锚喷支护施工工艺技术设计

4．3．3 隧道复合式衬砌施工技术设计及施工要点

4．3．4 油气隧道特殊地质段支护施工技术设计

4．3．5 迪那河油气隧道支护施工技术设计与施工

4．4 油气隧道支护质量检验

4．5 油气隧道支护施工技术分析

4．5．1 超前支护施工技术分析

4．5．2 初期支护施工技术分析

4．5．3 隧道防水层技术分析

4．5．4 二次衬砌技术分析

4．6 本章小结

第5章 沙漠内陆大坡度斜井油气隧道穿越工程防排水施工技术

5．1 导言

5．2 油气隧道防排水施工技术设计与施工要点

5．2．1 隧道防排水系统的技术措施

5．2．2 油气隧道结构防排水施工技术

5．3 油气隧道防排水施工技术分析

5．4 本章小结

第6章 沙漠内陆大坡度斜井油气隧道穿越工程洞口生态封堵施工技术

6．1 导言

6．1．1 油气隧道生态封堵的定义

6．2 油气隧道洞口生态封堵施工技术及施工要点

6．2．1 隧道洞口地层、围岩加固治理设计与施工

6．2．2 隧道洞口封堵墙的设计与施工

6．2．3 隧道洞口水文环境的治理设计与施工

6．2．4 隧道洞口生态环境绿化施工

6．3 隧道洞口生态封堵施工技术分析

6．4 本章小结

结论

致谢

参考文献