目前長輸輸油管道輸氣管道常見穿越方式有大開挖、定向鉆、鉆爆隧道、盾構隧道、頂管、夯管等6種方式，常見跨越方式有桁架跨越、拱橋跨越、懸索跨越、斜拉鎖跨越等4種方式。本文介紹各種穿跨越方式的原理、優缺點、適用性以及國內典型案例，以加深讀者對大型油氣管道建設過程的認識。目前，我國長輸油氣管道里程已近11萬公里，所經地形復雜多樣，有西北荒漠、有東南水網、有東北原始森林、有西南喀斯特地貌。在一般地形條件下，長輸油氣管道采取管溝開挖埋地敷設方式，對于山川、河流、高速、鐵路等特殊地段，需要采取穿越或跨越的敷設方式。

       大開挖穿越

       大開挖穿越在長輸石油天然氣管道建設過程中最為常用，原理是利用挖掘機對公路或者河流進行開挖，然后將管道埋地敷設，管道埋深為路基或河流沖刷線以下2米。其優點是施工簡單、成本較低，缺點是施工期間妨礙交通、破壞環境、安全性差等。該敷設方式主要適用于季節性河流穿越或者三級以下公路穿越。以西氣東輸天然氣管道為例，沿線公路穿越約300次，單次開挖長度約30米；中型河流穿越約40次，單次開挖長度約500米；小型河流或溝渠穿越達1500次，單次開挖長度約80米，且主要集中在東部地區的水網地帶。

       定向鉆穿越

       定向鉆穿越是按照設計的軌跡，采用定向鉆技術先鉆一個導向孔，隨后在鉆桿端部接較大直徑的擴孔鉆頭和較小直徑的待敷設管道進行擴孔和管道回拖，深度一般在河流沖刷線以下16米。其優點是施工質量好，工期較短，社會環境影響較小，施工時間不受季節的限制；其缺點是受地層影響較大，不能穿越卵石層和硬質巖層，較大管徑管道長距離穿越存在一定的風險。該穿越方式主要適用于粘土、粉土等成孔條件好的地層，黃河、長江等大型河流穿越多選用該穿越方式。目前，定向鉆穿越項目管徑最大的是西氣東輸二線南昌—上海支干線贛江定向鉆穿越工程，管徑1219毫米，穿越長度為1351米，已于2012年2月完工；穿越最長的項目是江都-如東天然氣管道長江定向鉆穿越工程，穿越長度為3302米，管徑為711毫米，已于2013年5月完工。

       鉆爆隧道穿越

       鉆爆隧道穿越是采用人工鉆眼爆破的方法，在水下的巖石層開鑿出一條通過水域的隧道，然后在隧道中敷設管道。其優點為施工期間不影響通航，可一隧多用，工程費用較低，穿越長度不受限制，無需專門機械，可選擇的施工隊伍較多等；其缺點為施工周期較長，施工條件差，施工風險性較高等。一般適用于基巖埋藏較淺、透水性差、地質構造簡單、完整性較好的河床和山體。西氣東輸二線天然氣管道中衛黃河穿越采用“下坡段＋水平段＋上坡段”的水下鉆爆隧道穿越方式，總穿越長度為1198米，其中：下坡段長310米，傾斜度25；水平段在地面以下約130米，長為435米；上坡段為453米，傾斜度20。

       盾構隧道穿越

       盾構隧道穿越是用盾構機在地面以下暗挖隧道，盾構機前方設有支撐和開挖土體的裝置，中段安裝頂進所需的千斤頂，尾部可以拼裝預制或現澆混凝土襯砌環，盾構機每推進一環距離，就在尾部支護或拼裝一環襯砌，并向襯砌環外圍的空隙中壓注水泥漿。其優點是機械化自動化程度高、適用地層廣泛、安全度較高、施工勞動強度低、施工過程不影響通航等；其缺點是施工周期較長、施工投資較高等。西氣東輸長江穿越、川氣東送安慶長江穿越以及西氣東輸二線九江長江穿越均采用盾構隧道穿越方式，其中西氣東輸長江盾構隧道工程位于南京長江大橋下游40公里處，挖掘出的隧道呈圓形，直徑3.8米，最低處位于長江河床底以下12米，隧道全長1992米，已于2003年7月完工。

       頂管穿越

       頂管穿越是借助主頂油缸的推力將工具管或頂管掘進機從工作坑內穿過土層一直頂進接受坑內，將套管埋于地下的過程。其優點為施工周期較短，機械化程度較高，不受季節影響，安全性較好等；缺點為施工投資較高，穿越長度較長時方向難以控制，對環境影響較大等。主要適應于長輸油氣管道高速公路穿越和國道穿越。西氣東輸天然氣管道沿線公路頂管穿越290次，單次穿越長度約50米；鐵路頂管穿越34次，單次穿越長度約40米。

       頂管穿越施工設備主要包括千斤頂、高壓液壓站、發電機、工具管、風鎬、頂鐵、輕軌發送設備及運土設備等。

       根據施工圖，首先在公路兩側放出管道中心線，確定出入土點位置并開挖操作坑和接收坑。將設備安裝就位，吊裝套管、安裝頂環，利用液壓千斤頂頂推套管，每頂進一定行程，退回頂缸，操作人員進入套管內挖土外運，然后加入頂鐵或套管繼續頂進，循環作業，直至套管頂至對面接收坑；拆除設備，清理套管內余土，進行主管穿越。

       頂管穿越示意圖

       1—混凝土套管2—環型頂鐵3—U型頂鐵4—千斤頂5—桁吊6—后背墻7—軌道8—墊層

       夯管穿越

       夯管穿越是以壓縮空氣或液壓油為動力，將待鋪設的鋼管沿設計路線直接夯入地層，被切削的土芯暫時留在鋼管，待夯管成功后再將土芯排出。其優點是施工占地面積小、開挖土方量小、施工周期短、不影響交通等；但由于管材要承受相當大的沖擊力，該施工法僅限于鋼管施工，且壁厚要滿足一定要求，鋪設長度一般在80m內。主要適用于小型溝渠、公路、鐵路、小河等特殊地段的管道穿越。2012年5月年，獨烏鄯原油管道工程采用夯管的方式穿越獨石化鐵路，穿越長度為60米，管徑610毫米，是新疆首次采用大口徑夯管穿越鐵路的工程。

       桁架跨越桁架跨越是長輸油氣管道常用的跨越河流方式之一，通常采用三角形的空間鋼結構跨越河流，然后將管道敷設在鋼結構之上。其優點是整體鋼度大、穩定性較好，技術比較成熟，在國內的設計、施工中得到了廣泛運用。但該跨越方式耗鋼量較大，需要在河床中布設支撐桁架的支墩，容易受到河水的沖擊，影響河道的排洪。桁架跨越方式一般適用于跨度較小的河流跨越，跨度一般小于90米。國內典型管道桁架跨越工程為西氣東輸黃河跨越工程，位于寧夏回族自治區中衛縣境內沙坡頭附近，桁架結構高6米，單跨長為85米，采用連續跨越的方式通過黃河，總跨越長為540米。

       拱橋跨越

       拱橋跨越是將管道本身做成圓弧形或拋物線形拱，將兩端放于受推力的基座上，管道從梁式跨越的受彎變成拱形的受壓，使管材能得到較充分的利用。該方式具有受力合理、美觀、節省材料、便于施工等優點，適用于80～100米之間的中等跨度的河流跨越，當多條管道需要同時敷設時，拱橋跨越方式的經濟效果更為明顯。中石化川氣東送天然氣管道后巴河流跨越工程采用了多條管道同時跨越的方式，跨越長度為77米。

       懸索跨越

       懸索管橋是在河流兩岸設立塔架，然后在塔架上懸掛承力的主纜索，再將管道用不等長的吊索掛于主纜索上，使管道基本水平，管道的重量由主懸索支撐，并傳遞至兩岸的塔架和基礎。其優點是管道不承受軸向力和水平作用力，受力狀態良好；但該跨越方式對施工機械和施工隊伍要求較高，投資較高，施工周期較長。由于懸索管橋在水平方向剛度較小，當跨度較大時，需考慮設置抗風索、減震器等，以防止管橋在風力作用下發生震動。一般適用于跨度較大的河流跨越。國內中石油忠武線和中石化川氣東送天然氣管道在湖北省境內多次采用懸索跨越方式跨越河流，跨度最大的是中石化川氣東送野三河懸索橋，全長332米。

       斜拉索跨越

       斜拉索跨越是利用鋼索通過橋塔支撐斜向拉著管橋的一種結構形式，一般對稱布置，利用管道自重平衡拉索的拉力，因而不需要主索錨固定，減少了基礎混凝土用量。由于每根纜索的自振周期各不相同，不易產生共振，抵御地震或風振的能力較強。該方式還具有自重小、結構輕巧、外形美觀簡潔的優點，適用于兩岸地勢較為平坦、寬淺的河流跨越。中緬天然氣管道在貴州省晴隆縣與關嶺縣交界處采用斜拉索跨越方式通過北盤江，跨越長度為230米，橋梁建成后，直徑1016毫米的天然氣管道、直徑610毫米的原油管道和直徑355.6毫米成品油管道同時從橋面并行通過。該工程已于2013年3月8日完工，是國內首座三管同橋的斜拉索跨越橋梁。

       隨著我國經濟的發展、人民生活水平的提高和對清潔能源需求量的增加，西氣東輸三線天然氣管道、錦鄭成品油管道、中緬原油管道等大型油氣管道也正在建設，“十二五”末國內油氣管道總長度有望突破15萬公里。在管道建設過程中對公路、鐵路、山川、河流穿跨越工程應根據具體項目特點選擇合適的穿跨越方式，以保證工程建設的安全、經濟和高效。