中俄东线天然气管道的“咽喉”要道——长江盾构穿越工程中，三条天然气管道呈倒“品”字形敷设，这一结构布置为国内首创。

 

 

 

在该工程智慧中心，工作人员通过智能监测平台实时监测盾构掘进情况。

 

 

 

该工程其中一条天然气管道内焊作业。

 

 

 

为该工程量身打造的世界最小直径常压刀盘盾构机“畅通号”始发进洞。

 

 

盾构隧道管道安装示意图。国家管网集团供图

 

我国东部，长江入海口，江苏海门与常熟隔江相望。如今，一条通道，让两地实现江底“牵手”。

 

这就是中俄东线天然气管道的“咽喉”要道——长江盾构穿越工程。

 

长江天堑，古来险隔。从江底穿越，更为不易。因单次掘进长度、埋深、水压、口径、施工环境等均创造了世界之最，这条被誉为“万里长江第一长隧”的管道工程，又被称为世界油气管道领域的“天花板”工程。

 

目前，长江盾构穿越工程的主体工程已全面完工，正在进行最后的安装调试。该工程在建设过程中遇到了哪些“世所罕见的难”，建设者们又是如何攻克重重难关、创造世界之最的？记者近日采访了项目有关负责人。

 

 

长江北岸，南通市海门区。6月26日一大早，陆守权就和同事们一起来到了位于此的中俄东线长江盾构穿越工程起点。乘坐电梯，沿竖井抵达地下28米深处的入口，再顺着隧道南行……

 

陆守权，国家管网集团建设项目管理分公司中俄东线江苏工程项目部长江盾构项目分部经理。当天，他要和同事们对长江盾构穿越工程进行月度巡检，泡沫混凝土浇筑情况、设备外移吊装进展、管线安装调试跟踪、防洪防汛物资及应急准备情况等，均是巡检重点。

 

“为实现今年内贯通投产，各参建单位都在全力推进各项工作。”陆守权告诉记者，作为中俄东线天然气管道关键控制性工程，长江盾构穿越工程的加速推进，将顺利连通中俄东线全线，实现“北气南下”直供上海，进一步完善我国东部能源大通道，对保障区域天然气能源供应、助力构建清洁低碳安全高效能源体系、促进经济社会高质量发展具有重要意义。

 

据介绍，中俄东线天然气管道工程全长5111千米，自黑龙江黑河入境，纵贯东北、华北，一路南下，直达上海市白鹤末站，是我国目前口径最大、压力最高的长距离天然气管道。其穿江点位于长江入海口，也是长三角繁华地带，不仅江面宽阔、水量丰富、地质复杂，而且经济发达、规划密布。

 

复杂艰险的地理环境催生了长江盾构穿越工程的特殊性。即便是陆守权这样相关从业经验超过30年的“老把式”，也对其面临的诸多挑战望而生畏。他用“重”“长”“高”“险”“难”五个字来概括长江盾构穿越工程的特点。

 

陆守权进一步解释，“重”，即重要，作为中俄东线天然气管道的“咽喉”要道，长江盾构穿越工程的重要性不言而喻。“长”，即超长距离，该工程需穿越深厚的富含水软土地层，采用泥水平衡盾构法单向掘进达10.226公里，这在油气管道建设工程史上尚属首次，“万里长江第一长隧”也因此得名。“高”，指超高水压，长江穿越处水面宽、冲刷深度大，管道埋深最深处距离江面超60米，隧道施工最大将承受0.73兆帕的高水压，相当于指甲盖大小的面积上承着7.3公斤的重物。“险”和“难”，则指施工风险高、难度大。据介绍，该工程还需穿越长江主航道、常熟港海轮锚地等水域繁忙、风险极高的区域，以及长江刀鲚水产种质资源保护区等环境敏感地带，面临高水压换刀、长距离掘进、深竖井降水、沼气地层长距离穿越、三管同隧等一系列技术难题，加之作业空间极度受限，建造施工风险极高、难度极大。

 

项目面临的诸多挑战，使之成为世界油气管道领域的“天花板”工程，对设计建造、装备性能、施工工艺等提出了极高的要求。

 

“从2020年7月开工建设，到2022年12月隧道贯通，2023年8月开始敷设管道，再到今年5月主体工程全面完工，进入最后的安装调试阶段，设计建设者们可谓是一路‘闯关升级’，不断攻克‘世所罕见的难’，穿越了长江天堑。”陆守权告诉记者，这是目前世界油气领域泥水平衡盾构法单向盾构掘进距离最长、埋深最深、口径最大、施工条件最复杂的管道穿江盾构工程。

 

 

江面之下，直径约7米的隧道内，泡沫混凝土填充工作正在进行，为呈倒“品”字并行敷设的三条天然气管道穿上一层坚硬的“铠甲”。

 

“相较于传统的充水运营，把天然气管道封闭在轻质泡沫混凝土内，更安全更可靠，可以有效抑制管道位移。”陆守权介绍，此举填补了我国油气管道过江盾构隧道内应用泡沫混凝土填充技术的空白。

 

“铠甲”保护之下的管道，更具“内涵”：倒“品”字形的结构布置为国内首创；1422毫米超大口径、X80高钢级、12兆帕高压力等级、18米长的加长管为国内首次采用。

 

“国内首创”“首次采用”，背后有深意。

 

据介绍，倒“品”字形布置不仅可有效利用隧道空间，实现管道直接就位焊接，避免二次吊装增加管道附加弯曲应力的风险，还可以同步开展上面2根管道的安装作业，节约工期。而之所以选择这种材质、口径、长度的管道，是因为X80高钢级这一材质具有较高强度和承压性能，相同压力条件下能够有效减少管材壁厚，节约钢材用量；1422毫米超大口径则能有效增加输送量，提高输送效率，增加管线的运行效益；18米管长是常规天然气管道所用管长的1.5倍，大幅减少了焊口数量、降低了焊接质量风险。

 

不过，单根管道增加长度带来了新的难题：拐弯难度增加了。记者了解到，这一穿江隧道并不是笔直的，也不是水平的，上下起伏、左右弯曲的弯道有不少。这意味着，天然气管道也要“拐弯”。这是一个不小的挑战。

 

为解决这一难题，项目团队联合有关科研院所对弯管机进行技术攻关，最终将弯管机弯制精度提升至正负0.1度。小角度、高精度冷弯管机的应用，最大程度保障了拐弯处管道和隧道轴线的拟合。

 

诸如弯管机这样的技术攻关，在这一“天花板”工程中并不少见。“建造施工中的许多设备、设施和工器具都是专门为该项目量身打造的，从盾构机到龙门吊，从管道运输车到密封垫、密封条，等等，都实现了从‘0到1’的创新突破。”陆守权介绍。

 

这其中，不得不提的便是让隧道实现顺利贯通的关键设备——“畅通号”。这是我国自主研制的世界最小直径常压刀盘盾构机，也是为独头掘进10226米穿越长江而打造的“量身定制款”。

 

“直径7.95米，是我国首台直径10米以内配备常压刀盘的盾构机，破解了超长距离超高水压下换刀的难题；整机密封承压达到100米水头，化解了超高水压风险；盾构机核心部件设计工作时长均两倍于实际施工运行时长，满足了长距离掘进需要。此外，还针对性进行防爆和耐磨设计，配备了沼气自动监测系统、自动通风系统、盾尾间隙自动测量系统、管片自动选型等多项智能系统，更安全、更环保、更智能。”陆守权介绍，这一设备不仅实现了国产盾构智造施工的新突破，还创造了盾构安全高效掘进的新纪录，打造了盾构绿色施工技术的新典范，零渗漏、零排放、零污染，有效保护了长江两岸湿地自然生态环境。

 

 

在中俄东线天然气管道穿江隧道的上方，有一个智能巡检机器人。最近，工作人员正对其进行安装调试。

 

“待长江盾构穿越工程正式投入运营后，智能巡检机器人将正式‘上岗’，沿着隧道上方布设的轨道对天然气管道运营情况进行定期智能巡检。”陆守权告诉记者，智能巡检机器人具有可燃气体监测、图像识别等功能，可及时“感应”到天然气管道的异常，同时还配套设置温度监测系统、竖井内弯管应力应变监测系统、光纤预警系统等，为天然气管道的安全运行保驾护航。“它们不仅能够减轻运维人员的工作负担和安全风险，还能提升运维效率和质量。”

 

这只是长江盾构穿越工程数智化建设的一个例子。记者了解到，数字化、智能化贯穿该工程设计建造、盾构掘进、安装调试、运营维护等全生命周期。

 

在施工准备阶段，所有参与项目建设的员工都要进行智能化系统的操作培训。在施工过程中，一方面提升施工设备的智能化水平，比如，隧道盾构掘进过程中使用的先进的泥水环流技术和设备，实现了泥水循环的自动化和智能化，有效提高了掘进速度和施工质量；管道安装过程中，首次在隧道内采用全自动焊接方式安装3根1422毫米超大口径管道，创造了油气管道行业隧道内管道安装纪录，不仅提前完成了焊接作业，而且焊接一次合格率超过97%。另一方面，加强对现场作业情况的智能化监督管理。据介绍，在距离隧道入口约500米的项目办公驻地，设有一个智慧中心，智能监测平台上可实时显示长江盾构穿越工程现场作业人员及数量、作业内容、焊接设备运行参数、工程进度以及隧道内通风等情况，并进行自动分析预警，施工过程中出现特殊情况还能及时得到后台专家系统的帮助支持。

 

“由于项目在地下，作业空间极度受限，施工难度大风险高。数智化加持不仅让项目施工更高效、管理更便捷，而且最大程度为项目和施工人员的安全保驾护航。”陆守权说。

 

收尾攻坚仍在进行中，长江盾构穿越工程步入投运倒计时。不久后，随着这一项目的投运，中俄东线天然气管道全线将顺利贯通，进一步完善我国东部能源大通道。

 

据了解，我国目前拥有主干油气管网超10万公里。今年以来，我国油气管网基础设施加速建设，预计全年将新增管道里程超4000公里。按照规划，到2025年，横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外的天然气“全国一张网”将更加完善，西北、东北、西南、海上四大战略通道持续完善，形成“四大战略通道+五纵五横”的干线管网格局。