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西气东输二线工程永昌压气站/摄影 刘忠文
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图中为河西走廊最狭窄处的西气东输二线工程永昌压气站,河西走廊不仅是东部通往西部的交通要道,也是我国将西部油气资源输往东部的重要能源通道。
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沙漠中的管道填埋施工/供图 国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司
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输气管道下沟作业/摄影 余海
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管道施工工序包括管道焊接、管道下沟、连头、回填、试压、地貌恢复等,其中管道下沟是整个管线敷设的关键性工序,管道长龙一般用吊管机吊入沟底。
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当以百亿计的天然气得以重见天日,另一个难题接踵而至——运输动力。从井口流出的天然气,仅靠初始的动力不足以完成数千千米的超远距离输送。为此,建设者只能“化长为短”,将一条长管道分割为若干段,并在间隔处设置压气站,通过一次次加压,保证气体持续流动输送。
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在实际方案中,管道的输气压力可达10MPa,相当于大气压的100倍,这对管材的强度和韧性都是巨大的考验。在承受高压的同时,管道必须尽可能扩大口径,以实现更高的输气效率,因而管道的制造要求十分严苛。
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严苛要求之下,建设者经过反复论证和多方比对,才完成管道材料的研制,实现自主生产。这种型号为X 70的管线钢材,强度、韧性和焊接性能都能满足工程需求,而且管径可达1.016米,创下当时全国油气管道的新纪录。[4]总长超过4000千米的输送管道,意味着钢管的使用量将超过30万节,数量之多、规模之大可谓前所未有。
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不仅如此,横跨东西的管道既要跨过山地、平原、水网,还要穿过沙漠、戈壁、黄土,人们要面对的将是错综复杂的施工条件。在那些远离城镇、无路可走的山地、沙漠、水网,建设者们只能想方设法,造出一条条运输钢管的通道,保证钢管提前就位。
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在具体敷设前,钢管还要进行组对、焊接、无损检测、补口补伤,或者为适应地形进行人工弯折。最后,开挖管沟,下放管道,回填管沟,这才完成管道的敷设。
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如果只是沙漠、高山、平原,上述常规的挖沟敷设方法足以应付,但管道还要穿越黄河、长江、淮河等1500多条河流与沟渠,在大江大河之下挖沟埋管,几乎不切实际。于是,一条条桥隧应运而生。
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建设者们或者利用钻机和炸药,在河底凿出一条隧道,以供管道穿行;或者利用较细的导向钻先完成河床底下的穿越工作,再将较粗的扩孔器和管道沿原线回拖[5];又或者利用液压千斤顶,将一段段混凝土管直接顶入河床之下,再将输气管道敷设其中[6];或者甚至直接使用盾构机,掘出一条内径可达3.8米的通道,让多条管线在其中穿过。在一些较为特殊的情形下,为了避开河床的断裂带,管道直接放弃地下穿越,改为凌空架桥,跨越而过。当然,建设者们面对的不只是重重天堑,还要避免管道施工对周围环境的影响。工程既要保护历史文化遗址,也要避让保护区。即便在穿越生态脆弱区之后,还要进行边坡防护,甚至植树、种草以恢复生态。
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最终,一条横贯东西、全长4380千米的“能源大动脉”横空出世。此后的每一年,将有120亿立方米的天然气从远古地层中源源不断地喷涌而出,沿着这条“大动脉”,从沙漠出发,翻过高山,越过沟谷,穿过平原,连接沿途气田,最终进入千家万户。这就是西气东输一线工程,一项集找气、产气、输气、用气于一体的超级工程。它西起新疆轮南油田,东至上海的白鹤镇,串联起沿线的新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、浙江、上海这10个省区市。一经建成,它便成为当时中国距离最长、管径最大、压力最高、施工条件最复杂、运输能力最强的输气管道工程。
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尽管有了这项工程,面对全国的用气需求,它的作用仍显得杯水车薪。我们需要更多的气源,需要更多、更长的管道。
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宁夏中卫沙坡头黄河特大桥/摄影 曾国福
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近处为沙坡头黄河特大桥,远处是西气东输工程跨越黄河的输气管道——西气东输中卫黄河跨越工程。这是西气东输工程首次,也是唯一一次以跨越的方式通过黄河。
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肆 超级网络
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