浅谈山区管道施工方法的优选

浅谈山区管道施工方法的优选（中国石油天然气管道第三工程公司，河南中牟451450）摘要：随着我国石油天然气管道事业的不断发展，长距离、大口径的输油（气）管道工程也越来越多，管道通过的区域也从单纯的平原地段发展为地形复杂的山区地段，给机械化流水作业带来很大的困难。提高山区管道的施工速度、创造效益的关键是选择正确的施工方法，本文根据在山区管道施工的经验，总结出山区管道施工方法的优选原则，供施工人员参考。关键词：管道工程山区施工优选1工程说明在近几年施工的陕京管道工程、涩宁兰管道工程、兰成渝管道工程等大型长输管道工程中，管道通过的地形越来越复杂，山高坡陡，沟壑纵横，给施工带来很大的困难，无法发挥我们机械化流水作业的优势，而开展山地施工时，由于缺乏山地施工技术和施工经验，往往在山区施工时存在速度缓慢，质量差的缺点，是制约管道按期完工的主要因素。合理的选择施工方法是山区管道施工速度快慢的主要原因；合理的施工方法具有省力、省时、经济、保质、保量的优点，反之，就会徒劳付出，延误工程。根据在施工现场的山地施工经验，对于各种地形选择相应的施工方法，总结出一定的规律，供技术人员作为参考。2山区施工的主要施工方法介绍2.1人工运管，管架组对对于小口径管道可采用人工抬管，将单根钢管运送到管沟内，用管架（三脚架，四角架）、倒链等组对的方法。2.2设备运管，沟内组对对于大口径管道则利用设备（吊管机）将单根钢管运送到管沟内，用设备（吊管机）或（三脚架，四角架）组对的方法。2.3机械牵引布管，人工沟内组对在山顶安装固定的牵引装置（卷扬机），在管沟内（外）设置滚轮，滑车，轨道等辅助设施，将单根管运送到位，用管架在沟内进行组对的施工方法。2.4溜（拖）管法施工在山顶或山底，设置一个组装场地，设备在场地定点对口，焊接，然后逐步发送到位的施工方法。从山顶逐根向下施工的方法就是溜管法，从山底逐根向上施工的方法就是拖管法。2.5整体预制吊管法利用场外的组装场地进行整体预制，然后用大型吊装设备（悬索，吊车，桅杆等）将预制好的管道一次吊装到位的施工方法。2.6悬缆空中布管，人工沟内组对利用悬缆装置将单根钢管运送到管沟内，采用悬缆起落装置或管架（三脚架、四角架）组对的方法。3施工方法的选择3.1边坡整齐、且两侧均能到设备的山地（冲沟）施工如果山体（冲沟）的斜坡段比较整齐，管道敷设比较简单，且山顶有场地，宜采用“整体吊装法”和“溜管法”进行施工。3.1.1管沟开挖首先对斜坡的管沟进行开挖，石方采用爆破的方法施工，在施工的过程中，对施工人员进行安全教育和安全保护。在斜坡上面的平地上设置钢管地锚（Ф108mm），地锚打入地下部分大于1.5m，确保安全，在地锚位置拉下两根Ф20mm的钢丝绳，每根钢丝绳上每隔1m设置一个钢环，在斜坡施工人员必须身上携带安全带，安全带用两个带分别与两根钢丝绳连锁。3.1.2管道组焊若采用溜管法时，单根钢管用吊车（吊管机）吊入沟内，用四脚架、外对口器进行组装，管道组焊采用在沟内定点施工的方法。若斜坡管道敷设的长度较小，斜坡管道可以在平地上进行整体组焊。3.1.3管道下沟A．整体吊装法在沟底管道施工完成后，进行斜坡管道的下沟。如果斜坡管道敷设的长度较小，用吊车或吊管机（加长吊杆）直接将预制好的管段吊放到沟内，与沟底管道进行连头。地锚钢丝绳钢环地锚设置示意图B．溜管法如果斜坡管道敷设的长度较大，用柔性物（草袋、毛毡）将管道包裹，外表面用竹片保护，铁丝捆扎牢固，管端焊制封头、吊耳，用钢丝绳挂在吊耳上，上面用设备（卷扬机）牵引，然后用吊车或吊管机（加长吊杆）直接将第一节钢管吊放到沟内，牵引设备向山体（冲沟）方向移动，缓缓向下溜管，一直到达第一根管道预定位置停止。第一根管道的尾端到达斜坡顶点时，停止溜管，用设备吊装第二根钢管，在斜坡顶部进行连头作业。第一、二根钢管组焊后，使焊道进行冷却，然后，在吊管机的配合下，牵引设备向山坡（冲沟）方向移动，使管道缓缓向下移动，达到预定的位置。如果斜坡管道较长，还需要焊接管道，可重复以上方法直至达到要求长度。然后焊接坡管道毛毡竹片铁丝封头、吊耳钢管保护示意图吊管机管道整体吊装示意图“溜管法”施工示意图吊管机牵引车第一段管道连头位置第二段管道钢丝绳顶管道，坡顶管道宜大于100m距离，确保斜坡管道在牵引钢丝绳取消后的稳定性。3.2边坡整齐、只有低点能到设备的山地施工如果山体（冲沟）的斜坡段比较整齐，管道敷设比较简单，宜采用“整体吊装法”和“拖管法”进行施工。由于上面已介绍过“整体吊装法”，这里只介绍“拖管法”施工方法。3.2.1管沟开挖首先对斜坡的管沟进行开挖，石方采用爆破的方法施工，在施工过程中，对施工人员进行安全教育和安全保护。在斜坡上面的平地上设置钢管地锚（Ф108mm），地锚打入地下部分大于1.5m，确保安全，在地锚位置拉下两根Ф20mm的钢丝绳，每根钢丝绳上每隔1m设置一个钢环，在斜坡施工人员必须身上携带安全带，安全带用两个带分别与两根钢丝绳连锁。3.2.2管道组焊坡底管道采用沟内组焊的施工方法，单根钢管用吊车（吊管机）吊入沟底，用四脚架、外对口器进行组装。山底一侧的斜坡管道施工，采用在斜坡底部逐根焊接，顶部卷扬机向上牵引的方法（即“拖管法”）进行施工。3.2.3管道下沟及沟内组焊A．拖管法管道施工采用卷扬机做牵引动力，将管道从斜坡底部拉到斜坡顶部。a.在待施工的斜坡顶部打三处地锚，地锚可采用钢管地锚或基础地锚，在地锚上设置卷扬机，其中一台卷扬机作为主管道的牵引源，另两台卷扬机作为单根管道运输的动力源。如果沟底能够满足大型吊装设备到位，可用设备吊装单根钢管进行组对，即可取消低部的悬缆装置和顶部的两台卷扬机。b.在组对点上方10m位置的管沟两侧设置基础，作为悬缆人字型立杆的基础，在冲沟低部距斜坡底角15m位置设置一个基础，作为立杆的基础，两处立杆顶部用钢丝绳做悬缆。立杆采用槽钢扣焊或钢管制作，悬缆采用钢丝绳，立杆设置四根拉索，拉索钢丝绳与地面的夹角宜为30°。c.管道组对在斜坡底角以上12m位置，设置一个操作平台，在第一根钢管前端焊接封头、牵引环，用钢丝绳与卷扬机相连，卷扬机拖动管道向上移动，组对管管垛卷扬机1卷扬机2卷扬机3砼地锚管地锚1管地锚2砼地锚砼地锚龙门架悬缆拉索管段1向上“拖管法”施工示意图悬缆起落滑轮牵引索起落滑轮组悬缆起重滑轮结构示意图行走滑轮牵引索行走滑轮组89543121067111.发电机2.卷扬机3.牵引钢丝绳4.已焊管道5.待焊管道6.吊装设备7.管堆8.滑轮9.封头10.卷扬机基础11.滑轮组有吊装设备时，卷扬机上拖管道示意图钢管的后端达到操作平台时停止移动。用两台卷扬机配合从管堆吊装单根钢管到斜坡底部位置，准备进行管道组对，一个卷扬机控制行走滑轮，另一个卷扬机控制起落滑轮上下移动，调整管道的位置，满足管道组对的需要。3.3山地（冲沟）斜坡地形复杂的施工对于斜坡管道敷设中，有水平转角、纵向角等特殊情况，无法采用“溜管法”、“整体吊装法”、“拖管法”等方法进行施工，可采用“人工运管”、“悬缆法”进行管道施工。3.3.1人工运管法人工运管的方式有人工抬管法、管架倒管法，轨道运管法，根据施工现场的实际情况进行选择。A．人工抬管法：对于山体坡度较缓，山坡有一定的宽度，能够满足抬管人员的行走，可采用人工抬管法将单根钢管运送到位。抬管时，为了保证抬管人员的稳定和安全，应在抬管的道路上修筑桩基、脚蹬或台阶。具体修筑方法详见下列示意图所示。B．管架倒运法就是利用已成型的管沟，用四脚架或三脚架通过倒链在管沟内将单根钢管运送到位。对要倒运的钢管表面进行保护，保护层用毛毡或草袋等柔性物，用尼龙打包带捆扎结实。C．轨道运管法就是在凹凸不平的山体上，用桩基调整高差，形成一个平缓的平面，上面设置轨道，然后，用管托或滚轮装置卡紧钢管在轨道上拖运到位。一般情况下，桩基选用钢管桩、角铁桩、槽钢桩、圆木桩等，轨道选用角铁轨道、槽钢轨道等。桩基山坡桩基修筑示意图山坡坑槽坑槽修筑示意图山坡台阶台阶修筑示意图3.3.2悬缆运管法“悬缆法”施工就是利用悬缆作承重索，利用卷扬机牵引滑轮组在悬缆上移动，到达某一个点，将管道落到管沟内，逐根进行组焊。4实施效果紫荆关是陕京线的困难段，是全工程的最难点，业主为庆贺香港回归献一份厚礼，将10月1日竣工提前到6月30日竣工，同时，由于管沟开挖滞后，严重影响工期，给施工造成很大压力。通过在紫荆关的山地管道施工，我们合理选用施工方法，一个施工处仅用40天时间完成了5Km山地施工任务，当时被视为山地管道施工奇迹。5总结通过多年在山地施工的结果表明，山地施工方法的正确选择是提高山地施工的关键，合理的方法能够降低劳动强度、减少工程成本、加快施工进度、提高工程质量，是广大技术人员指导施工的基础，将会在今后的管道施工中继续发扬光大。桩基轨道管卡钢管山体桩基、轨道设置示意图基础山谷立杆滑轮组钢管卷扬机悬缆施工示意图