天然气管道施工技术

长输管道施工技术目录长输管道施工技术的发展一长输管道施工技术简介二山区地段施工技术2水网地段施工技术3穿越工程施工技术4质量、安全管理三平原地段施工技术1一、长输管道施工技术的发展随着经济发展，各地对油气资源的需求进一步扩大，为缓解运输的瓶颈，需大力建设油气输送管道。到目前为止，我国已建成油气长输管道约4.3×104km，其中天然气干线管道2.4×104km。已形成纵横东西、贯通南北、连接海外的管道网。到2020年油气长输管道干线将达8×104km，其中天然气管道干线将达到5×104km。一、长输管道施工技术的发展我国长输管道施工主要装备及部分独特施工技术已达到了国际先进水平，从线路测量、管道组装与焊接、管沟开挖、管道下沟、盾构、顶管、定向钻穿越、跨越等均具备了专业化的施工机具和施工技术，可以满足管道施工的全部需要。现将主要施工装备及施工技术介绍如下。1.管道焊接技术管道焊接作为管道施工的主要技术获得了长足发展，其现场焊接的高效率和安全可靠性在每条管道的建设中都占着举足轻重的作用。从国内20世纪50年代第一条长输管道建设开始，至今已有半个世纪，国内管道现场焊接施工大致经历了焊条电弧焊上向焊、焊条电弧焊下向焊、半自动焊和自动焊等四个发展过程。1.1焊条电弧焊下向焊焊条电弧焊下向焊是90年代初国内长输管道普遍采用的一种焊接工艺方法，突出优点是大电流、高焊速，焊接效率高。目前，焊条电弧焊下向焊主要用于焊接位置较为困难的地段和焊接设备难以进入的地段。1.2半自动焊半自动焊是电焊工手持半自动焊枪施焊，由送丝机构连续送丝的一种焊接方式。由于在焊接中送丝连续，节省了更换焊条等辅助工作时间，熔敷速度高，同时减少了焊接接头，减少了焊接收弧、引弧产生的焊接缺陷，提高了焊接合格率，是目前长输管道主要的焊接方式。1.3全自动焊全自动焊是借助于机械和电气、自控的方法使整个焊接过程实现自动化，人工主要从事监控作业。国内从西气东输工程开始，进行了自动焊的大面积应用。在新疆、戈壁无人区等适宜于开展自动焊的地区，创造了机组日焊接150道口的不菲业绩。未来的管道建设，为获得施工的高效率和高质量，将优先考虑熔化极气体保护自动焊工艺，进一步研制管道新一代的自动焊设备，以适应长输管道建设的发展速度。2、非开挖穿越施工技术在埋地管道的施工中，遇到穿越河流、公路、铁路与障碍物时，常规的开挖方法存在许多问题，“非开挖”敷设地下管道是当今管道工程推行的一种先进施工方法，在国内得到了广泛使用。2.1盾构穿越技术我国近年来在长输管道的建设中大量采用盾构穿越技术，已有多条大型河流进行了盾构穿越。目前采用的盾构法穿越施工采用的主要设备是泥水加压平衡盾构机。2.2顶管穿越技术传统意义上的顶管施工以人工挖掘、千斤顶顶进为主。后来发展到用螺旋钻挖掘和输送顶管内的土，继而由盾构法派生出的土压平衡法、泥水平衡法等大型顶管穿越技术，穿越距离可达到lkm以上。由液压来控制顶管前的切土帽以保证顶管的方向性，同时采用了中继顶进、激光测距、机头导向纠偏等手段用于顶进施工作业，解决了顶管的长距离和方向性的问题。2.3定向钻穿越技术近20年来，非开挖管道定向钻穿越在我国发展迅速，技术上日臻成熟，定向钻在非开挖管道穿越技术行业中得到了广泛的应用。在我国，2002年2月以一次穿越总长为2308m、直径273m的穿越钱塘江的记录，创世界最长穿越记录；著名的西气东输工程共使用定向钻穿越河流36条，其中最长的穿越是在吴凇江的穿越，一次穿越长度为1150m、直径为1016mm。由于定向穿越施工应用十分广泛，使得定向钻技术得到了长足的进步与发展。国际上已具有多种硬岩施工方法，如泥浆马达、顶部冲击、双管钻进，能进行软、硬岩层的施工。3.跨越工程施工技术长输管道通常采用跨越的型式通过江、河、渠、山谷等障碍，所采用的跨越方式主要有直跨和管桥两种型式，其中已采用的管桥型式包括单跨或多跨连续梁式、八字钢架式、轻型托架式、桁架式、单管或组合拱式、悬索式、悬缆式、悬垂管式、斜拉索式以及各种混合式等等。跨越型式的选择主要根据跨越长度、跨越处地质情况等因素确定。3.1悬索跨越长输管道大型跨越一般为悬索跨越，悬索跨越主要由塔架、管桥、管道、主悬索、吊索、风索、共轭索、基础等组成，其施工过程主要包括预制、基础施工、钢结构施工、塔架安装、主索安装、管桥安装、预埋弯管及补偿器、管道防腐等。目前，悬索跨越施工普遍采用空中发送的施工方法。3.1悬索跨越3.2桁架跨越桁架式管桥跨越是较为常用的一种跨越形式，主要由支墩、桁架式管桥和补偿器三部分构成，多用于穿越处为基岩或岩层埋藏较浅的大中型河渠跨越，一般为多跨。桁架式多跨连续梁式跨越特别是大口径管道跨越施工难度大，施工工艺较复杂，根据施工经验，一般采取预制发送、吊装就位的方法先进行桁架和桥面结构安装，然后再安装管道。3.3管拱式跨越拱型管桥跨越主要适用于两岸河堤成型或基岩埋探较浅、河道狭窄的中小型河流，按其结构不同分为单管拱式和组合拱式。组合拱同单管拱相比，虽然用同样的管材来达到更大的跨度和刚度要求，但施工安装技术要求较高，长输管道施工中较为常用的为单管拱跨越，具有投资省、工期短、施工方法简单的优点，一般采取现场预制、整体吊装就位（或卷扬机旋转法辅助就位）的施工方法进行施工。4.特殊地段管道敷设施工技术我国的管道施工技术随着管道工业的快速发展，施工技术得到了长足的进步与发展。形成了一整套的长输管道适用的国家、行业、企业标准规范与施工作业规程。在施工中大量采用新技术、新工艺。在山区、黄土塬、戈壁、沙漠、无人区、水网地带形成了独特的施工方法与措施。使我国管道施工水平跻身于世界先进水平。4.1山区地段施工技术山区、黄土塬地段，山高坡陡谷深，进场道路少，施工设备通行和管材运输困难，给管道施工带来诸多不便；尤其是山区陡坡地段管道安装更为困难。因此，有无施工便道，施工作业带的宽窄、坡度，是影响山区施工的主要问题。应根据管道走向、山势的特点和湿陷性的土质特点，进行施工便道、施工作业带的开拓，以满足钢管运输、施工机具设备的通行要求。在满足运输的条件下，根据地形组织适宜的组焊、安装施工方式，进行管道安装作业，在管道安装完成后组织进行完善的水工保护作业。4.2水网地段施工技术水网地段的管道敷设类型主要包括水田施工、季节性湿地施工、盐碱性沼泽和常年积水的水塘施工等。由于地下水位高，地基承载力差，造成作业带及施工便道的修筑困难，钢管及施工设备的运输不便，管沟开挖成型、管线下沟、回填困难。因此必须采用合理的施工工艺，如便道修筑技术、水上运输管材、拉森板桩管沟支护工艺，深井降水施工工艺，挖泥船水下成沟施工工艺，沉管下沟施工工艺等，才能保证高效、高速、高质量地完成工程任务。目录长输管道施工技术的发展一长输管道施工技术简介二山区地段施工技术2水网地段施工技术3穿越工程施工技术4质量、安全管理三平原地段施工技术1二、长输管道施工技术简介长输管道线路工程施工主要分为：施工准备，材料、管道附件验收，交接桩及测量放线，施工便道修筑及施工作业带清理，材料、防腐管的运输及保管，管沟开挖，布管及现场坡口加工，管口组对、焊接及验收，管道防腐和保温工程，管道下沟及回填，管道穿（跨）越工程及同沟敷设，管道清管、测径及试压，输气管道干燥，管道连头，管道附属工程，健康、安全与环境和工程交工验收。二、长输管道施工技术简介根据地形地貌的情况，其施工程序一般按沟上组焊和沟下组焊有两种。沟上组焊主要施工流程线路交桩便道修筑、施工作业带清理防腐管运输与保管管线连通清管、试压、干燥下沟穿越工程测量放线布管管沟开挖管口组对焊接及检验现场防腐补口补伤连头附属工程施工回填地貌恢复水工保护二、长输管道山区、水网施工技术简介沟下组焊主要施工流程线路交桩便道修筑、施工作业带清理防腐管运输与保管管线连通回填穿越工程测量放线布管管沟开挖管口组对焊接及检验现场防腐补口补伤水工保护清管、试压、干燥连头附属工程施工地貌恢复目录长输管道施工技术的发展一长输管道施工技术简介二山区地段施工技术2水网地段施工技术3穿越工程施工技术4质量、安全管理三平原地段施工技术1（一）平原地段施工技术简介由于平原地段地势较平缓，地质结构主要为土方，施工设备进出场及材料的运输、管沟的挖掘比较方便，总之一句话，施工较容易，其施工特点是能展开大规模的流水作业，如何合理利用新设备、新工艺提高施工效率是平原段长输管道施工技术的核心。现目前的施工组织形式一般为：地形条件好的采用沟上全自动焊接、吊管机联合吊装下沟，地形稍差的采用目前沟上半自动焊接、吊管机联合吊装下沟。1.沟上全自动焊接目前国内全自动焊接效果较好的为刚在西气东输二线成熟应用的CRC全自动焊接。焊机为美国CRC公司进口，一般配置为4台内焊机、2台热焊机、10多台填充盖面焊机，采用全自动内焊机根焊+全自动焊填充、盖面的焊接工艺，根焊、热焊、填充、盖面均采用实芯气体保护焊丝。坡口机按焊接规程规定的形式进行坡口加工，吊管机、内对口器完成管道组对后，中频加热器加热，进行CRC全自动焊接的流水作业，焊接电源采用移动焊接车。2.沟上半自动焊接目前，半自动焊接应用最为广泛的细分有三类：STT打底+半自动焊接、手工焊打底+半自动焊接、RMD打底+半自动焊接。坡口机按焊接规程规定的形式进行坡口加工，吊管机、内对口器完成管道组对后，中频加热器或环形火焰加热器加热，进行半自动焊接的大流水作业，焊接电源采用移动焊接车。2.沟上半自动焊接STT打底+半自动焊接：STT焊机配送丝机打底、半自动焊机配送丝机填充盖面，打底焊丝采用实芯气体保护焊丝，填充、盖面焊丝采用自保护药芯焊丝；手工焊打底+半自动焊接：焊条电弧焊打底、半自动焊机配送丝机填充盖面，打底采用焊条，填充、盖面焊丝采用自保护药芯焊丝；RMD打底+半自动焊接：RMD焊机配送丝机打底、半自动焊机配送丝机填充盖面，打底焊丝采用实芯气体保护焊丝，填充、盖面焊丝采用自保护药芯焊丝。2.沟上半自动焊接3.吊管机联合吊装下沟以西起东输二线φ1219管道为例，配备5台90t吊管机来完成管道的下沟。每台吊管机配备尼龙吊带或橡胶辊轮，起吊点距环向焊缝距离不小于2m，起吊高度不大于1m。管段下沟时，5台吊管机以20m间距布置，同时起吊管段，最前面的吊管机暂时保持扒杆角度不变，其它4台吊管机依次倾放扒杆，在最后一台吊管机吊装的管段位于管沟中线位置时放开管段，移动至最前面的吊管机前方20m处起吊管段；每个吊管机顺序重复以上操作，通过吊管机的滚动式移动实现管段下沟。3.吊管机联合吊装下沟吊管机联合下沟目录长输管道施工技术的发展一长输管道施工技术简介二山区地段施工技术2水网地段施工技术3穿越工程施工技术4质量、安全管理三平原地段施工技术1（二）山区地段施工技术简介长输管道山区地段，管道所经地区高低起伏、悬崖峭壁、河谷纵横，且多为石方。施工进场、作业受地形地貌的限制，难度很大。管道施工的关键不单是要加强机具和设备装备，而且要从施工组织和施工措施方面充分挥设备性能，实现机械化施工，以提高施工效率。（二）山区地段施工技术简介首先在施工准备上，要根据不同地形条件进行专业机组配置，从设备、材料和人员上要综合考虑，既要发挥机械化流水作业的优越性，配置流水组焊作业机组，又要克服地形条件带来的障碍，化整为零，展开小台班作业；施工措施方面以充分发挥设备性能为主要目的，在施工投入和施工效率综合比选的前提下，尽可能的加大施工作业带开拓力度，保证设备的通过能力，以展开机械化的施工作业，同时辅以预制发送、整体吊装等多种措施克服沟谷、隧道和大坡度地段等施工难点。山区施工的主要工序特点是沟下组装，其主要工序施工技术如下1.线路交接桩现场交接桩应由线路起点开始，逐段交接至终点。交接内容包括：线路控制桩（转角桩、加密桩），沿线路设置的临时性、永久性水准点。接桩人员对线路控制桩与施工图纸仔细对照，两者准确对应，控制桩上注明桩号、里程、高程、转角角度。交接桩前丢失的控制桩、水准点由设计单位进行恢复、恢复后进行交接。1.线路交接桩接桩原始