输气管道山地施工方法研究

作者:毕研军 杨文 孙碧君 邵春磊 来源:中国石油天然气管道局国内事业部 点击:  评论: 更新日期:2016年09月05日

 

摘 要:介绍输气管道山地施工方法(整体吊装法、溜管法、拖管法、轨道运管法、悬缆运管法),探讨每种方法适合的地形地貌特点及具体操作流程,提出选择合理的山地施工方法的要点。 
关键词:输气管道;  山地施工;  溜管法;  拖管法;  轨道运管法;  悬缆运管法
Research on Construction Method of Gas Transmission Pipeline in Mountainous Area
Abstract:The construction methods of gas transmission pipeline in mountainous area including integral lifting method,chute method,tow method,track method and suspension cable method are introduced.The topography and landform characteristics suitable for each method and the specific operation processes are discussed.The essentials for selecting reasonable construction methods in mountainous area are put forward.
Keywords:gas transmission pipeline;construction in mountainous area;chute method;tow method;track method;suspension cable method
 
1 概述
在近10年国内外大型长输管道工程施工过程中,管道通过的地形越显复杂,山高坡陡,沟壑纵横,给施工带来了很大的困难,无法发挥机械化流水作业的优势。尤其是开展山地施工时,可能由于缺乏山地施工技术及经验,存在山地施工时速度缓慢、安全性低等问题,严重制约管道施工进度。选择合理、高效、安全的施工方法是解决该问题的主要办法,可以实现省力、省时、经济、保质、安全。合理的施工方法是决定施工安全性的前提,而安全的施工环境又能保证施工过程的顺利进行,两者在整个施工过程中缺一不可,相辅相成。
2 高效安全的山地施工方法
在选择山地施工的施工方法时,应根据不同的地形、地貌、土质松软程度、坡度的缓急等一系列影响安全和进度的因素入手,对施工工艺中的每个具体细节进行深思熟虑,在保证安全的前提下,采用科学合理的施工方法。
2.1 设备能到达坡顶的山地施工方法
如果山体(或冲沟)的斜坡段比较整齐,管道敷设较简单,且山顶有预制场地,在管道下沟时宜采用整体吊装法和溜管法进行施工。具体施工步骤如下。
①管沟开挖
首先对斜坡的管沟进行开挖[1],石方采用爆破方法施工,土方采用机械开挖。在施工之前,对施工人员进行安全教育和安全保护知识讲解,提前对施工过程进行风险辨识,采取相关控制措施并保障落实到位。
为了保障施工人员的人身安全,在坡顶平地上设置钢管地锚(用于保证绑在施工人员身上的钢丝绳固定牢固),地锚打入地下部分高度大于1.5m以确保安全,在地锚上固定两根钢丝绳,每根钢丝绳上每隔1m设置一个钢环,在斜坡施工的人员必须佩戴安全带,安全带通过两个条带分别与两根钢丝绳连接。地锚、钢丝绳等的设置见图1。
 
②管道组焊
采用溜管法时,单根钢管用吊管机吊入沟内,用四脚架、外对口器进行组对焊接,管道组对焊接采用在沟内指定地点进行施工的方法,指定地点是由于受地理环境限制,焊接人员只能在某个地点进行工作。若在斜坡敷设的管道较短,管道可以先在平地上进行整体组焊,然后再下沟。
③管道下沟
a.整体吊装法
整体吊装法指在斜坡所需要敷设的管道长度较小、管道总质量满足吊车安全操作的情况下,把两根以上的管道组对焊接完成后一起吊装下沟。在坡顶预制完成的管道下沟时,可以用吊车或吊管机(加长吊杆)直接吊放至沟内。经过现场多次实践,该施工方法行之有效且安全性较好。但需要注意吊管机等起重设备在施工前必须进行性能检查,对其安全性能进行测试,且其所在的地形坡度一般不能超过12°。整体吊装法管道下沟见图2。
 
b.溜管法[2]
溜管法指由于斜坡太长无法进行整体吊装,采用将一根根管道或者几根预制好的管道逐渐吊装到位,在沟下进行组对焊接的方法。所使用的主要设备包括卷扬机、吊管机等,钢丝绳连接第一根管道和卷扬机,卷扬机主要用来牵引钢丝绳以固定管道位置和防止管道下滑产生危险,吊管机主要用来吊钢管到一定位置进行组对焊接。
在进行钢管下沟时,一般用柔性物(草袋、毛毡)将管道包裹,外表面用竹片保护,用铁丝捆扎牢固,管端焊制封头、吊耳[3](钢管的保护见图3)。将钢丝绳拴在吊耳上,钢丝绳另一端连接卷扬机。用吊车或吊管机(加长吊杆)直接将第一根管道吊放到管沟内,用卷扬机牵引着向山底(冲沟)下方移动,缓缓向下溜管,直到第一根管道尾端到达组焊预定位置(一般为斜坡顶部附近)停止溜管;然后用吊车或吊管机吊装第二根管道,在组焊预定位置进行组对焊接作业。第一、二根钢管组焊且焊缝冷却后,在吊管机的配合下,卷扬机牵引着两根管道缓缓向山坡(冲沟)下方移动,当管道尾端到达组焊预定位置后,吊车或吊管机吊装第三根管道,在组焊预定位置进行组对焊接作业。依此类推,直至达到要求的敷设管道长度。通过弯管连接坡顶管道和斜坡管道,坡顶管道敷设长度宜大于100m,确保斜坡管道在牵引钢丝绳解开后的稳定性。溜管法施工见图4。
 
当管道沿纵坡翻越山体、山坡倾斜角为30°~50°时适用溜管法作业。当山坡倾斜角大于50°时,机械设备上下坡、布管、沟下焊接、防腐等都存在极大安全隐患。此时可在坡顶将坡体的一组组管道(如2根或3根为一组)预制成型,在完成检测及防腐的基础上,在坡体管沟内铺垫10~15mm厚细土后,采取溜管法进行管道敷设。此方法在山西煤层气管道工程中得到广泛应用,为保障坡地施工安全、缩短施工工期起到了至关重要的作用。溜管法施工现场见图5。

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