極寒地區(qū)長(zhǎng)輸管道高效施工方法

李開彬 李蘭生(中國(guó)石油天然氣管道局第三工程分公司，河南 鄭州 451450)

極寒地區(qū)具有冬季氣溫低、凍土層多年不化的特點(diǎn)，這就導(dǎo)致凍結(jié)的土質(zhì)硬度較大，給長(zhǎng)輸管道施工帶來較大的影響。因此在極寒地區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)輸管道施工要根絕凍土層的構(gòu)造及長(zhǎng)輸管道的施工特點(diǎn)，結(jié)合各個(gè)工序施工技術(shù)保障措施要求，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工人員以及機(jī)電設(shè)備的防寒防凍保護(hù)，從而全面提升長(zhǎng)輸管道施工效率。

1 寒冷地區(qū)長(zhǎng)輸管道管道設(shè)計(jì)原則

1.1 控制成本最低原則

在極寒地區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)輸管道施工較為困難，資金消耗也較大，因此在設(shè)計(jì)長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)要首先考慮到成本因素。在能保證管道功能正常的前提下，盡可能采用成本較低的管材，同時(shí)為了降低低溫給管道施工帶來的影響，可配備耐低溫的電纜、油管。

1.2 減弱外部因素干擾原則

在進(jìn)行長(zhǎng)輸管道施工過程中，很難避免受到外部環(huán)境因素的干擾，尤其是電力系統(tǒng)以及低溫對(duì)于施工的影響。在施工過程中，由于施工環(huán)境多數(shù)是在人煙稀少的極寒地區(qū)，這些地區(qū)電力設(shè)備落后，滿足不了施工的電力需求，因此需要積極與當(dāng)?shù)仉娏C(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)商，合理地解決這些問題。為保證電氣設(shè)備在低溫下能夠正常使用，應(yīng)采用電熱毯、電吹風(fēng)等供暖設(shè)備進(jìn)行保溫。

1.3 施工安全原則

在施工過程中，由于需要采用大量的機(jī)械、電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都屬于危險(xiǎn)源。高壓電、電鉆等都可能會(huì)給施工人員帶來人身損害，因此需要加強(qiáng)安全教育。在長(zhǎng)輸管道施工過程中，嚴(yán)格按照規(guī)定對(duì)于人員以及設(shè)備機(jī)械專項(xiàng)管理，確保施工安全。同時(shí)為了有效保證施工人員能夠在低溫下正常施工，工地現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)準(zhǔn)備好暖房、暖車，定期對(duì)工人進(jìn)行凍傷檢查。

2 極寒地區(qū)長(zhǎng)輸管道施工工序重難點(diǎn)分析

2.1 長(zhǎng)輸管道管溝開挖施工

對(duì)于常溫地區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)輸管道管溝開挖可以根據(jù)地質(zhì)情況開制定開挖方案，如果是軟土層先進(jìn)行布管、焊接作業(yè)，然后再進(jìn)行管溝的開挖作業(yè)。對(duì)于硬土層或者是巖石層可以先進(jìn)行爆破作業(yè)，在進(jìn)行布管、管道焊接作業(yè)，最后進(jìn)行管溝的開挖作業(yè)。而對(duì)于極寒地區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)輸管道管溝開挖前必須進(jìn)行爆破作業(yè)，爆破作業(yè)后立即進(jìn)行管溝的開挖，防止爆破后的土層二次凍結(jié)。

極寒地區(qū)長(zhǎng)輸管道管溝爆破作業(yè)前，要對(duì)于凍土層的凍土成分以及凍土深度進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體要求以及凍土情況采取采取合理的機(jī)電設(shè)備以及施工方案。尤其是對(duì)于Φ1067mm和Φ1219mm兩種大口徑的長(zhǎng)輸管線來說，需要開挖的管溝深度和寬度都較大，因此在爆破作業(yè)后要做好凍土層的保溫，防止因管道埋設(shè)前地基土凍結(jié)帶來的二次爆破。

2.2 運(yùn)布長(zhǎng)輸管道

極寒地區(qū)環(huán)境較為惡劣，凍土層表面被冰雪覆蓋，因此在進(jìn)行運(yùn)布長(zhǎng)輸管道時(shí)候很容易導(dǎo)致冰雪、凍土顆粒進(jìn)入到管道中，給管道的拼接以及焊接帶來較大的影響。因此在進(jìn)行運(yùn)布長(zhǎng)輸管道作業(yè)時(shí)，要注意對(duì)于需要進(jìn)行運(yùn)布管道兩端的管口進(jìn)行密閉，從而避免冰雪、凍土顆粒進(jìn)入到長(zhǎng)輸管道中。但是由于實(shí)際的施工環(huán)境以及管材端口密閉不嚴(yán)等因素的制約，不能完全避免冰雪、凍土顆粒進(jìn)入到管道中。

2.3 管道焊接

長(zhǎng)輸管道的拼接多采用焊接的方式，而管道的焊接對(duì)于環(huán)境溫度、風(fēng)力等自然因素要求都較高。在極寒地區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)輸管道焊接時(shí)候要針對(duì)環(huán)境因素采取有效地措施，避免因?yàn)楹更c(diǎn)溫度快速下降帶來的焊接冷裂紋。尤其是對(duì)于Φ1067mm和Φ1219mm兩種大口徑的長(zhǎng)輸管線焊接來說，焊接溫度下降較快，焊縫密閉性較差，因此其焊接難度比小口徑的要大很多。對(duì)于常溫環(huán)境下的管道焊接預(yù)熱溫度略高于正常焊接溫度，而極寒地區(qū)焊點(diǎn)熱量散失較快，在進(jìn)行管道焊接之前必須要提升焊接預(yù)熱溫度，焊接過程中加強(qiáng)焊縫的保溫，保證各焊層之間的溫度。因此在極寒地區(qū)進(jìn)行Φ1067mm和Φ1219mm兩種大口徑的長(zhǎng)輸管線管道焊接時(shí)候多選取低氫型的焊材進(jìn)行焊接，在焊接欠采取合適的預(yù)熱方式,提高焊前的預(yù)熱溫度,加蓋保溫石棉對(duì)焊接后的管道進(jìn)行保溫。

3 提高極寒地區(qū)長(zhǎng)輸管道施工效率的措施

3.1 嚴(yán)格控制極寒地區(qū)下長(zhǎng)輸管道長(zhǎng)度

根據(jù)材料性能可知，當(dāng)管道長(zhǎng)度較大時(shí)，那么管道的熱穩(wěn)定性以及抗沖擊載荷的能力都會(huì)下降，因此應(yīng)該嚴(yán)格控制極寒地區(qū)下長(zhǎng)輸管道長(zhǎng)度。在前期的地質(zhì)調(diào)查以及方案的制定中應(yīng)盡可能將長(zhǎng)輸管道取直，從而降低長(zhǎng)輸管道的成本以及后期的管道焊接。此外應(yīng)綜合考慮高寒地區(qū)施工的特殊性，盡可能地將控制影響管道施工成本的因素，避免由此帶來的工程成本提升。

3.2 編制和優(yōu)化施工圖紙以及設(shè)計(jì)方案

施工前的準(zhǔn)備階段主要是校核施工圖紙是否能夠指導(dǎo)施工，相關(guān)的技術(shù)是否滿足施工的具體要求。圖紙是工程施工的科學(xué)依據(jù)，因此在開工前相關(guān)技術(shù)人員以及施工單位需要反復(fù)對(duì)圖紙上的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、材料使用以及操作規(guī)章制度等因素進(jìn)行確認(rèn)，確保在工程施工中不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)閳D紙的問題而導(dǎo)致工程事故。

4 結(jié)語

在極寒地區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)輸管道施工時(shí)，由于地質(zhì)環(huán)境以及施工環(huán)境之間的作用機(jī)理是極其復(fù)雜的，因此在施工過程中要對(duì)于施工環(huán)境以及地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)、監(jiān)理與管控，才能保證科學(xué)合理的施工建設(shè)。在施工過程中加強(qiáng)對(duì)施工人員以及機(jī)電設(shè)備的防寒保暖，降低低溫、凍土對(duì)于施工的影響，從而促進(jìn)我國(guó)長(zhǎng)輸管道發(fā)展。

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