引黃入焦穿沁工程拖管二次對(duì)接施工技術(shù)

王書(shū)寧，張建國(guó)，劉玉新

（1.焦作市黃河華龍工程有限公司，河南焦作454000；2.河南昊森水利建筑工程有限公司，河南焦作454000）

引黃入焦穿沁工程拖管二次對(duì)接施工技術(shù)

王書(shū)寧1，張建國(guó)2，劉玉新1

（1.焦作市黃河華龍工程有限公司，河南焦作454000；2.河南昊森水利建筑工程有限公司，河南焦作454000）

河南焦作沁北引黃灌溉工程穿沁倒虹吸項(xiàng)目采用大型定向鉆穿越沁河及其堤防。受地形限制，拖管施工需進(jìn)行二次對(duì)接。分析了拖管的施工方案，探討了二次對(duì)接的施工流程、人員和機(jī)械準(zhǔn)備、吊車(chē)吊管入溝、修筑管墩排漿和工作坑、粗略對(duì)位停機(jī)、對(duì)接設(shè)備就位、鉆機(jī)拖管對(duì)口、焊接鋼管等工藝。

引黃入焦；穿沁工程；拖管施工；二次對(duì)接

1 工程概況

1.1 穿越情況

河南焦作沁北引黃灌溉工程是以灌溉為主，兼顧區(qū)域生態(tài)景觀的多目標(biāo)、多功能于一體的供水工程、民生工程。穿沁倒虹吸工程為沁北引黃灌區(qū)工程的一個(gè)重要工程項(xiàng)目，也是施工技術(shù)難點(diǎn)最大的一個(gè)項(xiàng)目。沁河倒虹吸壓力鋼管呈雙線布置，兩管間距為15m，管身總長(zhǎng)度為1 827m。壓力管管身采用L485直縫埋弧焊鋼管，外徑為1 016mm，管壁厚20.6 mm。倒虹吸管建基面最大埋深為河床下約33.5m。

沁河倒虹吸管道穿越沁河及堤防采用大型定向鉆，定向鉆敷設(shè)長(zhǎng)度為1 750 m。定向鉆入土點(diǎn)位于沁河左堤外，距大堤外坡腳370m，入土點(diǎn)高程為97.00 m，入土角為8°，進(jìn)口曲線段圓弧半徑為1 600 m（大于1 500D）。在沁河左堤下，管頂距大堤坡腳底面33m。管道水平段長(zhǎng)1 074.32m，管頂高程為67.508m。定向鉆出土點(diǎn)位于沁河右堤外，距大堤外坡腳290m，出土點(diǎn)高程為98.00m，出土角為7°，出口曲線段圓弧半徑為1600m（大于1 500D）。在沁河右堤下，管頂距大堤坡腳底面32.5m。

1.2 工程地質(zhì)概況

工程區(qū)地質(zhì)自上而下分為5層，第一層為粉細(xì)沙，黃褐色夾亞沙土薄層，松散，層底標(biāo)高為71.9，層底深度約5m；第二層為中沙，褐色含少量礫石，層底標(biāo)高為70.4，層底深度約6.5m；第三層為粗沙，黃褐色，含少量礫石，層底標(biāo)高為71.9，層底深度約5m；第四層為黏土，黃色夾雜灰綠色，含黑色鐵錳結(jié)合及姜結(jié)石，姜結(jié)石含量局部密集，硬塑，層底標(biāo)高為59.9，層底深度約17m；第五層為黏土，灰綠色夾雜黃色、棕紅色，含黑色鐵錳結(jié)核及姜結(jié)石，堅(jiān)硬，層底標(biāo)高約59.9，層底深度約17m。

2 拖管施工方案

2.1 拖管管溝設(shè)計(jì)

該工程拖管管溝線路規(guī)劃時(shí)，為了最大限度地避開(kāi)各種墳地、變壓器、井、建筑物等，最終開(kāi)挖管溝的長(zhǎng)度不能滿足鋼管總長(zhǎng)的施工，需要二次對(duì)接。該工程為雙管線施工，管線線路從入土點(diǎn)處向南開(kāi)挖雙管溝，在280m處匯合后，向南開(kāi)挖成單管溝，單管溝長(zhǎng)度為1 280m，再向南由于為馬家墳，所以管溝總體長(zhǎng)度為1 560m（包含發(fā)送溝100m）。開(kāi)挖管溝的長(zhǎng)度只能鋪設(shè)鋼管1 450m，管溝的長(zhǎng)度不能滿足鋼管1 750m的長(zhǎng)度，鋼管必須二次對(duì)接，二次對(duì)接的鋼管長(zhǎng)度為300m。根據(jù)地形、施工等因素，選定在管溝1 100m處順著管溝軸線西邊再開(kāi)挖一個(gè)300m長(zhǎng)的淺管溝，用于放置二次對(duì)接的300m鋼管。拖管施工中，拖到1 100m處進(jìn)行鋼管的二次對(duì)接。

2.2 鋼管擺放

東線鋼管從雙管溝的東線管溝100m處開(kāi)始擺放，然后向南到單管溝，擺放東線鋼管1 450m。東線的300m鋼管擺放在淺管溝內(nèi)。東線鋼管只需一次對(duì)接，二次對(duì)接鋼管是從管溝1 100m至1 400m處的300m鋼管。

西線鋼管從雙管溝的西線管溝100m處岸上順著向南擺放至1 100m處。在1 100m處的淺管溝岸上，與平行東線對(duì)接鋼管繼續(xù)擺放300m。跳過(guò)淺管溝后，繼續(xù)向南擺放至1 450m。在管溝1 000m處向西再征長(zhǎng)350m、寬8m的占地，擺放西線準(zhǔn)備二次對(duì)接的鋼管。西線鋼管需要兩次焊接，第一次焊接為東線鋼管拖進(jìn)后，將預(yù)留的350m鋼管進(jìn)行分節(jié)連接焊接，保證西線鋼管的1 450m長(zhǎng)度；第二次焊接為西線鋼管的二次對(duì)接。

2.3 鋼管施工方案

東線鋼管在管溝向南900m處的防腐廠加工好后，運(yùn)到管溝處，用吊車(chē)將其放置于主管溝內(nèi)，一節(jié)一節(jié)地排放（一節(jié)為12m）。然后，進(jìn)行組對(duì)焊接。西線鋼管從防腐廠運(yùn)到管溝旁，用吊車(chē)吊到主管溝岸邊，在岸邊一節(jié)一節(jié)組對(duì)焊接至1 100m。向南的350m鋼管和淺管溝岸旁需要二次對(duì)接的300m鋼管進(jìn)行四節(jié)四節(jié)組對(duì)焊接。東線鋼管拖完后，將西線后350m的鋼管吊入管溝，進(jìn)行組對(duì)焊接，保證西線第一節(jié)1 450m長(zhǎng)的鋼管。全部焊接完成后，西線鋼管開(kāi)始第二次對(duì)接。

3 二次對(duì)接施工技術(shù)

水平定向鉆拖管中進(jìn)行二次對(duì)接是制約水平定向鉆施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。二次對(duì)接時(shí)間的長(zhǎng)短決定著定向鉆是否能成功拖管。對(duì)接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)造成鋼管在鉆好的孔道內(nèi)被淤沙淤積住，從而使鋼管被抱死。若抱死的程度較大，超過(guò)定向鉆拖管的最大拉力，則造成鋼管拖拉不動(dòng)［1～2］。

3.1 施工流程

穿沁倒虹吸工程拖管二次對(duì)接施工工藝流程如圖1所示。

圖1 二次對(duì)接施工工藝流程Fig.1 Construction process of second docking

3.2 人員和機(jī)械準(zhǔn)備

人員和機(jī)械的準(zhǔn)備也是二次對(duì)接成功的一個(gè)關(guān)鍵。本工程人員設(shè)置為：總指揮1人，指揮吊車(chē)1人，指揮焊接、挖掘等其他機(jī)械1人，施工人員4人，高級(jí)焊工3人。所需設(shè)備包括：起重機(jī)5臺(tái)、挖掘機(jī)2輛、焊機(jī)4臺(tái)（1臺(tái)備用）、泥漿泵1臺(tái)、割口設(shè)備1套、機(jī)動(dòng)車(chē)1輛等。

3.3 吊車(chē)吊管入溝

鋼管開(kāi)始拖進(jìn)時(shí)，5臺(tái)起重機(jī)全部到位。由吊車(chē)指揮人員按照吊機(jī)的工作距離分布好5臺(tái)起重機(jī)，由南向北，循序?qū)?00m鋼管安全拖入主管溝。

3.4 修筑管墩排漿

在對(duì)接處前后20m處修筑支墩。用挖掘機(jī)挖土堆放在西線鋼管的兩側(cè)和底部，將管溝內(nèi)泥漿全部斷開(kāi)，形成對(duì)接處出現(xiàn)40m長(zhǎng)的管溝坑。然后，用泥漿泵將此管溝坑的泥漿全部抽出，至主管溝內(nèi)。

3.5 修筑工作坑

管溝坑內(nèi)的泥漿抽完后，用挖掘機(jī)在鋼管二次對(duì)接處順著西線鋼管開(kāi)挖一個(gè)長(zhǎng)5m、寬3m的工作坑。鋼管地面離工作坑底部50 cm。工作坑必須保證干燥，施工人員能進(jìn)行割口、焊接等施工。

3.6 粗略對(duì)位停機(jī)

吊車(chē)吊管只剩對(duì)接處的3節(jié)鋼管時(shí)，修筑好工作坑。鋼管拖進(jìn)至對(duì)接口時(shí)，由總指揮指揮定向鉆拖動(dòng)鋼管尾端至二次對(duì)接300m鋼管的前端交錯(cuò)50 cm處，定向鉆停機(jī)，停止拖進(jìn)。

3.7 停機(jī)割口修口

用割口設(shè)備對(duì)兩個(gè)需要對(duì)接的鋼管端頭處的封頭進(jìn)行切割，并修出坡口。對(duì)鋼管端頭進(jìn)行打磨處理，為二次對(duì)接做準(zhǔn)備。

3.8 對(duì)接設(shè)備就位

在處理焊口的同時(shí)，兩臺(tái)挖掘機(jī)停在對(duì)接處管溝的兩側(cè)，兩輛吊車(chē)分別在兩個(gè)管墩處將鋼管用吊帶吊好。焊接設(shè)備、隔板、照明設(shè)施連接，準(zhǔn)備齊全，等待割口結(jié)束后，準(zhǔn)備開(kāi)始精確對(duì)接。

3.9 鉆機(jī)拖管對(duì)口［3］

焊口修好，對(duì)接設(shè)備就位，總指揮通知定向鉆機(jī)開(kāi)始拖管。吊車(chē)吊動(dòng)鋼管緊密配合定向鉆的拖進(jìn)，南北岸通訊暢通，保證拖管速度為1 cm的微移，致使鋼管兩個(gè)端口嚴(yán)密對(duì)口。

3.10 吊車(chē)、挖掘機(jī)精確調(diào)整就位

鋼管兩個(gè)端口嚴(yán)密對(duì)口后，總指揮對(duì)焊口的軸向、橫向進(jìn)行檢查。

檢查合格后，挖掘機(jī)將鋼管軸向壓正，吊車(chē)配合，通知鉆機(jī)進(jìn)行微量拖進(jìn)，保證焊縫間隙。然后，通過(guò)挖掘機(jī)和吊車(chē)來(lái)回調(diào)動(dòng)鋼管，保證焊縫間隙均勻和強(qiáng)度滿足要求。

3.11 焊接鋼管，防腐處理

鋼管精密對(duì)接后，先進(jìn)行氬弧焊局部打底，將鋼管固定好后，開(kāi)始?xì)寤『溉看虻缀附?。焊接完成后，挖掘機(jī)和吊車(chē)可以撤離現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)始對(duì)二次焊接處進(jìn)行防腐處理。

3.12 二次對(duì)接完成，開(kāi)始拖管

鋼管二次對(duì)接焊接防腐完成后，定向鉆開(kāi)鉆，開(kāi)始拖管，直至將焊好的鋼管全部拖到鉆好的孔道內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

在引黃入焦穿沁工程中，拖管成功關(guān)系著整個(gè)工程的成功。鋼管二次對(duì)接是拖管施工中的一個(gè)至關(guān)重要的項(xiàng)目。二次對(duì)接施工時(shí)間尤為重要，如果二次對(duì)接耽誤時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就可能造成鋼管在孔道內(nèi)抱死，以至于整個(gè)工程的失敗。該工程鋼管二次對(duì)接由于總體安排有序，人員指揮得當(dāng)，多處工序的不同工種銜接合理，南北岸的相互配合較好，順利地完成了工程施工。

［1］劉剛，徐舟，羅京新.定向鉆穿越回拖管道徑向變形原因分析［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27（04）：60－61.

［2］尚仲虎，徐大榮，楊海濱.定向鉆穿越管道回拖抱管原因分析及處理［J］.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013（26）：152－153.

［3］肖守金，劉永松，武尚.水平定向鉆鋪管過(guò)程中回拖力計(jì)算方法的改進(jìn)［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2013（3）：309－312.

[責(zé)任編輯 楊明慶]

TV671

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10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2016.03.003

2015-06-10

王書(shū)寧（1976－），男，河南滑縣人，工程師，主要從事水利水電工程施工。