山區(qū)復(fù)雜地形運(yùn)用索道安裝大管徑管道的工藝研究

陳曉亮 董擁梅

(山西宏廈建筑工程有限公司,山西 陽泉 045000)

山區(qū)復(fù)雜地形運(yùn)用索道安裝大管徑管道的工藝研究

陳曉亮 董擁梅

(山西宏廈建筑工程有限公司,山西 陽泉 045000)

通過對(duì)比在復(fù)雜的山區(qū)地形中進(jìn)行大管徑管道施工中運(yùn)用傳統(tǒng)施工工藝，針對(duì)在山區(qū)施工中坡度較大、運(yùn)管較重、作業(yè)條件艱難等問題，提出了運(yùn)用索道安裝、吊運(yùn)、就位及對(duì)口等協(xié)同作業(yè)的一整套大直徑管道的施工工藝，很大程度上節(jié)省了人工、成本、時(shí)間，而且對(duì)環(huán)境破壞相當(dāng)小，更加有效地保證了安全和提高了作業(yè)效率，是一種值得推廣的施工工藝。

山區(qū)復(fù)雜地形，運(yùn)用索道，安裝，大管徑管道，工藝應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長距離大直徑輸水管道安裝工程項(xiàng)目建設(shè)日益增多；如果這些管道工程穿越崇山峻嶺地形，經(jīng)常遇到坡度較大、多變且障礙多的情況，這樣的地形多是復(fù)雜、場(chǎng)地狹窄而陡險(xiǎn)的山區(qū)地形，而大直徑管道則是自重較大的管道，在復(fù)雜的山區(qū)作業(yè)安裝環(huán)境下施工，很大程度上影響到施工質(zhì)量及施工安全，在此情況下，施工的關(guān)鍵和難點(diǎn)集中體現(xiàn)在如何安全地進(jìn)行管材運(yùn)輸、管道就位和組對(duì)，這就成為公司施工生產(chǎn)中急于攻克和解決的難題。

1 施工現(xiàn)狀分析

根據(jù)傳統(tǒng)的運(yùn)料方法通常采用騾馬馱運(yùn)、車輛運(yùn)輸、輕軌絞車運(yùn)輸?shù)确绞?，這些方式的共同缺陷是都必須開辟臨時(shí)道路，工作量大、工人勞動(dòng)強(qiáng)度高、對(duì)當(dāng)?shù)刂脖画h(huán)境損壞很大；而且對(duì)山區(qū)地形也有要求，必須是地形較為開闊，坡度較為平緩的，而對(duì)于坡度大于30°以上特別陡峭的山坡懸崖地形，“吊裝機(jī)械設(shè)備沿線移動(dòng)”“地面拖車運(yùn)管—吊車布管”“絞車軌道運(yùn)管—小車組對(duì)”“布料車吊運(yùn)管—小車組對(duì)”等傳統(tǒng)方法均行不通，可能會(huì)造成因管材自重過大或坡度過陡而滑脫的安全事故，因此，現(xiàn)運(yùn)用多種索道組合成管道安裝系統(tǒng)來解決以上大管徑管道安裝的難題。

2 山區(qū)復(fù)雜地形運(yùn)用索道安裝大管徑管道的方案選擇

2.1山區(qū)復(fù)雜地形大管徑管道安裝的施工要求

1)在制定施工方案時(shí)，要針對(duì)實(shí)際地形條件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，管線安裝要求認(rèn)真研究，針對(duì)地形抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)制定出可操作的施工方案。

2)由于大直徑管道自重很大，在大坡度等地形條件下，安裝地點(diǎn)操作會(huì)受到很大限制，要求運(yùn)輸設(shè)備要有足夠的運(yùn)力、管節(jié)應(yīng)能直接就位，且要有穩(wěn)定可靠并便于操作的組對(duì)措施，以防止下滑造成安全事故。

3)在此復(fù)雜的地形環(huán)境中實(shí)現(xiàn)各種材料管道安裝連續(xù)實(shí)現(xiàn)“運(yùn)輸→就位→組對(duì)”，只能選擇索道安裝工藝，要求索道能將管節(jié)吊運(yùn)到安裝點(diǎn)上方直接下降到安裝位置，并在吊穩(wěn)的狀態(tài)下能使管節(jié)適當(dāng)移動(dòng)并配合對(duì)口器完成管節(jié)精確組對(duì)。

2.2工藝原理

運(yùn)用索道安裝大管徑管道的工藝主要是結(jié)合特殊地形的障礙物和坡度、安裝工藝要求必需的一節(jié)管節(jié)最大長度和重量以及施工質(zhì)量和安全的要求，改進(jìn)并設(shè)計(jì)出同時(shí)具備有管節(jié)吊運(yùn)和升降兩種功能的架空索道吊運(yùn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)是通過將承載索、牽引索、升降索、支撐架、控制裝置、動(dòng)力裝置組成一套將管節(jié)“吊裝、運(yùn)輸、就位、組對(duì)”等安裝工序緊密有效地聯(lián)系在一起的索道安裝系統(tǒng)。其工作方法首先運(yùn)用索道牽引裝置吊運(yùn)管節(jié)，然后運(yùn)用索道升降裝置配合自制千斤頂支撐臺(tái)使管節(jié)直接就位并配合對(duì)口器實(shí)施組對(duì)，從而有效地解決了安裝場(chǎng)地逼仄、陡峭、障礙多、沒有回轉(zhuǎn)場(chǎng)地等山嶺地區(qū)特殊地形條件下大直徑管道安裝中的許多難題，且能有效地保證工程質(zhì)量和安全生產(chǎn)，減少臨時(shí)道路開辟、減少對(duì)環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.3工藝特點(diǎn)

1)適應(yīng)復(fù)雜地形能力強(qiáng)：對(duì)安裝地形和管徑的適應(yīng)性強(qiáng)；運(yùn)用架空索道可以做到跨河越澗、翻山越嶺，并能超越或避開地面一般建構(gòu)物等障礙；該系統(tǒng)運(yùn)力大而較平穩(wěn)，能很好地解決一定長度與大重量管節(jié)運(yùn)輸困難之間的矛盾；在30°以上(小于45°)陡坡軌道運(yùn)輸重心不穩(wěn)、運(yùn)力受限而不可行的情況下，采用該工藝方法能很好地解決山區(qū)各種復(fù)雜地形條件下的材料運(yùn)輸和安裝難題，顯示出無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

2)工藝簡捷，易保證質(zhì)量安全：安裝設(shè)備為運(yùn)用各種索道、支架及控制裝置組合成一套系統(tǒng)，在吊索承重狀態(tài)下組對(duì)操作，精確對(duì)準(zhǔn)管道且有效防止管節(jié)自重下滑的危險(xiǎn)，提高了安裝的質(zhì)量及操作的安全度，使安裝工藝簡化，減少了安全管理環(huán)節(jié)，大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，十分有利于保證工程質(zhì)量。

3)經(jīng)濟(jì)效益良好：其主要設(shè)備絞盤機(jī)，動(dòng)力設(shè)備投入少，操作簡單方便，節(jié)約大量人工，降低了工程措施費(fèi)用，節(jié)省了時(shí)間，綜合成本較低，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。

4)社會(huì)環(huán)境保護(hù)顯著：大直徑管道安裝是重要的基礎(chǔ)設(shè)施工程，關(guān)系到日常生產(chǎn)生活，從方案選擇之初就注重環(huán)境保護(hù)，施工中可大幅度減少臨時(shí)道路的開辟，很少損害植被，十分有益于環(huán)境保護(hù)，社會(huì)環(huán)保效益顯著。

3 工程實(shí)例應(yīng)用

陽泉市娘子關(guān)供水二期一級(jí)泵站供水管道全長920 m，采用直徑1.2 m螺旋鋼管，每米重量0.6 t，沿著崇山峻嶺明裝敷設(shè)，沿線六次變坡，最大坡度42°，全部高差165 m，工程沿線附近存在多處高壓線、泵房等障礙；人行道只有盤山臺(tái)階；管道沿線安裝場(chǎng)地除管身位置外，只有2 m～3 m寬場(chǎng)地可資利用。全線沒有可以直接進(jìn)入工程安裝點(diǎn)的公路可利用。經(jīng)公司技術(shù)管理部門共同制定施工方案，確定采用索道安裝施工。

3.1安裝方案設(shè)計(jì)

為了使設(shè)計(jì)方案更合理并滿足實(shí)際安裝需要，設(shè)計(jì)人員應(yīng)提前和安裝技術(shù)人員進(jìn)行充分研究，確定索道系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)和計(jì)算條件，要求索道由牽引索、升降索、承載索通過支撐架、控制裝置及動(dòng)力裝置組裝成單程往復(fù)式架空索道。承載索要基本上沿著管道設(shè)計(jì)安裝中心線布置，可完成管節(jié)全線運(yùn)輸、隨地升降、適當(dāng)微調(diào)后就位組對(duì)的功能。

設(shè)計(jì)方案如圖1所示，經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算確定各種索道裝置的要求參數(shù)如下：

1)索道型式：單程往復(fù)式架空索道;

2)檔距：一般為400 m～600 m，最大不超過600 m；

3)高差角：高差角在30°～45°以下，最大不超過45°；

4)運(yùn)載能力：為了保證在陡坡等特殊地點(diǎn)安裝的操作安全，管節(jié)長度需結(jié)合安裝工藝確定；最大運(yùn)載能力不超過2 t，管節(jié)最長不宜超過6 m；

5)運(yùn)行速度：運(yùn)行最大速度控制在1 m/s～1.5 m/s；

6)承載索：采用φ22～φ28鋼芯鋼絲繩(6×19股)，通過計(jì)算最終確定，根據(jù)架空索道工程技術(shù)規(guī)范，建議安全系數(shù)取4；

7)支撐架：可采用型鋼門架或格構(gòu)式抱桿，其高、寬需滿足運(yùn)管需要并通過結(jié)構(gòu)計(jì)算最終確定；一般可選擇格構(gòu)式角鋼抱桿斷面和型鋼組合斷面。一般格構(gòu)式抱桿高度在6 m～9 m，根開在4 m～6 m，斷面不小于360×360；型鋼門架高度在6 m～9 m，跨度在3 m～4 m，立柱斷面不小于2根25號(hào)工字鋼；支撐架正常狀態(tài)下主要承受軸向壓力，為了保證側(cè)向穩(wěn)定，需要四角對(duì)稱設(shè)置纜風(fēng)繩。支撐架立柱要埋置在堅(jiān)實(shí)的巖石上1.0 m深，當(dāng)為土質(zhì)時(shí)需打混凝土墊層并墊以鋼板；纜風(fēng)繩地錨不小于3 t,有效埋深不小于1.5 m,并要安裝3 t手扳葫蘆調(diào)節(jié)其松緊度；

8)牽引動(dòng)力：通常采用“821”絞盤機(jī)1臺(tái)(5 t)；

9)牽引索：通常選用φ15.5～φ22普通鋼絲繩(6×19股)，通過計(jì)算確定，建議安全系數(shù)取4.5；

10)升降索：通常選用φ15.5～φ22普通鋼絲繩(6×19股)，通過計(jì)算確定，建議安全系數(shù)取5.0；

11)承載索主地錨：索道承載索上下端設(shè)置7 t～10 t埋地水平主地錨，通過計(jì)算確定；

12)計(jì)算條件：一般不考慮覆冰影響、溫度變化的影響和風(fēng)力的作用。

3.2工程實(shí)施

1)實(shí)施流程。

架空索道安裝→索道系統(tǒng)驗(yàn)收→索道系統(tǒng)調(diào)試→加載調(diào)試→管節(jié)綁扎→管節(jié)運(yùn)輸→管節(jié)就位→管節(jié)組對(duì)→管節(jié)安裝→安裝完成后試驗(yàn)。

2)實(shí)施操作注意點(diǎn)。

a.索道工程所用的設(shè)備、材料、器具均要采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品，其技術(shù)性能必須符合設(shè)計(jì)要求。

b.索道系統(tǒng)安裝調(diào)試合格后，要組織有關(guān)人員進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量安全驗(yàn)收，并監(jiān)督實(shí)施載荷檢驗(yàn)，當(dāng)確認(rèn)整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求并滿足施工工藝要求后方準(zhǔn)使用。

c.嚴(yán)格落實(shí)索道運(yùn)行管理措施，確保正常運(yùn)行；在正式施工前，要組織安裝人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配合演練，達(dá)到運(yùn)輸、降落、就位、對(duì)口操作協(xié)調(diào)動(dòng)作。

d.管道安裝工程的關(guān)鍵工種如焊工、鉚工、管工均要身體健康、技術(shù)精湛、經(jīng)驗(yàn)豐富；項(xiàng)目部要經(jīng)過對(duì)其實(shí)際操作考核后，擇優(yōu)選擇能充分勝任工程對(duì)象的專業(yè)技工來承擔(dān)施工任務(wù)，鼓勵(lì)和穩(wěn)定關(guān)鍵崗位操作人員。

e.管道安裝要用經(jīng)緯儀放線、復(fù)線，用手頭小型儀器隨時(shí)校核；各種計(jì)量檢測(cè)儀器都要按照規(guī)定校檢并在有效期內(nèi)使用。

f.安裝過程中，要隨時(shí)檢查和矯正，將各種誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍之內(nèi)。

g.在施工和堆料中，任何時(shí)候都不得直接撞擊管道基礎(chǔ)預(yù)埋件和已安裝的管道，不得在其上堆置重物，不得利用其做地錨。

h.在管道安裝的對(duì)口微調(diào)等操作過程中，要注意保護(hù)管道的防腐；已經(jīng)破壞的防腐，必須按照要求進(jìn)行認(rèn)真修補(bǔ)。

i.焊接作業(yè)，不得隨意損傷管道，不得隨意在管道上焊接物件。

j.在管道安裝過程中，為防止從上口掉落物品和雜物進(jìn)入管道內(nèi)，在安裝各項(xiàng)操作時(shí)要特別注意；如果已經(jīng)落入東西，要盡快清掃出來；在安裝管道臨時(shí)中斷的地方，管道上口要用布料封閉起來。

4 結(jié)語

管道安裝工程包括供水管道敷設(shè)工程、瓦斯管道敷設(shè)工程等，這些工程大部分都頒布在較為復(fù)雜的山區(qū)地形，對(duì)我們?nèi)粘５氖┕ぬ岢隽思夹g(shù)課題。本文則是通過運(yùn)用索道架空系統(tǒng)將各種功能的索具組合成索道系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜地形中對(duì)管道的運(yùn)輸、就位、組對(duì)、安裝等工藝協(xié)同作業(yè)，用一套系統(tǒng)很好地完成了管道安裝施工，大大節(jié)省了成本、人工、時(shí)間，并有效地保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益特別顯著，是我們應(yīng)該大力推廣的一種較為先進(jìn)的管道安裝施工工藝。

[1] GB 50127—2007,架空索道工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50017—2014,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z].

Studyonthetechniquesofapplyingcableforinstallinglarge-diameterpipelineincomplicatedmountainoustopography

ChenXiaoliangDongYongmei

(ShanxiHongshaBuildingEngineeringCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

Through comparing traditional construction technologies applied in large-diameter pipeline construction under complicated mountainous topography, in light of mountainous construction problems including larger slope degree, heavy pipe transportation and difficult working conditions, puts forward a set of large-diameter pipeline construction technology including applying cable installation, hoisting, taking the place and pairing-assistance and so on. In this way, it not only saves labor force, cost and time, but also has little damage upon environment. Furthermore, it more effectively guarantees the safety and improves working efficiency, which is worth promoting the kind of construction technology.

complicated mountainous topography, applying cable, installation, large-diameter pipeline, technological application

1009-6825(2017)32-0075-02

2017-09-04

陳曉亮(1969- ),男，工程師; 董擁梅(1975- ),女，高級(jí)工程師

TU990.3

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