淺談天然氣管道的施工技術(shù)及維護(hù)措施

文/寇爽 陜西省天然氣股份有限公司 陜西西安 710016

1、天然氣管道施工技術(shù)特點(diǎn)

長輸天然氣管道是密閉、連續(xù)運(yùn)輸通道，管道多根管材通過焊接而成，管道施工線路較長，必然會(huì)穿越不同的地形、地貌與自然環(huán)境，受外界因素影響比較大，管道多埋設(shè)在地下，占地面積少，對(duì)地面活動(dòng)妨礙小，運(yùn)輸量大，建設(shè)快，工程建設(shè)完成后可以長時(shí)間連續(xù)運(yùn)輸，在輸送過程中損耗少，無“三廢”排放，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染。為了對(duì)天然氣管道實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，在施工過程裝置監(jiān)控設(shè)備，達(dá)到遠(yuǎn)距離監(jiān)測與遙控的目的，將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合傳感器等新型技術(shù)運(yùn)用其中，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)管道泄露、破裂等問題，并采取相應(yīng)補(bǔ)救措施，實(shí)現(xiàn)了信息化與自動(dòng)化管理。

2、天然氣管道施工技術(shù)

2.1 穿跨越技術(shù)

長途鋪設(shè)天然氣管道,必然會(huì)經(jīng)過城鎮(zhèn)、村莊、農(nóng)田、高山和江河湖泊，也會(huì)穿行于公路、鐵路等交通設(shè)施，如何保證工程質(zhì)量，必須控制外界因素的影響，綜合考慮管道經(jīng)過區(qū)域的地質(zhì)、地形以及氣候環(huán)境因素，提高施工技術(shù)和水平，應(yīng)從工藝、流程和施工方案多方面保障穿跨越技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用。結(jié)合實(shí)際情況，必須合理規(guī)劃管道鋪設(shè)線路，對(duì)途經(jīng)的施工地段環(huán)境、地質(zhì)、地形進(jìn)行全面勘測，施工前對(duì)途經(jīng)路段的路基、橋涵進(jìn)行加固，鋪設(shè)安全套管，預(yù)留檢查井等保障措施，施工中多采用頂管法、定向鉆法、明挖法、深埋法以及架空等方法。穿跨越工程施工難度大，施工方案必須結(jié)合地形地貌，在保證工程質(zhì)量的前提下，降低成本預(yù)算，壓縮維護(hù)保養(yǎng)成本，降低對(duì)經(jīng)過區(qū)間的道路、住宅、橋梁、農(nóng)田、林地的影響，盡量不影響到管道沿線人們的生產(chǎn)生活，交通出行。

穿跨越技術(shù)以機(jī)械頂管法居多，適用機(jī)械化、長距離頂管施工技術(shù)，主要施工方法有泥水平衡、氣壓平衡和土壓平衡，3種頂管方法主要區(qū)別在于開挖掘進(jìn)面的平衡形式與泥土運(yùn)輸方式的不同。在砂性土壤中，需要控制地面的隆陷時(shí)，宜采用泥水平衡頂管法；在黏性土壤中，必須控制地面的隆陷時(shí)，宜采用土壓平衡頂管法。頂進(jìn)距離較長或有難度的，頂力接近許用力時(shí)，應(yīng)設(shè)置中繼間。

泥水平衡頂管是運(yùn)用機(jī)械掘進(jìn)技術(shù)，基本工藝原理是將已調(diào)成一定濃度和密度的泥水，通過泥水系統(tǒng)送至頂管機(jī)頭前挖掘面處，泥水在挖掘面形成一層不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面內(nèi)滲透，同時(shí)調(diào)節(jié)泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力，達(dá)到穩(wěn)定挖掘面的目的；頂管機(jī)頭前進(jìn)的同時(shí)刀盤切削土體，被切削下來的殘土與泥水充分拌合后，由排泥系統(tǒng)輸送至地面泥水分離設(shè)備處理，經(jīng)沉淀和分離，分離出的殘土被運(yùn)走，沉淀后的泥水再送入水系統(tǒng)循環(huán)使用，頂進(jìn)可以不間斷，施工速度快。

泥水平衡頂管施工適用土質(zhì)范圍廣，可有效保持挖掘面的穩(wěn)定，與其他頂管相比，在黏土、砂土層中總推力比較小，適宜較長距離頂管，工作坑內(nèi)不吊土、作業(yè)環(huán)境好、安全系數(shù)高，泥水輸送棄土連續(xù)進(jìn)行能有效保證工期。無需土質(zhì)改良或降水處理，施工后地表沉降小，很好控制地面隆沉、施工安全，對(duì)地面建筑物、交通、環(huán)境影響小，廣泛應(yīng)用于穿越重要公路、鐵路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂層、淤泥等特殊地質(zhì)構(gòu)造地段。頂進(jìn)的重要機(jī)械設(shè)備有：掘進(jìn)機(jī)、主頂裝置、測量儀器、基坑導(dǎo)軌、控制系統(tǒng)、泥水輸送系統(tǒng)等。泥水平衡頂管的施工工藝流程為施工準(zhǔn)備、頂進(jìn)施工、施工測量、套管安裝和主管的穿越。其中施工準(zhǔn)備開挖工作坑和接收井，根據(jù)頂管工程具體條件選擇頂進(jìn)方法和頂管機(jī)械，接下來安裝頂管機(jī)導(dǎo)軌、后座頂板、頂管機(jī)及配套設(shè)施，依據(jù)設(shè)計(jì)要求穿越管道位置、標(biāo)高，調(diào)整頂管設(shè)備的安裝位置和高度?，F(xiàn)場達(dá)到頂進(jìn)條件后，做設(shè)備試運(yùn)行，檢查各種機(jī)械設(shè)備的性能，檢測中線位置和高程，確定泥水控制的主要技術(shù)參數(shù)，比如流量、流速、壓力、相對(duì)密度等，在頂進(jìn)中還要進(jìn)行糾偏操作，全程測量和監(jiān)控，保證工程質(zhì)量和安全。

2.2 溝槽開挖技術(shù)

輸氣管道通常采用埋地敷設(shè)，溝槽的開挖深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，保證管道最小覆土厚度，可采用機(jī)械開挖和人工開挖。首先對(duì)管道溝槽進(jìn)行測量放線，確定線路的控制樁和水準(zhǔn)基標(biāo)，設(shè)定管道溝槽的中心線、水平位置和高程。開挖深度、寬度、邊坡、留臺(tái)等應(yīng)不同的地形和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，側(cè)向斜坡地段的管溝深度，應(yīng)按管溝橫斷面的低測深度計(jì)算，以便保證管道覆蓋深度；管溝邊坡坡度應(yīng)根據(jù)土壤類別、荷載情況和管溝開挖深度確定；深度超過5m的管溝邊坡應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采取邊坡適當(dāng)放緩，加支撐或采取階梯式開挖措施。在實(shí)際施工中，應(yīng)考慮溝槽邊沿的推土機(jī)、挖掘機(jī)、吊管機(jī)等機(jī)械設(shè)備形成的動(dòng)荷載對(duì)邊坡坡度的影響。若地下水位高于槽底時(shí)，應(yīng)采取降水措施。溝槽成型后，對(duì)槽底要進(jìn)行平整、夯實(shí)，制作墊層或支座，保證槽底的密實(shí)度和穩(wěn)定性較好。輸氣管道與道路、鐵路、相鄰管道、電力、通信電纜等跨越交叉時(shí),應(yīng)保持安全距離的水平和垂直凈距，否則應(yīng)將管道設(shè)于管道溝或剛性套管進(jìn)行保護(hù)，不宜與其他管道或電纜同溝敷設(shè)。

2.3 鋼管焊接技術(shù)

長距離輸氣管道需要通過焊接工藝來完成連接，按實(shí)際采用管材的直徑、壁厚和材質(zhì)，編制《焊接工藝規(guī)程》，坡口加工應(yīng)按作業(yè)指導(dǎo)書的規(guī)定來檢查。管口組分內(nèi)對(duì)口器和外對(duì)口器，宜優(yōu)先選用內(nèi)對(duì)口器。按照《焊接工藝規(guī)程》的規(guī)定選用適宜的焊接材料，埋地鋼管的焊接常用E4315低氫型下向焊焊條，焊條烘干主要應(yīng)按廠家說明書進(jìn)行。就管道焊接工藝來看，管道焊接施工首先進(jìn)行焊前預(yù)加熱，達(dá)到預(yù)加熱溫度要求后，將管道進(jìn)行對(duì)接焊接對(duì)口，最后才是管口的焊接，由兩人一組，各自沿時(shí)鐘12點(diǎn)→3點(diǎn)→6點(diǎn)和12點(diǎn)→9點(diǎn)→6點(diǎn)，雙向同時(shí)焊接。按管道材質(zhì)選擇焊接方法，處理焊縫，檢查焊接質(zhì)量，焊縫進(jìn)行無損檢測，檢查率應(yīng)為100%。施工中可以通過先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，選用技能精良的焊接人員持證上崗，多方位綜合保證并提升管線焊接質(zhì)量。

采用因地制宜的施工作業(yè)方式：水平段地勢平緩，采用溝上作業(yè)，使用精度高的內(nèi)對(duì)口器，多機(jī)組同時(shí)流水作業(yè)，提高效率，加快施工進(jìn)度；山區(qū)段因空間狹小，采取溝下作業(yè)，使用外對(duì)口器簡易方便，便于操作。管道焊接質(zhì)量檢查項(xiàng)目包括：外觀質(zhì)量檢驗(yàn)、對(duì)口質(zhì)量檢驗(yàn)、無損探傷檢驗(yàn)、管道吹掃、強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)。

2.4 管道防腐

輸氣管道使用周期長，多采用地下埋設(shè)施工，管道使用年限取決于管道防腐效果，需要對(duì)管道做好防腐施工，否則會(huì)影響管線運(yùn)行的安全性。首先對(duì)鋼管進(jìn)行除銹，清除銹漬、油、脂和污物，可以通過手工和動(dòng)力工具清理。除銹的常用方法有手工工具除銹、動(dòng)力機(jī)具除銹、噴（拋）射除銹、噴砂除銹和化學(xué)除銹。管道表面清理干凈后可做石油瀝青腐蝕層、環(huán)氧煤瀝青防腐層、聚乙烯防腐層和煤焦油瓷漆防腐層，使管道表面與氧氣分離，隔絕氧化反應(yīng)。防腐層完成后要進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)修補(bǔ)。管道防腐材料的選用應(yīng)符合國家、行業(yè)現(xiàn)行產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求功效。所有進(jìn)場產(chǎn)品全部檢查，索取生產(chǎn)許可證和產(chǎn)品合格證書以及檢驗(yàn)報(bào)告等資料。管道防腐的關(guān)鍵部位是防腐層補(bǔ)口、補(bǔ)傷的處理，補(bǔ)口材料采用輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套時(shí)，應(yīng)按管徑選用配套的規(guī)格，產(chǎn)品表面應(yīng)平整清潔、無瑕點(diǎn)、無裂口及分界變色，基材邊緣應(yīng)平直；也可采用環(huán)氧樹脂/輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套三層結(jié)構(gòu)，并應(yīng)使用無溶劑環(huán)氧樹脂底漆。補(bǔ)口前應(yīng)對(duì)管端補(bǔ)口部位進(jìn)行表面處理，清除表層鐵銹、污垢，保持補(bǔ)口干凈、干燥，搭接部位的聚乙烯防腐層應(yīng)打磨出粗糙表面。采用火焰加熱器對(duì)補(bǔ)口部位進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度達(dá)到要求后再進(jìn)行后續(xù)施工?？刂坪么罱娱L度和寬度，掌控好預(yù)加熱的溫度，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。補(bǔ)口質(zhì)量檢查包括外觀、漏點(diǎn)和粘結(jié)力，每100個(gè)口至少抽檢一個(gè)口，如不合格應(yīng)加倍抽查，若加倍檢查仍不合格，該管線補(bǔ)口全部返修。

2.5 管道回填

在管道防腐處理完成后，應(yīng)復(fù)查管溝的深度，清除溝內(nèi)塌方、石塊、機(jī)具設(shè)備、積水和冰雪等有損防腐層的雜物，然后將管道下放到溝槽底部，把管道安放并固定在溝槽中心線上，先填管道兩側(cè)及管頂上500mm范圍內(nèi)的土方，從管道兩側(cè)對(duì)稱分層回填、分層夯實(shí)，每層厚度不宜大于200mm，管頂上部的填土要求是細(xì)粒土或沙土，不宜使用石塊、樹根、有機(jī)物、凍土、磚塊以及大粒徑填料。在山區(qū)易沖刷地段、高水位地段、人口稠密區(qū)及雨季施工時(shí)應(yīng)立即回填。管口端部留出30米暫不回填，石方段管溝細(xì)土應(yīng)回填至管頂上方300mm，然后回填原土石方，但石頭的最大粒徑不得超過250mm；戈壁段管溝細(xì)土至少回填至管頂上方100mm；黃土塬地段管溝回填應(yīng)按設(shè)計(jì)要求做好墊層及夯實(shí)，陡坡地段管溝回填采取袋裝土分段回填。各種回填土均應(yīng)平整密實(shí)，溝內(nèi)回填土考慮自然沉降，溝內(nèi)回填土宜高出地面300mm以上，最小覆蓋層厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。覆土應(yīng)與管溝中線一致，其寬度為管溝上開口寬度，并做成有規(guī)則的外形，對(duì)于回填后可能遭受洪水沖刷或積水浸泡的管溝，應(yīng)采取壓實(shí)管溝、引流等預(yù)防管道漂移的措施。管溝填土壓實(shí)應(yīng)先輕厚重，只有當(dāng)管道承受壓力試驗(yàn)合格，方可使用大型機(jī)械設(shè)備壓實(shí)處理，否則會(huì)造成地下管道變形、彎曲和破裂。特殊管溝（如穿越鐵路路基、站場、公路內(nèi)的溝槽）回填土壓實(shí)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，不同材質(zhì)的管道回填土壓實(shí)度也應(yīng)區(qū)別對(duì)待，比如鑄鐵管道、鋼筋混凝土管道應(yīng)達(dá)到90%以上，鋼管管道應(yīng)達(dá)到95%以上。

3、天然氣管道維護(hù)要點(diǎn)

3.1 管道內(nèi)涂層技術(shù)

管道內(nèi)壁涂層和管道襯塑是管道防腐最主要的工藝方法，對(duì)于運(yùn)輸不同介質(zhì)的管道，發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的時(shí)間節(jié)點(diǎn)也會(huì)有所不同。所以，在維護(hù)工作中，如何防止管道腐蝕是最主要的問題。

3.2 管道外涂層技術(shù)

管道外涂層技術(shù)多種多樣，主要有高效復(fù)合涂層、煤瀝青防腐、

聚乙烯、聚丙烯樹脂防腐等技術(shù)。

高效復(fù)合涂層施工工藝具有高效的強(qiáng)粘接性、抗沖擊性、強(qiáng)滲透性等特性，不受外界溫度變化干擾。高效復(fù)合涂層具有多種優(yōu)良特性，適用不同地質(zhì)條件，輸送介質(zhì)的管道。

煤瀝青具有較好的防腐能力、良好的黏結(jié)能力，因此可用于配制防腐涂料、膠黏劑、防水涂料、油膏及制作油氈等，適用于防腐工程及地下防水工程中。

聚乙烯管道防腐密封性強(qiáng)，強(qiáng)度高，防水性好，質(zhì)量可靠，施工便利，適用性強(qiáng)，對(duì)環(huán)境無污染，當(dāng)前在防腐方面已普遍運(yùn)用。

3.3 管道閥門維護(hù)保養(yǎng)措施

天然氣管道的輸送距離非常遠(yuǎn)，必須有閥門進(jìn)行控制，才能實(shí)現(xiàn)天然氣的輸送流程，對(duì)閥門的維護(hù)保養(yǎng)至關(guān)重要。通過閥門的開啟或者關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)流程的操作，對(duì)管道所有閥門進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證閥門的開關(guān)靈活，不滲不漏。對(duì)閥門加注潤滑油維護(hù)，防止閥門生銹影響到流程切換，帶來安全隱患。

結(jié)語：

天然氣是生產(chǎn)生活的重要保障物資，管道施工建設(shè)的質(zhì)量和安全對(duì)社會(huì)產(chǎn)生重大影響，所以在管道建設(shè)中應(yīng)從勘測設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、工程材料、運(yùn)行操控、信息技術(shù)等多方面強(qiáng)化管理，采用新技術(shù)、新工藝、新方法來消除安全隱患，提高管網(wǎng)設(shè)備使用效率，方便生產(chǎn)和生活需要，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供物資保障。