長輸管道吊管機聯(lián)合下溝施工工法

＊田 芳

（中石化中原油建工程有限公司 河南 457001）

引言

通過多臺吊管機聯(lián)合下溝的作業(yè)模式為例，解決了長輸管道部分河流及公路穿越處無法進行沉管下溝作業(yè)和溝下組對焊接進度慢的施工工藝。多臺吊管機采取倒車的方法行車，避免了吊管機下溝過程中錯車造成的超占用地，節(jié)省了大量的臨時征地費用。吊管機下溝作業(yè)，增加了管線溝上預(yù)制的范圍，提高了管線組對焊接的施工進度，減少了溝下組焊的工程量，粉質(zhì)粘土、風(fēng)化巖、塊石等地段溝下組焊的安全風(fēng)險大大降低。

1.多臺吊管機聯(lián)合下溝的作業(yè)模式適用范圍

適用地形：適用于非陡峭山區(qū)，即地勢起伏較小的地形，水田、農(nóng)田地帶。

適應(yīng)地質(zhì)：適用于粉質(zhì)粘土、風(fēng)化巖、塊石、卵石段、石方段等地段，沼澤地因陷車，不宜采用本工法。

適用規(guī)模：適用于大口徑長輸管道下溝作業(yè)。

2.工藝原理

對管道采用溝上預(yù)制，距離管線1m位置進行管溝開挖，細土鋪墊和管墩布設(shè)完成后，采用多臺吊管機平穩(wěn)吊放至管溝底部，完成管道的下溝。

3.施工工藝流程及操作要點

(1)施工工藝流程

施工準(zhǔn)備-開挖深坑（地質(zhì)條件）-管線溝上預(yù)制（焊接、檢測、防腐、封堵）-管溝開挖（管墩、鋪墊細土）-管溝驗收-安全技術(shù)交底-吊點設(shè)置、吊管機站位-起吊、管線頭下溝-吊管機倒車行走-管溝就位下溝。

(2)施工準(zhǔn)備

①測量放線

確定本線路管線經(jīng)過的準(zhǔn)確路由，以及臨時用地范圍。

②現(xiàn)場踏勘

以測量放線成果為依據(jù)，對西二線河南A標(biāo)段沿線進行詳細踏勘，準(zhǔn)確記錄各樁號區(qū)間的現(xiàn)場實際地形和地質(zhì)條件并對人文環(huán)境進行綜合對比。這些原始踏勘記錄是選擇管線施工工藝的重要依據(jù)。

③開挖探坑

通過沿線挖探坑，掌握準(zhǔn)確的地質(zhì)條件，各地質(zhì)層的土質(zhì)情況。這是選擇合適施工工藝最為重要的依據(jù)。

④設(shè)備選擇

根據(jù)管線規(guī)格、管線自身重量，經(jīng)過計算確定吊管數(shù)量及吊車選擇噸位。

⑤工序完成情況

—管道焊接、無損檢測已完成，并檢查合格；

—防腐補口、補傷已完成，經(jīng)檢查合格；

—管溝深度、寬度已復(fù)測，符合施工圖紙要求；

—碎石、石方地段溝底按設(shè)計要求處理完畢且溝底細土（最大粒徑不超過10mm，其中粒徑4.75mm以下細土不少于80%）墊層已回填完畢。

⑥設(shè)備使用

A.管線規(guī)格及基本情況

以管線規(guī)格為φ1016×21/26.2mm為例，通過管重估算（每根管線長度按12m計算）。

計算公式：t=0.0246615×h×(D-h)

式中，h為管材壁厚，單位mm；D為管材外徑，單位mm；t為管材每米的重量，單位kg。

計算出單根管線的自身重量分別是6.184t、7.674t，管線自重大，采用通用有限元軟件ANSYS對模型進行彈性計算分析，同時考慮接觸非線性。計算分析結(jié)果顯示，設(shè)置吊點的安全間距為20m。

B.選用90t吊管機的規(guī)格參數(shù)

以DGY70H吊管機為例，對90t吊管機進行參數(shù)比較，履帶式吊管機參數(shù)如下：

型號：DGY70H；最大起重量：686kN；整車總重量：51000kg；吊臂長度：7.00m；發(fā)動機功率：239kW；整車外形尺寸：5.4m×4.85m×7.82m。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)材料顯示，DGY70H吊管機滿足該工程管線聯(lián)合下溝作業(yè)的要求。

(3)溝開挖技術(shù)要求

①測量放線

管溝開挖之前，需先進行管溝測量放線，保證溝上預(yù)制管線離管溝中線距離滿足吊管機吊臂的幅度要求，確保吊管機起吊管線處于安全范圍。

如DGY90起重性能及參數(shù)表可見，幅度在4m時，起重能力是19.82t，起重高度是4.57m；幅度在5m時，起重能力是13.99t，起重高度是4.31m。此兩項數(shù)據(jù)均滿足前面所計算管線吊點間距20m的要求。

以管溝深度為2.8m，邊坡比為0.67，管溝下口為1.9m，D1=3m為例。

當(dāng)幅度D4=5.0m時，D3=1.1m，D2≤1.3m；

當(dāng)幅度D4=4.5m時，D3=1.1m，D2≤0.8m。

D3為吊車距溝上預(yù)制管線距離；D4為吊車距管溝中心線距離。

根據(jù)以上的計算結(jié)果及管道施工技術(shù)規(guī)范的要求，正常地段D2=1.0m能夠滿足管線距離管溝邊緣的安全距離。因此管線在溝上預(yù)制時偏離設(shè)計中心線4m，偏離已預(yù)制的管線壁3.5m即為管溝開挖中心線，可以滿足吊管機下溝作業(yè)時的起吊要求。

②管溝開挖及細土墊層驗收

確定了管溝開挖中線后，嚴(yán)格按照中線成果（焊口坐標(biāo)或者是樁的坐標(biāo)）進行管線預(yù)制和管溝開挖工作，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計圖紙的開挖深度，以及溝底200mm厚細土鋪墊層要求。在特殊地段，管線外防腐層在下溝過程中會存在破壞情況，為了避免管線被破壞后無法進行補傷，在這種地段采取溝底布設(shè)管墩，待管線下溝后，再次進行電火花檢漏工作。

另一種情況就是在河流、公路穿越地段，采取溝下滿鋪細土袋子墊層的方法來保護管線外防腐層。下溝前的管溝驗收工作非常重要，直接影響了管線下溝的質(zhì)量及施工進度，因此管溝驗收必須達到施工規(guī)范及設(shè)計文件要求。

(4)吊管機聯(lián)合下溝作業(yè)

①準(zhǔn)備工作

以70t吊管聯(lián)合下溝為例，首先吊管機便道維修，單斗護送吊管機運行，一旦出現(xiàn)溝坎、路障立即進行清理。人員到場，統(tǒng)一行動。由機組長對吊管機操作手、起重工進行培訓(xùn)，掌握旗語和手語表達的意圖，以及突發(fā)情況的處理方法，特別是在5臺大型設(shè)備同時發(fā)動行走的時候，口哨的聲音很難聽到，因此統(tǒng)一口令，服從指揮是吊管機下溝作業(yè)人員的必備素質(zhì)。吊管機就位，檢查設(shè)備，確保吊管機及吊帶處于受控制狀態(tài)。

②下溝過程工藝流程

A.吊管機便道維修。

B.吊點設(shè)置，按照現(xiàn)場實際施工位置，在設(shè)置時錯開焊道2m，如圖1。

圖1 吊點設(shè)置

C.平穩(wěn)起吊，吊臂下放。

D.合理安排倒車時間及位置，避免倒車造成的超占地現(xiàn)象。例如施工作業(yè)帶臨時征地寬度為24m，如果采取吊管機錯車前行的模式，勢必會造成全線均超占5m，臨時用地的寬度達到29m,大大增加施工成本。通過倒車行走的模式會消耗一定的時間，影響一定的施工進度，但可以大大降低施工成本。

E.倒車步驟如下：如圖2。

圖2 倒車步驟

a.1號車往前移動20m，貼近2號車并吊起管道，此時原1號車位附近的管線已下落至管溝中，未著地。

b.3號車往前移動20m，貼近4號車，此時3號、4號、5號車均集中在溝上管線起吊段。

c.5號車往前移動20m，到位后，1號、2號車大幅度送吊臂幅度，直至將管道送至管溝中心上部，同時1、2、3、4、5均不同程度的下落管線，如此往復(fù)即可完成一次倒車、下溝的作業(yè)流程。

d.控制管線起吊高度及下放速度。

e.充分利用無線語音指揮系統(tǒng)完成吊管機指揮工作。在吊管機聯(lián)合下溝作業(yè)中，指揮人員起到關(guān)鍵的作用，而吊管機操作手及輔助施工人員能清晰明了的理解指揮人員的指揮意圖也是非常關(guān)鍵的。為此，采取無線語音指揮系統(tǒng)來完成指揮者的指揮工作，避免因噪音、不通視的原因造成的意圖領(lǐng)會錯誤，準(zhǔn)確無誤的把信息傳遞到吊管機操作手及輔助施工人員。

(5)河流及公路穿越處下溝作業(yè)

穿越河流和公路是吊管機聯(lián)合下溝的一個難點。

①河流穿越，存在的主要問題是吊管機便道積水坍塌、管溝積水造成漂管和吊管機陷車。河流穿越區(qū)間的管溝先不開挖（避免因穿越段河流沖刷造成便道坍塌、管溝淤積和減少抽排水工作量），待管線下溝至河流附近，集中多臺設(shè)備進行河流段管溝開挖（為了不影響下溝進度，根據(jù)河流的規(guī)模確定倒流和提前開挖的時間），清除管溝中石頭和水，鋪墊細土袋子，保證管道下溝后防腐層不受損壞，下溝完成后及時組織光纜和土建隊伍對河床進行恢復(fù)。

②公路穿越，主要存在的問題是作業(yè)空間、時間有限。同河流穿越一樣，公路穿越處管溝預(yù)留暫不開挖，待下溝至公路附近時，提前2～3h進行大開挖，盡量減少封路時間或者修筑臨時便道及時恢復(fù)路面，確保通行順暢及過往人車安全。

(6)水平彎管段下溝作業(yè)

水平彎管段下溝作業(yè)，管線受水平、縱向應(yīng)力很大，一旦操作不當(dāng)極易造成管線拉伸或者變形折管等工程事故。為此水平彎管段吊管機聯(lián)合下溝時，彎管很難一次性下溝到位，存在一定風(fēng)險。施工中在彎管前后50m均預(yù)留一個管墩，彎管處預(yù)留一個管墩，這樣可以避免吊管機下溝時生拉硬拽管線造成管線強行下溝的不良后果。

(7)施工過程中安全和質(zhì)量控制措施

①組織測量技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計要求對管溝線位、溝底標(biāo)高、溝底寬度進行復(fù)測，以保證其深度達到設(shè)計要求，管道順直，彈性敷設(shè)彎曲半徑達到設(shè)計要求，變坡點能保證管道下溝。對不符合設(shè)計要求的管溝，應(yīng)進行修整直至符合設(shè)計要求再進行下溝作業(yè)。保證工具和材料齊全，電火花檢漏儀工作正常，下溝前后均進行電火花檢漏工作，并及時補傷。

②管線下溝時，確保管線不與管溝壁碰觸，保護管線外防腐層。管道下溝后，應(yīng)平穩(wěn)地放置于溝底，應(yīng)使管道軸線與管溝中心線重合，其橫向偏差應(yīng)符合規(guī)范要求，否則應(yīng)進行調(diào)整，直到合格為止。管道下溝作業(yè)應(yīng)由起重工、機械工、防腐工、測量人員、質(zhì)量員及安全員共同完成,下溝作業(yè)中，由專職人員統(tǒng)一指揮，并注意各機械操作手的相互配合，無關(guān)人員禁止進入工作區(qū)。

③清溝及其它溝下作業(yè)不得與管道下溝同段同時進行，吊管下溝時管道與管溝之間不準(zhǔn)有任何人站立。起吊點距管道環(huán)焊縫距離不小于2m，起吊高度以1m為宜。對吊管機及吊具進行安全檢查，確保其處于安全工作狀態(tài)。

4.結(jié)束語

采用吊管機聯(lián)合下溝的方法，具體體現(xiàn)在直接經(jīng)濟效益方面：與傳統(tǒng)的管線溝下焊相比，溝下焊單個機組一天組對焊接量，明顯小于溝上組對焊接量，在線路工程中應(yīng)用了此項施工技術(shù)，不僅有效的節(jié)約工期，還獲得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益，提高了長輸管道施工的國內(nèi)外競爭力。