長輸管道下溝施工關鍵技術與優(yōu)化應用探究

1、    長輸管道下溝施工關鍵技術與優(yōu)化應用探究    菅憲忠摘要：近年承接的天然氣管道工程，由于地形起伏，管道的彎管用量大，施工采用溝上組焊帶彎管下溝方式，因此根據(jù)地形確定管溝彎點、進行管溝開挖和管道下溝難度大。天然氣管道工程承建a標段全長78km，其中在0-60 km之間，管道經(jīng)過的區(qū)域為低山丘陵和河流濕地地段。文章對彎管下溝的幾種工況（水平彎、縱向彎和迭加彎）進行了理論分析，提出了通過調(diào)整彎點位置、適當加大開挖量、控制施工工序等措施來解決工程難題，并成功地實施。關鍵詞：下溝施工；天然氣管道；彎點位置；角度變化；施工工序1工程概述天然氣管道工程承建a標

2、段全長78km，其中在0-60 km之間，管道經(jīng)過的區(qū)域為低山丘陵和河流濕地地段。丘陵高差不大，一般在30-50 m之間，坡度大部分在200以下，設備可以直接行走，局部地段坡度在300以上。在連續(xù)的兩丘陵之間往往是河流濕地，長短不一，最長處分別位于27km和57 km處，濕地連續(xù)長度都達到2km。在施工中由于地形起伏頻繁，管道的彎管用量極大，在前60 km的地段平均彎管用量達到20個/km以上。2 施工方案的確定若按常規(guī)做法，一般是采用溝下焊方式施工，但除了該方法工效不高以外，業(yè)主嚴格hse管理將使我們在管溝內(nèi)人員的保護上花費極大的精力和費用，因此經(jīng)過慎重考慮，決定采用溝上組焊、帶彎管下溝的方

3、式施工。3 需解決問題帶彎管下溝的主要難點有：（1）由于管道是從一端逐步延伸到另一端，管道的邊坡點在下溝過程中會變動.造成下溝后管道懸空或局部地段埋深不夠。（2）組對過程中根據(jù)地形確定管道彎點并組焊管道有困難。（3）由于地形起伏，管道施工設備負重后對設備的安全性產(chǎn)生影響。4理論分析管道下溝的實質就是管道的平移，將管道沿管溝方向平移到管溝內(nèi)，若在直管段，平移時點位的變化對管道沒有影響（見圖1）；若管道上帶有彎管，則平移的過程中彎點也會平移，從而引起彎點的變化.這將對下溝質量造成極大的影響。按照彎曲方向，管道在下溝過程中，沿下溝方向彎管可以分為水平彎、縱向彎和迭加彎（既有水平角又有縱向角變化）三種

4、，同時水平彎又可分為內(nèi)彎和外彎兩種；縱向彎也可分為上彎和下彎兩種。下而就這幾種彎曲情況，對下溝過程中彎點變化情況逐一進行分析。4.1水平彎4.1.1彎點位移量。由于管道下溝時管道以s形曲線平移到管溝內(nèi)，在管道下溝后彎點往下溝方向之前伸展，如圖2所示.伸展量為：4.1.2內(nèi)彎彎管角度變化。由于下溝時管道呈s形曲線，即管道一部分在管溝內(nèi)，另一部分在管溝外，因此在a點始終存在一個往管溝方向的力，這可以簡化為以b點為固定端的簡支梁模型，從該模型可以看出，這個力量使得彎管本身角度減小，因此在下溝過程中，在管溝的內(nèi)弧上應超挖一些，使管溝內(nèi)弧減小，以利于管道下溝，如圖3所示。4.1.3外彎彎管角度變化。與內(nèi)

5、彎模型的分析相似，在下溝過程中，彎管角度減小，因此在管溝的外弧上應超挖一些，使管溝外弧加大，以利于管道下溝。4.2縱向彎4.2.1彎點位移量。由于下溝時管道的s形曲線一直保持不變，彎點的位移情況與s線的弧長及管道平移的距離h有關，可以將此s形狀的一端看成固定端另一端作平移。4.2.2彎管角度變化。管道下溝后由于管道自重的影響，使得彎管角度減小，在管溝開挖過程中要注意在彎點處超挖，并在彎點管溝上坡段局部超挖，形成圓滑過渡。5施工要點為了保證管道的下溝質量，確保管道與管溝的貼合性良好，要對下溝前的工序質量重點予以保證，主要有測量放線、布管、管溝開挖工序，其他工序與常規(guī)施工方式相同，在此不作贅述。5

6、.1測量工序由于要事先考慮管道的轉點及變坡點，因此測量工序是極為重要的工序。在測量工序中要完成管道變坡點、彎點、布管表的制作，并在后續(xù)工作中嚴格遵照執(zhí)行。測量前要進行作業(yè)帶清掃，根據(jù)業(yè)主提供的樁位定出作業(yè)帶邊線，然后用推土機或平地機將作業(yè)帶清掃干凈，盡量去除作業(yè)帶內(nèi)的土包和凹坑，然后進行管道測量。此工作要有專門的測量小組完成，一般有1個工頭，2個標尺手，2個測算員，1個測量員。他們的主要職責是對每個管段進行測量和編號，并且打樁標明它們在管路中的位置，此外還要計算彎管。工作重點如下：（1）管段編號和測量：首先對全部管段進行編號。（2）打樁標明其在線路上的位置，在打樁時應注意使管段錯位半根管長，以

7、利于機組焊接施工。（3）彎管計算與測量：在彎管測量時需要注意把標尺置于變坡點的前方。角度計算：如果坡度是正的，且坡度前而切線角度減小，這樣就形成了上彎；如果坡度為正，而前而切線是更大的正坡度，則形成下彎。反之亦然。因此計算角度時，代數(shù)符號不同的相加，代數(shù)符號相同的相減，即按“同號相減，異號相加”的原則，形成該處的實際彎管角度，如果該處同時還存在著一個水平轉角，則形成了一個迭加彎，迭加彎的計算可以采用經(jīng)驗公式：最大角度+最小角度/3。（4）彎管測量完成以后，應根據(jù)測量結果完成布管表及彎管表，并注明彎管起彎點的具體位置。5.2布管工序布管方案對彎管的數(shù)量和管溝開挖有很大的影響。管道布管要嚴格按照布

8、管表進行，如果該處的彎點確實不能通過改變彎管上的起彎點和適當加大開挖量來調(diào)整的話，應在該處預留短節(jié)來調(diào)整彎點的位置。5.3管溝開挖管溝開挖工序對下溝質量也有很大的影響。在管溝開挖之前應先按照前述原理，在每一彎管處標明開挖的位置，并打樁標明在有水平彎的地方，將管溝適當加寬0.3-0.5 m（主要是加寬朝向管道一側的管溝），并預先確定管道下溝后彎點的位置。在垂向彎管處，也要預先確定彎點的前移量，并在彎點處加深管溝0.3一0.5 m，在彎臂處形成圓滑過渡，不能有凸臺，以免由于支點擱住管道使彎管不能就位。6地形起伏對安全施工影響丘陵山區(qū)地形起伏大，高程變化頻繁；地表有縱向坡度或橫向坡度，或兩種坡度皆有。丘陵山區(qū)地帶一般按照坡度將施工難度劃分為四個等級：對于第一、二等級的坡地，設備可以放置，施工安全性較高。對于第三等級的坡地，作業(yè)設備難以穩(wěn)固，負重狀況下易失穩(wěn)而傾覆，安全性較差，因此需要采取特殊的措施，對施工設備予以保護。通常采取的措施是：在坡頂設一臺錨固設備，如大馬力的推土機，將