永凍土地段長(zhǎng)輸管道施工工法

永凍土地段長(zhǎng)輸管道施工工法遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司前言中俄原油管道漠河-大慶段起于漠河首站，終于大慶末站，線路全長(zhǎng)926.55km，管線規(guī)格為Φ811。沿線多年凍土可分為連續(xù)多年凍土區(qū)、不連續(xù)多年凍土區(qū)和島狀多年凍土區(qū)及季節(jié)性凍土。由于位于高寒地段，冬季積雪時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3～5個(gè)月，積雪厚度0.1m～0.5m，局部達(dá)1m以上。為避免管道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響，造成多年凍土被人為損壞，避免凍土融化對(duì)管線造成影響，這些地段需要安排在冬季進(jìn)行施工中俄原油管道施工在我國(guó)管道史上是第一次在大興安嶺地區(qū)施工，管線經(jīng)過長(zhǎng)距離永凍土地段，第一次在極端氣溫下進(jìn)行大管徑管道焊接、防腐、管溝開挖、下溝回填等作業(yè)，從人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面都面臨諸多新的挑戰(zhàn)。通過中俄原油管道第八標(biāo)段施工，通過本工法我們掌握了永凍土地段和季節(jié)性凍土地段管溝開挖；低溫環(huán)境下設(shè)備冷啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、保溫；低溫環(huán)境下焊接技術(shù)；低溫環(huán)境下防腐工藝；這些技術(shù)措施不僅保證了施工安全和施工的質(zhì)量，并提高了工效，同時(shí)減小了管道施工對(duì)周圍環(huán)境的破壞，提高了綜合施工管理能力，為今后永凍土地段及季節(jié)性凍土地段施工提供了可操作性技術(shù)指導(dǎo)。工法特點(diǎn)此工法指導(dǎo)思想：準(zhǔn)備充分、集中優(yōu)勢(shì)、方法得當(dāng)、快速通過；管道焊接預(yù)熱采用中頻加熱和電加熱帶，預(yù)熱速度快，溫控裝置容易控制加熱溫度，解決了因溫度驟降造成的長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱問題，提高了施工效率；防腐補(bǔ)口采用純度較高的丙烷氣解決了普通液化氣冬季燃燒不充分的難題，提高了防腐補(bǔ)口的施工質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度；管溝開挖采用大功率單斗挖掘機(jī)配合單鉤挖掘機(jī)分段、分層開挖，采取人休機(jī)不休連續(xù)施工，加快施工進(jìn)度，局部特堅(jiān)硬地段采用爆破松動(dòng)法進(jìn)行開挖，綜合效益明顯；季節(jié)性凍土沼澤地段采用分層凍沉開挖，解決了管溝開挖一次難以成型問題。減小了永凍土地段長(zhǎng)輸管道施工對(duì)周圍環(huán)境的破壞，尤其是多年凍土環(huán)境得到了保護(hù)，避免因凍土融化造成對(duì)管線的危害。適用范圍用于連續(xù)多年凍土區(qū)、不連續(xù)多年凍土區(qū)、島狀多年凍土區(qū)和季節(jié)性凍土區(qū)等高寒地段長(zhǎng)輸管道冬季施工。工藝原理高寒永凍土地段長(zhǎng)輸管道施工作業(yè)帶清理、管溝開挖、管道焊接、管道防腐補(bǔ)口、保溫、下溝回填等工序施工難度較大，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、低溫冷啟動(dòng)難度也較大。本工法通過以下措施解決永凍土地段和季節(jié)性凍土沼澤地段長(zhǎng)輸管道的施工難題。管線焊接必須在保溫棚內(nèi)進(jìn)行，因高寒地帶冬季施工中管線預(yù)熱用普通液化氣燃燒不充分，不能滿足管線預(yù)熱及層間加熱要求，本工法管線預(yù)熱采用中頻加熱器，層間加熱采用陶瓷電加熱帶連續(xù)加熱方式控制溫度，保證高寒地段的管道焊接質(zhì)量。管線防腐補(bǔ)口、補(bǔ)傷工作同樣因普通液化氣因溫度較低，在利用烤把加熱過程中噴出大量的液態(tài)物質(zhì)，造成燃燒不充分，因此施工中采用可以在-40℃永凍土地段管溝開挖因地表凍結(jié)厚度較厚且較堅(jiān)硬，施工中利用單斗挖掘機(jī)和利用改裝的單鉤挖掘機(jī)配合開挖管溝，具有施工簡(jiǎn)單，操作方便，縮短工期等優(yōu)點(diǎn)。季節(jié)性凍土沼澤段在11月初作業(yè)帶地表水降低后，地表土開始凍結(jié)，施工作業(yè)帶具備一定的承載力，開始進(jìn)行管道焊接及補(bǔ)口施工。管溝開挖采取分層凍沉開挖，即在上層腐殖土凍結(jié)后具備一定的承載力，采用挖掘機(jī)將上層土剝離至含水的砂礫層位置，深度一般為1.2-1.5m，然后進(jìn)行凍沉，待第二層砂礫石層沒有完全凍結(jié)時(shí)，進(jìn)行二次開挖，達(dá)到設(shè)計(jì)埋深要求。高寒地段冬季設(shè)備啟動(dòng)較為困難，施工中采取增設(shè)設(shè)備冷啟動(dòng)裝置，保證設(shè)備正常運(yùn)行，施工中更換各種耐低溫油品，包括機(jī)油、齒輪油、潤(rùn)滑油、液壓油、燃油等。施工工藝流程及操作要點(diǎn)施工工藝流程管口組對(duì)管口組對(duì)管口預(yù)熱根焊填充、蓋面焊焊后保溫中頻加熱器加熱電加熱帶連續(xù)加熱無損檢測(cè)不合格返修測(cè)量放線施工便道修筑作業(yè)帶清理管材運(yùn)輸布管電加熱帶連續(xù)加熱電加熱帶連續(xù)加熱焊口檢測(cè)合格預(yù)熱及底漆涂刷裝高寒地段焊接流程裝高寒地段防腐流程數(shù)字化測(cè)量管線下溝管溝回填清管試壓管線連頭管線干燥線路附屬工程地貌恢復(fù)永凍土地段換填土凍土沼澤壓袋穩(wěn)管管溝回填流程音頻檢漏松動(dòng)爆破開挖管溝液壓挖掘機(jī)清理管溝復(fù)測(cè)合格單鉤挖掘機(jī)分層松動(dòng)管溝液壓挖掘機(jī)清理管溝復(fù)測(cè)合格凍土機(jī)械開挖流程凍土爆破開挖流程操作要點(diǎn)施工準(zhǔn)備施工人員培訓(xùn)在施工隊(duì)伍入場(chǎng)前，舉辦有關(guān)凍土基本知識(shí)、凍土施工技術(shù)和多年凍土環(huán)境保護(hù)等方面的培訓(xùn)班，加強(qiáng)全體施工人員對(duì)多年凍土和多年凍土環(huán)境特性的了解和認(rèn)識(shí)，提高全體施工人員的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和凍土工程施工技術(shù)水平。設(shè)備機(jī)具配備及保溫改造施工機(jī)具配備根據(jù)施工寒季施工特點(diǎn)，地表凍層較厚，管溝開挖困難，施工前應(yīng)提前準(zhǔn)備開挖凍土的專用設(shè)備，即單鉤液壓挖掘機(jī)，將液壓挖掘機(jī)單斗換成單鉤，可以勾松堅(jiān)硬的強(qiáng)風(fēng)化巖石、凍結(jié)土等。單鉤用16猛鋼材制作而成。因凍層深度較深，單鉤液壓挖掘機(jī)應(yīng)選擇功率在360以上為宜，確保一次開挖成功；管道預(yù)熱裝置采用中頻加熱設(shè)備，確保管道焊接過程中的環(huán)境溫度滿足施工需要，管線層間加熱采用電熱帶連續(xù)加熱；管道預(yù)熱、焊接、防腐等在自制的保溫棚內(nèi)進(jìn)行，保溫棚規(guī)格為3m×2.5m×3m，見下圖；焊接防風(fēng)保溫棚內(nèi)部框架采用角鋼制作，保溫棚棚壁采用的是EPS保溫板（可拆卸保溫層δ50），底部鋪墊有隔熱板，防止熱量向地面快速散失；保溫棚邊側(cè)設(shè)置排風(fēng)扇排煙塵，內(nèi)設(shè)托盤，可以擺放工器具；在防風(fēng)棚與管壁接觸的馬鞍形騎管處設(shè)有高彈性耐磨膠圈，可防止移動(dòng)保溫棚時(shí)對(duì)管道防腐層的損壞；頂端吊架設(shè)計(jì)掛鉤，有效防止防風(fēng)棚在焊接工程車吊起移動(dòng)時(shí)的擺動(dòng)；焊接擋風(fēng)保溫棚內(nèi)設(shè)置足夠的電暖氣，提高焊接環(huán)境溫度滿足工藝要求。多年凍土地區(qū)嚴(yán)寒的氣候條件和惡劣的施工環(huán)境，以及凍土的特殊工程性質(zhì)，施工機(jī)械必需具有如下良好技術(shù)性能：嚴(yán)寒的氣候條件，施工機(jī)械具有良好的低溫啟動(dòng)性能，進(jìn)入冬季施工焊接設(shè)備及吊裝設(shè)備安裝低溫啟動(dòng)裝置；焊接工程車外部采用30mm保溫被包裹覆蓋，確保焊機(jī)、電站正常工作；低溫條件下，機(jī)械必須操作、運(yùn)行靈活，具有適應(yīng)低溫環(huán)境的操作和走行系統(tǒng)；焊接設(shè)備、吊裝設(shè)備等施工機(jī)具駕駛室具有良好的采暖、保溫性能；寒季平均溫度-20℃準(zhǔn)備足夠數(shù)量、適合使用的燃油和潤(rùn)滑油。機(jī)油更換為CF級(jí)10W-30型機(jī)油，其有效使用溫度為-30~-15℃齒輪油更換為適合寒帶使用的CL-575W重負(fù)荷齒輪油；液壓油更換為適合寒帶使用的HV32#低凝抗磨液壓油；防凍液更換為凍點(diǎn)為-45℃施工機(jī)具、設(shè)備保溫準(zhǔn)備配備適應(yīng)低溫環(huán)境的大容量蓄電池配置發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、燃油箱、燃油管路、液壓油箱加熱器。每個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置4×5m電焊機(jī)、發(fā)電機(jī)組等中型設(shè)備覆蓋50mm厚的保溫被。乙炔、液化氣瓶采用50mm巖棉保溫被，確保氣瓶的正常使用。車輛冬季保證措施運(yùn)輸隊(duì)配備冷起動(dòng)裝置，運(yùn)管車輛、汽車吊、油罐車夜間采用駐車加熱系統(tǒng)加熱、起動(dòng)前采用冷起動(dòng)裝置進(jìn)行輔助起動(dòng)。生產(chǎn)指揮車、運(yùn)管車、平板拖車和汽車吊等車輛，加裝駐車加熱系統(tǒng)。針對(duì)高寒地區(qū)冰雪路面問題，將投入使用的機(jī)動(dòng)車輛裝備寒帶地區(qū)專用的防滑輪胎和輪胎防滑鏈。在半掛車、平板拖車上加裝自救絞盤。在設(shè)備駕駛室內(nèi)加裝柴油取暖鍋爐，在機(jī)動(dòng)車輛駕駛室內(nèi)配座椅加熱墊，確保設(shè)備操作人員工作環(huán)境條件。汽油的凍結(jié)溫度為-35℃設(shè)備維修保障措施對(duì)設(shè)備操作人員進(jìn)行冬季施工設(shè)備操作規(guī)程培訓(xùn)，內(nèi)容包括機(jī)動(dòng)車和施工設(shè)備冰雪路面的行駛及操作、冬季設(shè)備的起動(dòng)、冬季設(shè)備使用保養(yǎng)注意事項(xiàng)、冬季施工HSE措施等相關(guān)知識(shí)。加強(qiáng)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，將小的隱患消除，避免引起大的故障。低溫施工環(huán)境條件下需要使用的施工設(shè)備及設(shè)備零部件，和原生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通，對(duì)所有零部件進(jìn)行核查，驗(yàn)證其是否能夠適應(yīng)冬季低溫環(huán)境條件下施工需要，如不能由廠家進(jìn)行改造更換。材料準(zhǔn)備在冬季來臨前備妥足夠的換填料，換填料堆放在地勢(shì)較高處，便于瀝干水分，以保持換填料的較小含水量，并采取措施，防止換填料凍結(jié)成塊。提前聯(lián)系好粗顆粒土取運(yùn)地點(diǎn)，并盡可能在大雪來臨前將冬季施工材料運(yùn)至靠近施工作業(yè)帶，并進(jìn)行臨時(shí)覆蓋防護(hù)。在測(cè)量放線完成后，及時(shí)核對(duì)彎頭彎管數(shù)量和規(guī)格，尤其是冷彎彎管應(yīng)在環(huán)境溫度大于零度時(shí)提前預(yù)制完成。提前預(yù)置灌裝平衡壓袋，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工需求情況將平衡壓袋及時(shí)提前拉至施工作業(yè)帶。勞保用品準(zhǔn)備大興安嶺地區(qū)位于高寒地區(qū)，管道冬季施工人員防寒也是本工程的難點(diǎn)之一：配備套帽和棉帽：為防止耳朵凍傷配備毛線織的套頭和棉帽子結(jié)合使用，規(guī)格型號(hào)根據(jù)參建員工的實(shí)際需要。棉衣和皮毛棉衣：每名參建員工配備一套軍用棉衣和皮毛棉衣，根據(jù)天氣情況執(zhí)行調(diào)配使用。棉手套：電氣焊工配備三指皮毛手套，其他工種配備具有防寒功能的棉毛手套，每人配備3套。棉工鞋：每人配備內(nèi)膽有羊毛的大頭鞋2雙，必要情況下配備毛氈靴子。作業(yè)帶清理永凍土地段施工，為保護(hù)多年凍土環(huán)境，必須在進(jìn)入冬季后才能進(jìn)行作業(yè)帶清理施工，因此作業(yè)帶清理工作應(yīng)在地表土壤剛剛凍結(jié)，并具備一定承載力的時(shí)間段進(jìn)行，大興安嶺地區(qū)10月下旬為最佳時(shí)期。為減少管溝開挖難度，在清理施工作業(yè)帶的同時(shí)，將腐殖層或積雪堆積在管溝開挖處，以減少管溝開挖處凍結(jié)深度，減少施工難度，等管溝開挖時(shí)再移走管溝開挖處堆積物，進(jìn)行管溝開挖。本段線路大部地表覆蓋物為塔頭草，清理時(shí)將作業(yè)帶范圍內(nèi)地表的雜草、苔蘚等先行鏟下，移至作業(yè)帶外側(cè)，待施工完成后，恢復(fù)地表雜草和苔蘚等。雪天后立即使用挖掘機(jī)配合人工清除施工道路的積雪，便于施工設(shè)備和人員的行走，以防發(fā)生人員和設(shè)備因路面滑，造成安全事故。當(dāng)施工作業(yè)帶上積冰時(shí)，采取向施工作業(yè)通道鋪墊砂石，增加作業(yè)帶的摩擦力，保證施工機(jī)具、設(shè)備順利運(yùn)行。布管在地表土未大面積凍結(jié)前且作業(yè)帶具備一定承載力的情況下，采用挖掘機(jī)提前修筑管墩，避免冬季施工中管線直接放在凍土塊上，造成管線防腐層破損。吊裝前清除鋼管內(nèi)外的冰、積雪、灰塵等，防止吊帶滑拖，造成鋼管墜落傷人。吊裝用尼龍吊帶易結(jié)冰，使用中易發(fā)生斷裂，因此，在使用時(shí)經(jīng)常加熱，保證尼龍吊帶干爽，避免結(jié)冰，同時(shí)采取了在吊帶內(nèi)側(cè)安放鋼絲網(wǎng)等措施來防止吊管時(shí)滑管。管線布管采用40T吊管機(jī)進(jìn)行布管。布管前確認(rèn)管道的壁厚、防腐類型、保溫結(jié)構(gòu)同設(shè)計(jì)圖紙相符。在吊管和放置過程中，應(yīng)輕起輕放，卸管時(shí)，不得使用滾、撬、拖拉管子的方法布運(yùn)。管道組對(duì)管道組對(duì)溝上小流水采用內(nèi)對(duì)口器，溝下作業(yè)采用外對(duì)口器進(jìn)行組對(duì)，施工前去除管外端距管口1m范圍內(nèi)的冰霜和雜物及管內(nèi)的所有積雪或冰霜。避免管道焊接完成后管內(nèi)積水造成凍結(jié)，給后續(xù)清管側(cè)徑造成不必要的麻煩。采用火焰加熱管端300-500mm范圍，去除水汽。管道預(yù)熱采用中頻加熱器對(duì)管口進(jìn)行焊前預(yù)熱，填充、蓋面采用陶瓷電加熱帶連續(xù)加熱方式控制層間溫度。中頻加熱器寬度一般以300mm為宜，陶瓷電加熱帶寬度一般以120mm為宜，每個(gè)焊口由2個(gè)加熱裝置組成，總功率為20Kw，控制箱輸出電壓為220V。加熱時(shí)間及溫度控制，根據(jù)預(yù)熱溫度需要調(diào)節(jié)溫控表，加熱時(shí)間一般在10分鐘至12分鐘就可達(dá)到調(diào)節(jié)后的溫度，連線加熱不可以超過20分鐘。電加熱帶裝在管子上時(shí)應(yīng)盡量扣緊，將螺絲調(diào)節(jié)好，使加熱帶盡量貼近管壁，但電源線不能碰到加熱的管子區(qū)域。冬季施工管線預(yù)熱及層間加熱由于溫度散失較快，管線預(yù)熱溫度和層間加熱溫度適當(dāng)比工藝規(guī)程要求提高20℃管道預(yù)熱、焊接、防腐保溫在自制的保溫棚（2m×3m×2.5m）內(nèi)進(jìn)行。保溫棚內(nèi)采用中頻預(yù)熱保溫棚內(nèi)采用中頻預(yù)熱保溫棚內(nèi)陶瓷電加熱帶連續(xù)加熱管道焊接焊接過程中用中頻加熱器進(jìn)行加熱，加熱寬度300~500mm。嚴(yán)格控制層間溫度，保持溫度控制在120℃左右，比設(shè)計(jì)要求預(yù)熱溫度提高20℃左右，作為冬季施工預(yù)熱溫度根焊、填充及蓋帽焊焊道均采用2名焊工同時(shí)完成，并確保每層焊道連續(xù)施工，盡量縮短每層焊道之間的停留時(shí)間。為保證低溫條件下焊接質(zhì)量，在工休時(shí)至少完成三層焊道并不低于壁厚的50%，且采取保溫緩冷措施，避免出現(xiàn)應(yīng)力而對(duì)焊縫金屬造成不良影響。焊后緩冷為保證焊道的焊接質(zhì)量，整條焊道焊接完成后，不撤掉加熱帶，然后立即用巖棉保溫被把整條焊道包裹，橡皮帶捆緊，保溫30分鐘。然后關(guān)閉電熱帶電源，待15分鐘后撤出保溫被和電熱帶。防腐補(bǔ)口施工管道防腐補(bǔ)口施工在自制的保溫棚內(nèi)進(jìn)行，保溫棚內(nèi)設(shè)置足夠的電暖氣，以提高防腐補(bǔ)口的環(huán)境溫度。冬季施工平均溫度為-20℃，最低溫度達(dá)到-40℃。因冬季溫度較低防腐補(bǔ)口使用的液化氣無法充分燃燒，補(bǔ)口帶背膠熔化效果較差，無法保證防腐補(bǔ)口質(zhì)量，為保證施工質(zhì)量，并加快施工進(jìn)度，補(bǔ)口加熱用燃?xì)獠捎每梢栽?40補(bǔ)口材料應(yīng)在適當(dāng)?shù)臏囟葍?nèi)存儲(chǔ)，以確保材料的使用性能，現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口帶存放在有暖氣的現(xiàn)場(chǎng)值班車上或者放置在現(xiàn)場(chǎng)的帶有暖氣設(shè)施的庫(kù)房?jī)?nèi)。為了確保冬季防腐補(bǔ)口施工質(zhì)量，防止溫度驟降造成防腐底漆與補(bǔ)口帶膠黏劑粘結(jié)不徹底，當(dāng)收縮帶收縮完畢后應(yīng)及時(shí)對(duì)補(bǔ)口處進(jìn)行保溫緩冷工作。管溝開挖多年凍土區(qū)和季節(jié)性凍土地段機(jī)械開挖根據(jù)施工寒季施工特點(diǎn)，地表凍層較厚，管溝開挖困難，凍土管溝開挖可以采用單鉤液壓挖掘機(jī)、液壓鑿巖機(jī)進(jìn)行破碎、松動(dòng)，液壓挖掘機(jī)配合清理管溝。管溝開挖后溝槽內(nèi)凍結(jié)速度較快，如果不能一次成型，二次清溝、開挖凍土將非常困難，應(yīng)盡量避免發(fā)生二次修溝，因此單鉤液壓挖掘機(jī)及液壓鑿巖機(jī)應(yīng)選擇功率在360以上為宜，確保一次開挖成功；管溝開挖首先采用單鉤挖掘機(jī)直接騎在管溝中心線倒退法開挖，以充分提高液壓?jiǎn)毋^挖掘機(jī)松動(dòng)和清理能力。利用接觸點(diǎn)的作用力將凍土層切成塊并翻松，因管溝深度較深，松動(dòng)工作應(yīng)分兩層進(jìn)行，第一層松動(dòng)后馬上采用液壓挖掘機(jī)將凍塊清理出管溝；然后進(jìn)行第二層松動(dòng)和清理工作，直至到達(dá)設(shè)計(jì)挖深要求。單鉤液壓挖掘機(jī)松動(dòng)管溝凍層單鉤液壓挖掘機(jī)松動(dòng)管溝凍層液壓鑿巖機(jī)松動(dòng)管溝凍層挖掘機(jī)松動(dòng)清理凍土塊管溝開挖出的表層凍土塊應(yīng)該堆放至熟土堆放側(cè)，下層凍土塊清理應(yīng)堆放至生土堆放側(cè)，為保證管道下溝正常進(jìn)行，熟土堆放及生土堆放側(cè)凍塊采用液壓鑿巖機(jī)破碎后，采用液壓挖掘機(jī)進(jìn)行平整，保證下溝設(shè)備行走通道平整及清理管溝設(shè)備的行走通道。挖掘機(jī)定期進(jìn)行松動(dòng)管溝開挖后周邊地下水形成的冰凍層個(gè)別凍土地段因周邊地下水位較高，尤其是林區(qū)地段，分布著很多冰錐和凍脹丘，周邊地下水沿開挖管溝邊側(cè)的縫隙滲漏及周邊地下水涌入管溝形成凍層，施工中應(yīng)每隔1-2挖掘機(jī)定期進(jìn)行松動(dòng)管溝開挖后周邊地下水形成的冰凍層因冬季施工氣溫較低，設(shè)備啟動(dòng)較為困難，設(shè)備一旦熄火，啟動(dòng)相當(dāng)困難，因此管溝開挖應(yīng)采取設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)行人休機(jī)不休，設(shè)備操作人員進(jìn)行三班倒班作業(yè)，確保整體施工進(jìn)度。凍土沼澤地段機(jī)械開挖凍土沼澤地段在管溝開挖前，我單位進(jìn)行了多次的管溝試驗(yàn)段開挖，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，常規(guī)開挖管溝的方式無法將管溝開挖成型，管溝開挖必須分兩次開挖，才能滿足設(shè)計(jì)要求。管溝開挖應(yīng)集中力量搶挖搶下，每500m為一個(gè)分段開挖，一旦具備下溝條件，立即組織下溝、穩(wěn)管、回填。具體施工程序如下：在上層土壤沒有完全凍結(jié)前并具備一定的承載力時(shí)進(jìn)行開挖，第一層管溝開挖上口寬度為8m，以保證挖掘機(jī)在第二層開挖過程中能夠自由旋轉(zhuǎn)，管溝開挖的土石方盡可能對(duì)方到較遠(yuǎn)的位置，便于堆放第二層開挖出的土石方。第一層管溝開挖完成后，待第二層砂礫石層沒有完全凍結(jié)前進(jìn)行第二次開挖，管溝開挖過程中因砂礫層滲水性較好，淤溝、塌方嚴(yán)重，在管溝開挖過程中應(yīng)對(duì)管溝開挖深度適當(dāng)加深，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段管溝開挖發(fā)現(xiàn)，管溝開挖深度需進(jìn)行超挖1.5m，用于彌補(bǔ)砂礫層快速淤溝造成的管溝挖深不足缺陷。第二層管溝開挖時(shí)挖掘機(jī)靠近管道一側(cè)進(jìn)行開挖，開挖的砂礫石層堆放在第一層開挖后的平臺(tái)上，直至挖深滿足設(shè)計(jì)要求。具體施工布置見下圖。12m12m1.5m8.5m10m下溝設(shè)備行走通道管溝位置管溝開挖堆土位置凍土沼澤地段管溝開挖平面圖12m12m6m4m1.5m8.5m3.0m1.5m第一次開挖土方第二次開挖土方凍土沼澤地段管溝開挖斷面圖凍土爆破開挖一般要求凍土地段管溝凍土爆破開挖，用挖掘機(jī)快速速清方，以滿足凍土管道“連續(xù)作業(yè)，快速施工”的要求。管溝爆破施工，應(yīng)保證管線施工帶以外的地表植被不因爆破施工而破壞。管溝凍土爆破，可采用淺孔松動(dòng)爆破。為提高爆破破碎效果，降低爆破對(duì)多年凍土環(huán)境的影響，多排、多孔爆破時(shí)，宜采用毫秒微差爆破。開挖管溝凍土所用炸藥，可采用黑色炸藥或硝銨炸藥或TNT炸藥。冬季施工時(shí)，嚴(yán)禁使用甘油類炸藥（在低溫條件下，甘油炸藥凝固時(shí)，稍微震動(dòng)即能引起爆炸）。雷管可使用電雷管或?qū)П芾坠?。爆破參?shù)確定凍土爆破的單位耗藥量q值，與凍土巖性成分和溫度有關(guān)，可參考表一選取。表一凍土單位耗藥量q值表巖石名稱淺孔、深孔爆破q值（kg/m3）松動(dòng)加強(qiáng)松動(dòng)粘性土0.30～0.400.60～0.75全風(fēng)化泥灰?guī)r0.40～0.500.80～1.00砂、頁(yè)巖0.50～0.651.0～1.2石灰?guī)r0.60～0.751.1～1.3炮眼直徑d、深度L炮眼直徑d采用Φ38mm的標(biāo)準(zhǔn)鉆孔，眼深L=（1.1～1.15）H，管溝挖深H按3.0m考慮，L=1.1×3.0最小抵抗線ω=(0.6～0.8)H=0.6×3.0=1.80炮眼間距a和排距b炮眼間距a：一般取a=(0.8～2.0)ω=0.8×1.80=1.44m炮孔排距b：一般取b＝(0.8～1.2)ω=0.8×1.80=1.44炮孔間距應(yīng)根據(jù)凍土凍結(jié)松軟程度，隨時(shí)調(diào)整，當(dāng)凍層堅(jiān)硬時(shí)，孔距小一些，當(dāng)凍層松軟時(shí)，孔距大一些，以便達(dá)到滿意效果。炮眼布置：采用梅花形布置。單孔裝藥量計(jì)算Q=qabL=0.3×1.44×1.44×3.3=2.05鉆孔為了克服基底凍土或基巖底板的夾制作用，避免欠爆或超爆，爆破鉆孔的深度應(yīng)一次鉆到管溝基底（包括換填部分）標(biāo)高。為防止因塌孔、回淤、回凍等造成鉆孔深度的減少，在實(shí)際鉆孔中，可考慮增加20～50cm的附加超鉆量。起爆起爆網(wǎng)絡(luò)，可采用非電導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)和導(dǎo)爆索網(wǎng)絡(luò)。對(duì)非電導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)，宜采用雙層耐寒型導(dǎo)爆管。為提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，宜采用閉合網(wǎng)絡(luò)。為防止雷電對(duì)起爆網(wǎng)絡(luò)的影響，可采用火雷管起爆導(dǎo)爆索或非電導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)。采用電雷管起爆網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)采取預(yù)防雷電引起早爆的可靠安全措施。管道下溝管道焊接、無損檢測(cè)、防腐補(bǔ)口、補(bǔ)傷、電火花檢漏工作完成并合格進(jìn)行。因冬季管道施工氣溫較低，管道的韌性降低，為避免應(yīng)力集中造成管道焊口及焊道損傷，施工中應(yīng)縮小吊管機(jī)站位間距，同時(shí)增加下溝吊管機(jī)的數(shù)量，根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)采用3臺(tái)70T吊管機(jī)和2臺(tái)45T吊管機(jī)配合進(jìn)行下溝作業(yè)，70T與45T吊管機(jī)交叉設(shè)置，間距保持在12m之內(nèi)。管道下溝前應(yīng)將管線兩端進(jìn)行臨時(shí)盲板封堵嚴(yán)密，避免積水進(jìn)入管內(nèi)結(jié)冰，影響整體通球、試壓管道下溝前采用加熱設(shè)施將凍結(jié)在管子表面的泥土、冰雪融化后，利用抹布將管子防腐層處理干凈后，采用15Kv電火花進(jìn)行檢漏，對(duì)存在損傷的部位進(jìn)行修補(bǔ)。吊管機(jī)吊裝用吊帶應(yīng)經(jīng)常清理，避免吊帶凍結(jié)造成損壞。管道下溝前還應(yīng)清理溝內(nèi)塌方、石塊、凍土塊、冰塊、積雪。復(fù)測(cè)管溝溝底標(biāo)高、溝底寬度，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；對(duì)于塌方較大的管溝段，在清理后進(jìn)行復(fù)測(cè)，以保證管溝達(dá)到設(shè)計(jì)深度。對(duì)管溝進(jìn)行認(rèn)真的檢查，對(duì)溝壁、溝底凸出位置要進(jìn)行處理，溝底的軟土墊層要均勻、平坦、無雜物，待監(jiān)理工程師確認(rèn)符合要求后，進(jìn)行下道工序。穩(wěn)管措施為避免凍土沼澤區(qū)管道出現(xiàn)浮管現(xiàn)象，凍土沼澤地段應(yīng)采取穩(wěn)壓重管措施。為保護(hù)管道保溫層，多年凍土沼澤地段采用浮力平衡壓袋進(jìn)行壓重穩(wěn)管。保溫段浮力平衡壓袋每組袋數(shù)為8個(gè)，每組重量應(yīng)不小于2600kg，每根管壓平衡壓袋3組，均勻分布，但壓袋位置應(yīng)避開管道補(bǔ)口處。安裝完成后的平衡壓袋外形尺寸為長(zhǎng)×寬×高為2700mm×1800mm×1200mm裸管段浮力平衡壓袋每組袋數(shù)為8個(gè)，每組重量應(yīng)不小于2000kg，每根管壓平衡壓袋3組，均勻分布，但壓袋位置應(yīng)避開管道補(bǔ)口處。安裝完成后的平衡壓袋外形尺寸為長(zhǎng)×寬×高為2400mm×1700mm×800mm。平衡式壓袋及平衡式壓袋施工技術(shù)要求如下：平衡壓袋：平衡式壓袋要求采用無毒無害、抗酸堿、耐腐蝕的純聚丙烯材料制作，袋體厚度要求達(dá)到1～2mm，吊帶寬度為55mm。平衡式壓袋填充物要求：平衡式壓袋填充物要求采用無污染、無粘性、無凍脹或弱凍脹、流動(dòng)性好的沙礫，最大粒徑為10mm，比重在1.5～1.8t/m3。平衡式壓袋施工技術(shù)要求：平衡式壓袋安裝時(shí)必須將壓袋中心垂直對(duì)正管道中心，沿管道每4m設(shè)置1組，由操作人員控制緩慢下落在管道上，禁止猛起猛落，以防止損壞吊帶從而造成人身安全隱患。兩側(cè)必須保持無傾斜重力均衡，直到安全平落在管道上。管溝回填提前準(zhǔn)備回填的細(xì)料、粗料、細(xì)土等材料，并提前放在管道附近的堆放場(chǎng)地或施工作業(yè)帶上。為了保護(hù)多年凍土環(huán)境，管溝開挖及回填施工中采取以下措施：飽冰、含土冰層凍土地段，當(dāng)采取“保溫?fù)Q填（超挖0.5m）”處理措施時(shí)，管頂埋深控制在1.6m，管底超挖0.5m。多年凍土沼澤地段，采用“保溫?fù)Q填（超挖0.3m）”處理措施，管頂埋深控制在1.8m，管底超挖0.3m。飽冰凍土地段，當(dāng)采用“保溫”處理措施時(shí)，管頂埋深控制在1.8m，管底超挖0.3m；對(duì)于采用傳統(tǒng)埋設(shè)的少冰、多冰及富冰凍土地段，管頂埋深控制在1.8m，管底超挖0.3m。換填用粗顆粒土可分為粗料和細(xì)料兩種。粗料可采用碎石、破碎礫石、篩選礫石、天然砂、人工砂、石屑或以上材料的混合料，最大粒徑不應(yīng)超過75mm并應(yīng)連續(xù)級(jí)配，粗料和細(xì)料中粒徑小于7.5mm顆粒的含量應(yīng)不大于15％。管底300mm以下?lián)Q填采用粗料；管底300mm管溝回填前，將溝底積雪和雜物清理干凈，整平溝底。管道就位后，管溝的換填、回填應(yīng)連續(xù)作業(yè)，一次完成。用巖石破碎機(jī)粉碎管溝開挖的凍土，粉碎后凍土粒徑不超過200mm，細(xì)土的最大粒徑不應(yīng)超過10mm，然后進(jìn)行回填。粉碎土嚴(yán)禁采用凍結(jié)的腐殖土或泥炭質(zhì)土。由于管溝回填的凍土難以壓實(shí)，回填的凍土及管溝處的多年凍土存在暖季融化下沉的問題，因此地貌恢復(fù)工作應(yīng)在來年夏季進(jìn)行修復(fù)回填，并做好管道沿線植被恢復(fù)工作。材料與設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1中頻加熱器RDY70套4管線預(yù)熱2陶瓷電加熱帶?8134KW1290*115套4層間連續(xù)加熱3設(shè)備冷啟動(dòng)裝置/套18設(shè)備低溫啟動(dòng)4設(shè)備保溫裝置/套22設(shè)備保溫5單鉤液壓挖掘機(jī)CAT360臺(tái)20管溝開挖6單斗液壓挖掘機(jī)CAT360臺(tái)20管溝開挖7液壓鑿巖機(jī)CAT360臺(tái)4管溝開挖8液壓鑿巖機(jī)配件/套40管溝開挖9吊管機(jī)70T臺(tái)3管線下溝10吊管機(jī)45T臺(tái)2管線下溝11簡(jiǎn)易保溫庫(kù)房4m*5m*2.5m套4材料保溫12防風(fēng)保溫棚3m*3m*2.5m套6提高環(huán)境溫度13丙烷液化氣高純度Kg12400防腐補(bǔ)口加熱14機(jī)油CF級(jí)10W-30T2設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)15重負(fù)荷齒輪油CL-575WT2設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)16低凝抗磨液壓油HV32#T5設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)17防凍液-45T3設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)18燃油-35＃T200設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)19燃油特-35#T30設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)20平衡壓袋2400×1700×800套6225管線穩(wěn)管21平衡壓袋2700×1800×12套1225管線穩(wěn)管質(zhì)量控制為了確保冬季焊接、防腐、管溝開挖、細(xì)土回填等作業(yè)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)入冬季后組織各施工機(jī)組技術(shù)質(zhì)量人員進(jìn)行再次質(zhì)量交底，明確施工質(zhì)量要求，從而使全體參見員工重視施工質(zhì)量；將冬季施工方案、技術(shù)質(zhì)量交底進(jìn)行逐層交底，宣傳到人、落實(shí)到位；冬季施工前對(duì)所有的檢測(cè)儀器進(jìn)行重新排查，確保施工檢測(cè)儀器均在檢定有效范圍內(nèi)施測(cè)；冬季管道焊接按照焊接工藝規(guī)程要求提高管道的預(yù)熱溫度和層間加熱溫度，焊接完成后應(yīng)及時(shí)增加保溫被確保焊道緩慢冷卻，提高焊接質(zhì)量；管道防腐補(bǔ)口施工作業(yè)嚴(yán)格按照廠家技術(shù)文件執(zhí)行，根據(jù)冬季溫度驟降的特性，適當(dāng)增加防腐底溫烘烤溫度，確保防腐補(bǔ)口施工質(zhì)量；管溝開挖過程中將管溝邊側(cè)各1m范圍內(nèi)的土塊及石方清除干凈，防止土塊凍結(jié)砸傷管線防腐層；冬季雨雪來臨前應(yīng)及時(shí)回填管溝，避免雨雪堆積到管溝內(nèi)。如在管溝回填前，溝底積雪和雜物，應(yīng)徹底清理干凈，整平后進(jìn)行。為了避免施工中管溝積雪和泥土塊的凍結(jié)，管溝成型后立即進(jìn)行管道的下溝和回填。吊裝前清除鋼管內(nèi)外的冰、積雪、灰塵等，防止吊帶滑拖，造成鋼管墜落傷人。吊裝用尼龍吊帶易結(jié)冰，使用中易發(fā)生斷裂，因此，在使用時(shí)經(jīng)常加熱，避免結(jié)冰，同時(shí)采取了在吊帶內(nèi)側(cè)安放鋼絲網(wǎng)等措施來防止吊管時(shí)滑管。冬季施工時(shí)，備好的換填料，應(yīng)采取草墊覆蓋，防止填料凍結(jié)安全措施設(shè)備停用時(shí)，一定要先將防凍液放出，啟動(dòng)時(shí)再重新加入，防止水箱爆裂。運(yùn)輸車輛、施工設(shè)備在坡上行駛時(shí)一定要注意安全，防止滑車事故發(fā)生。車輛設(shè)備不得在坡上停放。冰、雪天車輛外出時(shí)車輪要裝防滑鏈或雪地輪胎。起重作業(yè)時(shí)，吊車支腿一定要支在堅(jiān)實(shí)的地面上，不能在冰面上或雪地上支腿，以免發(fā)生翻車事故。在設(shè)備駕駛室內(nèi)加裝取暖設(shè)施，確保設(shè)備操作人員工作環(huán)境的溫度在低溫條件下，作業(yè)人員對(duì)使用的起吊設(shè)備應(yīng)每天進(jìn)行例行檢查，對(duì)吊鉤及其附屬螺栓、銷子、鋼絲繩、操作系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、安全裝置等部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查。在操作過程隨時(shí)關(guān)注設(shè)備的狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)維修，嚴(yán)禁設(shè)備帶病作業(yè)。高寒地區(qū)冬季冰雪覆蓋，履帶設(shè)備易發(fā)生側(cè)滑、下滑現(xiàn)象，設(shè)備行使中應(yīng)有專人監(jiān)護(hù)，設(shè)備停止時(shí)應(yīng)用三角木塞實(shí)。山地施工前，仔細(xì)檢查機(jī)械設(shè)備的剎車、制動(dòng)系統(tǒng)是否可靠有效。機(jī)械設(shè)備周圍1米范圍內(nèi)不得有人停留、休息。操作手啟動(dòng)機(jī)械設(shè)備時(shí)，要檢查設(shè)備周圍是否