长输管道沟上焊接安装与质量控制策略

2019-09-12宋鹏

魅力中国 2019年17期

宋鹏

（中石化胜利油建工程有限公司，山东东营 257000）

在平原和水网地区，长输管道施工时，普遍采用沟上焊的施工方式，但在遇到丘陵和山区时，多采用的方式是沟下焊的施工方式。这是由于在山区丘陵地带施工时，管道在该地段内要随着地形的频繁起伏变化而不断变化，增加了许多的变点和弯管，而这些弯管在下沟过程中弯点可能会变动，从而产生管道变形、管道起拱以及悬空的缺点，甚至出现管道无法下沟的情况。长输管道施工在平原和丘陵地区采用沟上焊接然后下沟的施工工艺，能够有效提高施工效率，降低安全风险。

沟上焊接方式是指先完成管道的焊接，再进行管沟开挖、管道下沟回填，其主要优点在于：工效高，安全性好。而沟下焊接方式是指先开挖管沟，再在管沟内完成管道的组对焊接。若采用沟下焊接，由于管沟内作业面狭小，使得管道组对焊接的工效大为降低，同时在管沟内作业，由于坠石或塌方的危险始终存在，使得施工的安全性也显著下降。从测量的角度，先计算管道下沟的偏移量，指导管沟的开挖，保证管道下沟的质量，并就测量放线、布管、管沟开挖等工序的操作要点进行说明。

一、工艺原理

管道下沟实质就是管道的平移，将管道沿管沟方向平移到管沟内，若在直管段，平移时点位的变化对管道没有影响；若管道上带有弯管，则平移的过程中弯点也会平移，从而引起弯点的变化，将对下沟质量造成极大的影响。按照弯曲方向，管道在下沟过程中，沿下沟方向弯管可以分为水平弯，纵向弯和迭加弯（既有水平角又有纵向角变化）3 种，同时水平弯又分为内弯和外弯两种；纵向弯也分为上弯和下弯2 种。下面就这几种弯曲情况，在下沟过程中弯点变化情况逐一分析如下。

（一）水平弯

1）弯点位移量，由于管道下沟时管线呈“S”形曲线平移到管沟内，在管线下沟后弯点往下沟方向之前伸展，伸展量为：

式中：L 为弯点位移量；H 为沟上管道与下沟后管道的距离，H2 =管道与管沟中心线距离2 + 管沟的深度2；α为弯管的角度。

内弯弯管角度变化，由于管道下沟时管线呈“S”形曲线，即管线一部分在管沟内，另一部分在管沟上，因此在A 点始终存在一个往管沟方向的力，可以简化为以B 点为固定端的简支梁模型，从该模型可以看出，这个力量使得弯管本身角度发生变化，其变化趋势是使弯管角度减小，因此在下沟过程中，此弯管可能比原设计角度的弯管先到达管沟内，因此在管沟的内弧上应超挖一些，使管沟内弧减小，以利于管道下沟。

（二）纵向弯

弯点位移量：由于管道下沟时管线的“S”形曲线一直保持不变，弯点的位移情况与S 线的弧长及管道平移的距离H 有关，可以将此S 形状的一端看成固定端，另一端作平移，则弯点位移量L 为：

式中：L 为弯点位移量；H 为沟上管道与下沟后管道的距离，H2 =管道与管沟中心线距离2 + 管沟的深度2；T为下沟时S 弧的长度。弯管角度变化：管线下沟后由于管道自重的影响，使得弯管角度减小，在管沟开挖过程中要注意在弯点处超挖，并在弯点上坡段管沟也要局部超挖形成圆滑过渡。

二、操作要点

管道采用沟上焊方式施工的主要工序：为了保证管道的下沟质量，确保管道与管沟的贴合性良好，要在下沟前的工序重点予以保证，主要工序有测量放线，布管，管沟开挖工序，只有这3 个工序做好后，才能为管道顺利下沟创造良好条件，其他管道施工工序与常规施工方式相同。

（一）测量工序

由于要事先考虑好管道的转点及变坡点，因此测量工序极为重要的工序。在测量工序中要完成管道变坡点、弯点、布管表的制作，并在后续工作中严格按照执行。测量前要进行作业带清扫，根据业主提供的桩位定出作业带边线，然后用推土机或平地机将作业带内清扫干净，尽量去处作业带内的土包和凹坑，然后进行管线测量，此工作要有专门的测量小组完成，一般有1个测量员，2个标尺手，1个测算员。其主要职责是对每个管段进行测量和编号，并且打桩标明它们在管线中的位置，此外还要计算弯管。主要工作重点如下：

管段编号和测量：首先对全部管段进行编号，编号的原则可以按照kmxx /xx 方式进行，“/”前的数字表示具体的公里数，后面的数字表示该管段在该公里内的焊口顺序号。

打桩标明其在线路上的位置，在打桩时应注意使管段错位半根管长，以有利于机组焊接施工。

弯管计算与测量：在弯管测量时需要注意标尺置于变坡点的前方。角度计算：如果坡度是正的，且坡度前面切线角度减小，这样就形成了上弯；或前面切线是更大的正坡度，则形成下弯。反之亦然，因此计算角度时，代数符号不同的相加，代数符号相同的相减，即“同号相减，异号相加”原则，形成该处的实际弯管角度，如果该处同时还存在着一个水平转角，则形成了一个叠加弯，叠加弯的计算可以采用经验公式为：最大角度+ 最小角度的三分之一。

弯管测量完成以后，应根据测量成果完成布管表及弯管表，并注明弯管起弯点的具体位置。

（二）布管工序

确定布管方案对弯管的数量和管沟开挖有很大的影响。管道布管是要严格按照布管表进行布管，如果该处的弯点确实不能通过改变弯管上的起弯点和适当加大开挖量来调整的话，应在该处预留短节来调整弯点的位置。

（三）管沟开挖

管沟开挖工序对下沟质量也有很大的影响。在管沟开挖之前应先按照前述原理，对每一处弯管处标明开挖的位置，并打桩确定在有水平弯的地方，应将管沟适当加宽0.3～0.5m，并主要是加宽管沟与管道之间一侧的管沟，并预先确定管道下沟后弯点的位置。在垂直弯管处，也要预先确定弯点的前移量，并在弯点处加深管沟0.3～0.5m，在弯臂处形成圆滑过渡，不能有凸台，以免管道由于支点搁住管子使弯管不能就位。