长输管道吊管机联合下沟施工工法

2022-04-16＊田芳

当代化工研究 2022年6期

＊田芳

（中石化中原油建工程有限公司河南 457001）

引言

通过多台吊管机联合下沟的作业模式为例，解决了长输管道部分河流及公路穿越处无法进行沉管下沟作业和沟下组对焊接进度慢的施工工艺。多台吊管机采取倒车的方法行车，避免了吊管机下沟过程中错车造成的超占用地，节省了大量的临时征地费用。吊管机下沟作业，增加了管线沟上预制的范围，提高了管线组对焊接的施工进度，减少了沟下组焊的工程量，粉质粘土、风化岩、块石等地段沟下组焊的安全风险大大降低。

1.多台吊管机联合下沟的作业模式适用范围

适用地形：适用于非陡峭山区，即地势起伏较小的地形，水田、农田地带。

适应地质：适用于粉质粘土、风化岩、块石、卵石段、石方段等地段，沼泽地因陷车，不宜采用本工法。

适用规模：适用于大口径长输管道下沟作业。

2.工艺原理

对管道采用沟上预制，距离管线1m位置进行管沟开挖，细土铺垫和管墩布设完成后，采用多台吊管机平稳吊放至管沟底部，完成管道的下沟。

3.施工工艺流程及操作要点

(1)施工工艺流程

施工准备-开挖深坑（地质条件）-管线沟上预制（焊接、检测、防腐、封堵）-管沟开挖（管墩、铺垫细土）-管沟验收-安全技术交底-吊点设置、吊管机站位-起吊、管线头下沟-吊管机倒车行走-管沟就位下沟。

(2)施工准备

①测量放线

确定本线路管线经过的准确路由，以及临时用地范围。

②现场踏勘

以测量放线成果为依据，对西二线河南A标段沿线进行详细踏勘，准确记录各桩号区间的现场实际地形和地质条件并对人文环境进行综合对比。这些原始踏勘记录是选择管线施工工艺的重要依据。

③开挖探坑

通过沿线挖探坑，掌握准确的地质条件，各地质层的土质情况。这是选择合适施工工艺最为重要的依据。

④设备选择

根据管线规格、管线自身重量，经过计算确定吊管数量及吊车选择吨位。

⑤工序完成情况

—管道焊接、无损检测已完成，并检查合格；

—防腐补口、补伤已完成，经检查合格；

—管沟深度、宽度已复测，符合施工图纸要求；

—碎石、石方地段沟底按设计要求处理完毕且沟底细土（最大粒径不超过10mm，其中粒径4.75mm以下细土不少于80%）垫层已回填完毕。

⑥设备使用

A.管线规格及基本情况

以管线规格为φ1016×21/26.2mm为例，通过管重估算（每根管线长度按12m计算）。

计算公式：t=0.0246615×h×(D-h)

式中，h为管材壁厚，单位mm；D为管材外径，单位mm；t为管材每米的重量，单位kg。

计算出单根管线的自身重量分别是6.184t、7.674t，管线自重大，采用通用有限元软件ANSYS对模型进行弹性计算分析，同时考虑接触非线性。计算分析结果显示，设置吊点的安全间距为20m。

B.选用90t吊管机的规格参数

以DGY70H吊管机为例，对90t吊管机进行参数比较，履带式吊管机参数如下：

型号：DGY70H；最大起重量：686kN；整车总重量：51000kg；吊臂长度：7.00m；发动机功率：239kW；整车外形尺寸：5.4m×4.85m×7.82m。

根据以上数据材料显示，DGY70H吊管机满足该工程管线联合下沟作业的要求。

(3)沟开挖技术要求

①测量放线

管沟开挖之前，需先进行管沟测量放线，保证沟上预制管线离管沟中线距离满足吊管机吊臂的幅度要求，确保吊管机起吊管线处于安全范围。

如DGY90起重性能及参数表可见，幅度在4m时，起重能力是19.82t，起重高度是4.57m；幅度在5m时，起重能力是13.99t，起重高度是4.31m。此两项数据均满足前面所计算管线吊点间距20m的要求。

以管沟深度为2.8m，边坡比为0.67，管沟下口为1.9m，D1=3m为例。

当幅度D4=5.0m时，D3=1.1m，D2≤1.3m；

当幅度D4=4.5m时，D3=1.1m，D2≤0.8m。

D3为吊车距沟上预制管线距离；D4为吊车距管沟中心线距离。

根据以上的计算结果及管道施工技术规范的要求，正常地段D2=1.0m能够满足管线距离管沟边缘的安全距离。因此管线在沟上预制时偏离设计中心线4m，偏离已预制的管线壁3.5m即为管沟开挖中心线，可以满足吊管机下沟作业时的起吊要求。

②管沟开挖及细土垫层验收

确定了管沟开挖中线后，严格按照中线成果（焊口坐标或者是桩的坐标）进行管线预制和管沟开挖工作，严格执行设计图纸的开挖深度，以及沟底200mm厚细土铺垫层要求。在特殊地段，管线外防腐层在下沟过程中会存在破坏情况，为了避免管线被破坏后无法进行补伤，在这种地段采取沟底布设管墩，待管线下沟后，再次进行电火花检漏工作。

另一种情况就是在河流、公路穿越地段，采取沟下满铺细土袋子垫层的方法来保护管线外防腐层。下沟前的管沟验收工作非常重要，直接影响了管线下沟的质量及施工进度，因此管沟验收必须达到施工规范及设计文件要求。

(4)吊管机联合下沟作业

①准备工作

以70t吊管联合下沟为例，首先吊管机便道维修，单斗护送吊管机运行，一旦出现沟坎、路障立即进行清理。人员到场，统一行动。由机组长对吊管机操作手、起重工进行培训，掌握旗语和手语表达的意图，以及突发情况的处理方法，特别是在5台大型设备同时发动行走的时候，口哨的声音很难听到，因此统一口令，服从指挥是吊管机下沟作业人员的必备素质。吊管机就位，检查设备，确保吊管机及吊带处于受控制状态。

②下沟过程工艺流程

A.吊管机便道维修。

B.吊点设置，按照现场实际施工位置，在设置时错开焊道2m，如图1。

图1 吊点设置

C.平稳起吊，吊臂下放。

D.合理安排倒车时间及位置，避免倒车造成的超占地现象。例如施工作业带临时征地宽度为24m，如果采取吊管机错车前行的模式，势必会造成全线均超占5m，临时用地的宽度达到29m,大大增加施工成本。通过倒车行走的模式会消耗一定的时间，影响一定的施工进度，但可以大大降低施工成本。

E.倒车步骤如下：如图2。

图2 倒车步骤

a.1号车往前移动20m，贴近2号车并吊起管道，此时原1号车位附近的管线已下落至管沟中，未着地。

b.3号车往前移动20m，贴近4号车，此时3号、4号、5号车均集中在沟上管线起吊段。

c.5号车往前移动20m，到位后，1号、2号车大幅度送吊臂幅度，直至将管道送至管沟中心上部，同时1、2、3、4、5均不同程度的下落管线，如此往复即可完成一次倒车、下沟的作业流程。

d.控制管线起吊高度及下放速度。

e.充分利用无线语音指挥系统完成吊管机指挥工作。在吊管机联合下沟作业中，指挥人员起到关键的作用，而吊管机操作手及辅助施工人员能清晰明了的理解指挥人员的指挥意图也是非常关键的。为此，采取无线语音指挥系统来完成指挥者的指挥工作，避免因噪音、不通视的原因造成的意图领会错误，准确无误的把信息传递到吊管机操作手及辅助施工人员。

(5)河流及公路穿越处下沟作业

穿越河流和公路是吊管机联合下沟的一个难点。

①河流穿越，存在的主要问题是吊管机便道积水坍塌、管沟积水造成漂管和吊管机陷车。河流穿越区间的管沟先不开挖（避免因穿越段河流冲刷造成便道坍塌、管沟淤积和减少抽排水工作量），待管线下沟至河流附近，集中多台设备进行河流段管沟开挖（为了不影响下沟进度，根据河流的规模确定倒流和提前开挖的时间），清除管沟中石头和水，铺垫细土袋子，保证管道下沟后防腐层不受损坏，下沟完成后及时组织光缆和土建队伍对河床进行恢复。

②公路穿越，主要存在的问题是作业空间、时间有限。同河流穿越一样，公路穿越处管沟预留暂不开挖，待下沟至公路附近时，提前2～3h进行大开挖，尽量减少封路时间或者修筑临时便道及时恢复路面，确保通行顺畅及过往人车安全。

(6)水平弯管段下沟作业

水平弯管段下沟作业，管线受水平、纵向应力很大，一旦操作不当极易造成管线拉伸或者变形折管等工程事故。为此水平弯管段吊管机联合下沟时，弯管很难一次性下沟到位，存在一定风险。施工中在弯管前后50m均预留一个管墩，弯管处预留一个管墩，这样可以避免吊管机下沟时生拉硬拽管线造成管线强行下沟的不良后果。

(7)施工过程中安全和质量控制措施

①组织测量技术人员根据设计要求对管沟线位、沟底标高、沟底宽度进行复测，以保证其深度达到设计要求，管道顺直，弹性敷设弯曲半径达到设计要求，变坡点能保证管道下沟。对不符合设计要求的管沟，应进行修整直至符合设计要求再进行下沟作业。保证工具和材料齐全，电火花检漏仪工作正常，下沟前后均进行电火花检漏工作，并及时补伤。

②管线下沟时，确保管线不与管沟壁碰触，保护管线外防腐层。管道下沟后，应平稳地放置于沟底，应使管道轴线与管沟中心线重合，其横向偏差应符合规范要求，否则应进行调整，直到合格为止。管道下沟作业应由起重工、机械工、防腐工、测量人员、质量员及安全员共同完成,下沟作业中，由专职人员统一指挥，并注意各机械操作手的相互配合，无关人员禁止进入工作区。

③清沟及其它沟下作业不得与管道下沟同段同时进行，吊管下沟时管道与管沟之间不准有任何人站立。起吊点距管道环焊缝距离不小于2m，起吊高度以1m为宜。对吊管机及吊具进行安全检查，确保其处于安全工作状态。