長輸管道安裝下溝施工要點與質(zhì)量控制

溫慧

摘要： 長輸管道作為一種安全高效的運輸方式，一般采用埋地敷設(shè)，其主要施工方式分為溝上焊接和溝下焊接兩種，其中又以溝上焊接方式應(yīng)用最為普遍。溝上焊接方式是指先完成管道的焊接，再進行管溝開挖、管道下溝回填，其主要優(yōu)點在于：工效高，安全性好。而溝下焊接方式是指先開挖管溝，再在管溝內(nèi)完成管道的組對焊接。若采用溝下焊接，由于管溝內(nèi)作業(yè)面狹小，使得管道組對焊接的工效大為降低，同時在管溝內(nèi)作業(yè)，由于墜石或塌方的危險始終存在，使得施工的安全性也顯著下降。本文主要論述將平原地區(qū)溝上焊工藝應(yīng)用到丘陵地段的管道施工中，以提高施工效率，保證管道施工的安全性。

關(guān)鍵詞： 長輸管道；埋地敷設(shè)； 溝上焊接；溝下焊接；施工效率

長輸管道在選線和設(shè)計時，一般會盡量避免穿越人口密集區(qū)和工業(yè)區(qū)，途經(jīng)的地形地貌十分不確定，各種地形都有可能遇到，其中以平原，丘陵山區(qū)，水網(wǎng)這三種地形比較常見。在平原和水網(wǎng)地區(qū)，長輸管道施工時，普遍采用溝上焊的施工方式，但在遇到丘陵和山區(qū)時，多采用的方式是溝下焊的施工方式。這是由于在山區(qū)丘陵地帶施工時，管道在該地段內(nèi)要隨著地形的頻繁起伏變化而不斷變化，增加了許多的變點和彎管，而這些彎管在下溝過程中彎點可能會變動，從而產(chǎn)生管道變形、管道起拱以及懸空的缺點，甚至出現(xiàn)管道無法下溝的情況。長輸管道施工在平原和丘陵地區(qū)采用溝上焊接然后下溝的施工工藝，能夠有效提高施工效率，降低安全風(fēng)險。從測量的角度，先計算管道下溝的偏移量，指導(dǎo)管溝的開挖，保證管道下溝的質(zhì)量，并就測量放線、布管、管溝開挖等工序的操作要點進行說明。

1 工藝原理

管道下溝實質(zhì)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；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，將對下溝質(zhì)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）3 種，同時水平彎又分為內(nèi)彎和外彎兩種；縱向彎也分為上彎和下彎2 種。下面就這幾種彎曲情況，在下溝過程中彎點變化情況逐一分析如下。

1.1 水平彎

1）彎點位移量，由于管道下溝時管線呈“S”形曲線平移到管溝內(nèi)，在管線下溝后彎點往下溝方向之前伸展，伸展量為：

（1）

式中：L 為彎點位移量；H 為溝上管道與下溝后管道的距離，H2 = 管道與管溝中心線距離2 + 管溝的深度2 ；α為彎管的角度。

2） 內(nèi)彎彎管角度變化，由于管道下溝時管線呈“S”形曲線，即管線一部分在管溝內(nèi)，另一部分在管溝上，因此在A 點始終存在一個往管溝方向的力，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發(fā)生變化，其變化趨勢是使彎管角度減小，因此在下溝過程中，此彎管可能比原設(shè)計角度的彎管先到達管溝內(nèi)，因此在管溝的內(nèi)弧上應(yīng)超挖一些，使管溝內(nèi)弧減小，以利于管道下溝。

3） 外彎彎管角度變化，同內(nèi)彎模型的分析，在下溝過程中，彎管角度減小，此彎管可能比原設(shè)計角度的彎管后到達管溝內(nèi)，因此在管溝的外弧上應(yīng)超挖一些，使管溝外弧加大，以利于管道下溝。

1.2 縱向彎

彎點位移量：由于管道下溝時管線的“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(guān)，可以將此S 形狀的一端看成固定端，另一端作平移，則彎點位移量L 為：

（2）

式中：L 為彎點位移量；H 為溝上管道與下溝后管道的距離，H2 = 管道與管溝中心線距離2 + 管溝的深度2 ；T為下溝時S 弧的長度。彎管角度變化：管線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，并在彎點上坡段管溝也要局部超挖形成圓滑過渡。

2 操作要點

管道采用溝上焊方式施工的主要工序：為了保證管道的下溝質(zhì)量，確保管道與管溝的貼合性良好，要在下溝前的工序重點予以保證，主要工序有測量放線，布管，管溝開挖工序，只有這3 個工序做好后，才能為管道順利下溝創(chuàng)造良好條件，其他管道施工工序與常規(guī)施工方式相同。

2.1 測量工序

由于要事先考慮好管道的轉(zhuǎn)點及變坡點，因此測量工序極為重要的工序。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)工作中嚴格按照執(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)帶內(nèi)清掃干凈，盡量去處作業(yè)帶內(nèi)的土包和凹坑，然后進行管線測量，此工作要有專門的測量小組完成，一般有1個測量員，2個標(biāo)尺手，1個測算員。其主要職責(zé)是對每個管段進行測量和編號，并且打樁標(biāo)明它們在管線中的位置，此外還要計算彎管。

主要工作重點如下：

1）管段編號和測量：首先對全部管段進行編號，編號的原則可以按照kmxx /xx 方式進行，“/”前的數(shù)字表示具體的公里數(shù)，后面的數(shù)字表示該管段在該公里內(nèi)的焊口順序號。

2） 打樁標(biāo)明其在線路上的位置，在打樁時應(yīng)注意使管段錯位半根管長，以有利于機組焊接施工。

3） 彎管計算與測量：在彎管測量時需要注意標(biāo)尺置于變坡點的前方。角度計算：如果坡度是正的，且坡度前面切線角度減小，這樣就形成了上彎；或前面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“同號相減，異號相加”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(zhuǎn)角，則形成了一個疊加彎，疊加彎的計算可以采用經(jīng)驗公式為：最大角度+ 最小角度的三分之一。

4） 彎管測量完成以后，應(yīng)根據(jù)測量成果完成布管表及彎管表，并注明彎管起彎點的具體位置。

2.2 布管工序

確定布管方案對彎管的數(shù)量和管溝開挖有很大的影響。管道布管是要嚴格按照布管表進行布管，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(dāng)加大開挖量來調(diào)整的話，應(yīng)在該處預(yù)留短節(jié)來調(diào)整彎點的位置。

2.3 管溝開挖

管溝開挖工序?qū)ο聹腺|(zhì)量也有很大的影響。在管溝開挖之前應(yīng)先按照前述原理，對每一處彎管處標(biāo)明開挖的位置，并打樁確定在有水平彎的地方，應(yīng)將管溝適當(dāng)加寬0.3～0.5m，并主要是加寬管溝與管道之間一側(cè)的管溝，并預(yù)先確定管道下溝后彎點的位置。在垂直彎管處，也要預(yù)先確定彎點的前移量，并在彎點處加深管溝0.3～0.5m，在彎臂處形成圓滑過渡，不能有凸臺，以免管道由于支點擱住管子使彎管不能就位。

3 結(jié)語

該工藝可以有效地發(fā)揮溝上組焊的效率，降低溝下焊接的安全風(fēng)險。在國內(nèi)外的長輸管道施工中采用此工藝取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻：

[1] 陳均濤. 長輸管道工程關(guān)鍵工序質(zhì)量影響因素及控制措施[J]. 石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督， 2012， 28（5）：17-20.