長(zhǎng)輸管道含彎管下溝施工關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量控制

張宗勝

摘要：長(zhǎng)輸管道在選線(xiàn)和設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)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(jiàn)。在平原和水網(wǎng)地區(qū)，長(zhǎng)輸管道施工時(shí)，普遍采用溝上焊的施工方式，但在遇到丘陵和山區(qū)時(shí)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(shí)，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(diǎn)和彎管，而這些彎管在下溝過(guò)程中彎點(diǎn)可能會(huì)變動(dòng)，從而產(chǎn)生管道變形、管道起拱以及懸空的缺點(diǎn)，甚至出現(xiàn)管道無(wú)法下溝的情況。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：丘陵地區(qū)；長(zhǎng)輸管道；溝上焊后下溝；質(zhì)量控制

長(zhǎng)輸管道作為一種安全高效的運(yùn)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(jìn)行管溝開(kāi)挖、管道下溝回填，其主要優(yōu)點(diǎn)在于：工效高，安全性好。而溝下焊接方式是指先開(kāi)挖管溝，再在管溝內(nèi)完成管道的組對(duì)焊接。若采用溝下焊接，由于管溝內(nèi)作業(yè)而狹小，使得管道組對(duì)焊接的工效大為降低，同時(shí)在管溝內(nèi)作業(yè)，由于墜石或塌方的危險(xiǎn)始終存在，使得施工的安全性也顯著下降。

1工藝原理

管道下溝實(shí)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(shí)點(diǎn)位的變化對(duì)管道沒(méi)有影響（見(jiàn)圖1）；若管道上帶有彎管，則平移的過(guò)程中彎點(diǎn)也會(huì)平移，從而引起彎點(diǎn)的變化，將對(duì)下溝質(zhì)量造成極大影響。

按照彎曲方向，管道在下溝過(guò)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(shí)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。下而就這幾種彎曲情況，在下溝過(guò)程中彎點(diǎn)變化情況逐一分析如下。

1.1水平彎

1）彎點(diǎn)位移量（見(jiàn)圖2）由于管道下溝時(shí)管線(xiàn)呈"S”形曲線(xiàn)平移到管溝內(nèi)，在管線(xiàn)下溝后彎點(diǎn)往下溝方向之前伸展，伸展量為：

式中：L為彎點(diǎn)位移量；H為溝上管道與下溝后管道的距離，Hz=管道與管溝中心線(xiàn)距離z+管溝的深度z；a為彎管的角度。2）內(nèi)彎彎管角度變化由于管道下溝時(shí)管線(xiàn)呈"S”形曲線(xiàn)，即管線(xiàn)一部分在管溝內(nèi)，另一部分在管溝上，因此在A(yíng)點(diǎn)始終存在一個(gè)往管溝方向的力，可以簡(jiǎn)化為以B點(diǎn)為固定端的簡(jiǎn)支梁模型，從該模型可以看出，這個(gè)力量使得彎管本身角度發(fā)生變化，其變化趨勢(shì)是使彎管角度減小，因此在下溝過(guò)程中，此彎管可能比原設(shè)計(jì)角度的彎管先到達(dá)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(guò)程中，彎管角度減小，此彎管可能比原設(shè)計(jì)角度的彎管后到達(dá)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(diǎn)位移量：由于管道下溝時(shí)管線(xiàn)的“S”形曲線(xiàn)一直保持不變，彎點(diǎn)的位移情況與S線(xiàn)的弧長(zhǎng)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。彎管角度變化：管線(xiàn)下溝后由于管道自重的影響，使得彎管角度減小，在管溝開(kāi)挖過(guò)程中要注意在彎點(diǎn)處超挖，并在彎點(diǎn)上坡段管溝也要局部超挖形成圓滑過(guò)渡。

2操作要點(diǎn)

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(diǎn)予以保證，主要工序有測(cè)量放線(xiàn)，布管，管溝開(kāi)挖工序，只有這3個(gè)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(cè)量工序

由于要事先考慮好管道的轉(zhuǎn)點(diǎn)及變坡點(diǎn)，因此測(cè)量工序極為重要的工序。在測(cè)量工序中要完成管道變坡點(diǎn)、彎點(diǎn)、布管表的制作，并在后續(xù)工作中嚴(yán)格按照?qǐng)?zhí)行。測(cè)量前要進(jìn)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(xiàn)，然后用推土機(jī)或平地機(jī)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(jìn)行管線(xiàn)測(cè)量，此工作要有專(zhuān)門(mén)的測(cè)量小組完成，一般有1個(gè)測(cè)量員，2個(gè)標(biāo)尺手，1個(gè)測(cè)算員。其主要職責(zé)是對(duì)每個(gè)管段進(jìn)行測(cè)量和編號(hào)，并且打樁標(biāo)明它們?cè)诠芫€(xiàn)中的位置，此外還要計(jì)算彎管。主要工作重點(diǎn)如下：1）管段編號(hào)和測(cè)量：首先對(duì)全部管段進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)的原則可以按照kmxx/xx方式進(jìn)布示“/”前的數(shù)字表示具體的公里數(shù)，后而的數(shù)字表示該管段在該公里內(nèi)的焊口順序號(hào)。2）打樁標(biāo)明其在線(xiàn)路上的位置，在打樁時(shí)應(yīng)注意使管段錯(cuò)位半根管長(zhǎng)，以有利于機(jī)組焊接施工。3）彎管計(jì)算與測(cè)量：在彎管測(cè)量時(shí)需要注意標(biāo)尺置于變坡點(diǎn)的前方。角度計(jì)算：如果坡度是正的，且坡度前而切線(xiàn)角度減小，這樣就形成了上彎；或前而切線(xiàn)是更大的正坡度，則形成下彎。反之亦然，因此計(jì)算角度時(shí)，代數(shù)符號(hào)不同的相加，代數(shù)符號(hào)相同的相減，即“同號(hào)相減，異號(hào)相加”原則，形成該處的實(shí)際彎管角度，如果該處同時(shí)還存在著一個(gè)水平轉(zhuǎn)角，則形成了一個(gè)疊加彎，疊加彎的計(jì)算可以采用經(jīng)驗(yàn)公式為：最大角度+最小角度的三分之一（見(jiàn)圖3）。

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

2.2布管工序

確定布管方案對(duì)彎管的數(shù)量和管溝開(kāi)挖有很大的影響。管道布管是要嚴(yán)格按照布管表進(jìn)行布管，如果該處的彎點(diǎn)確實(shí)不能通過(guò)改變彎管上的起彎點(diǎn)和適當(dāng)加大開(kāi)挖量來(lái)調(diào)整的話(huà)，應(yīng)在該處預(yù)留短節(jié)來(lái)調(diào)整彎點(diǎn)的位置。

2.3管溝開(kāi)挖

管溝開(kāi)挖工序?qū)ο聹腺|(zhì)量也有很大的影響。在管溝開(kāi)挖之前應(yīng)先按照前述原理，對(duì)每一處彎管處標(biāo)明開(kāi)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(diǎn)的位置。在垂直彎管處，也要預(yù)先確定彎點(diǎn)的前移量，并在彎點(diǎn)處加深管溝0.3-0.5m，在彎臂處形成圓滑過(guò)渡，不能有凸臺(tái)，以免管道由于支點(diǎn)擱住管子使彎管不能就位。

3 結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)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(xiǎn)。從測(cè)量的角度，先計(jì)算管道下溝的偏移量，指導(dǎo)管溝的開(kāi)挖，保證管道下溝的質(zhì)量，并就測(cè)量放線(xiàn)、布管、管溝開(kāi)挖等工序的操作要點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

參考文獻(xiàn)：

[1]利用管線(xiàn)自動(dòng)下溝器輔助管線(xiàn)下溝[J].潘曉偉，王國(guó)寧，邊道永.油氣田地面工程.2015（04）