淺談大型管廊穿管施工方法

姬全州

（中國石油天然氣第一建設有限公司，河南洛陽471023）

1 新穎的穿管施工方法

1.1 使用了移動小車作為穿管工具

外購成品移動小車作為穿管的主要工具，該移動小車具有自重小、承載能力大、移動順暢、所需牽引力小等優點。小車分為3 t、5 t兩種規格，每兩個小車配對使用，可一次性進行多根管道的穿管施工，考慮小車的自身結構安全，使用兩個5 t小車進行穿管施工時管道自重不應大于7 t。

1.2 選用了小車移動軌道

軌道選用規格為I20a的工字鋼，工字鋼之間使用連接板及螺栓進行連接；保證了管廊穿管過程中小車移動的安全，降低了小車移動的摩擦力，從而保證了穿管安全。

1.3 設計并應用了移動軌道安裝方式

設計并應用了移動軌道的安裝方式，實現小車移動軌道與管廊橫梁的牢固連接，連接節點構件可重復使用，既保證了穿管安全，又取得了較好的經濟效益。

2 適用范圍

對于大型煉油化工裝置，當裝置中管廊上的管道布置較為密集、管道數量多、管廊長度較大時，可選用此方法進行管廊管道的穿管工作。

3 工藝原理

首先進行移動軌道的制作及安裝工作，軌道通過固定螺栓及支撐槽鋼與管道安裝位置上方的橫梁進行連接，軌道之間通過連接螺栓及連接鋼板進行連接；在管廊的端面搭設腳手架穿管平臺，從軌道的端面完成移動小車的安裝工作，小車下部與手拉葫蘆、鋼絲繩扣等進行連接。

將需要穿管的鋼管運輸到管廊的穿管平臺一側，利用吊車將需要安裝的鋼管吊至穿管平臺上方；使用移動小車底部的索具連接待安裝鋼管的重心位置，拉緊手拉葫蘆，吊車回鉤并退出作業；利用人力將移動小車牽拽至鋼管安裝位置的上方，操作手拉葫蘆將鋼管回放至安裝位置的管廊橫梁上，完成此鋼管的穿管工作。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 軌道鋼與管廊橫梁之間的連接

管廊橫梁通常為同一型號的H型鋼，橫梁的底表面標高基本相同，橫梁之間的距離通常為3 m左右；軌道鋼選用規格為I20a的工字鋼，軌道鋼長度方向垂直于橫梁的長度方向布置，軌道鋼設置于橫梁的下部。軌道鋼的上表面與橫梁的下表面緊緊接觸，在橫梁的上方設置兩根支撐槽鋼（規格為10#），用以承擔穿管過程中軌道所受的力；在每個與橫梁接觸位置的軌道鋼上翼緣部位加工4個φ18的螺栓孔，在支撐槽鋼的兩端各加工2個φ18的螺栓孔，利用4根M16的特制長螺栓將軌道鋼及支撐槽鋼連接為一體，擰緊螺栓，將管廊橫梁夾持在支撐槽鋼與軌道鋼之間，完成軌道鋼與管廊橫梁之間的連接。

4.2 各軌道鋼之間的連接

各軌道鋼之間通過連接板及連接螺栓進行連接，在軌道鋼腹板的每端加工4個φ15的螺栓孔；每個軌道接頭位置設置兩塊連接板，連接板的每端加工4個φ15的螺栓孔，使連接板的螺栓孔與軌道鋼腹板上的螺栓孔位置相對應；使用8條M14的螺栓通過兩塊連接板將兩根軌道鋼連接為一體。在軌道鋼接頭位置的節點設置時，應盡量將連接板設置于軌道鋼腹板的上半部分，以滿足移動小車在軌道鋼上移動的空間要求。

4.3 軌道鋼在管廊端面的設置

軌道鋼在管廊端面（即穿管平臺的上方位置）設置時，使軌道鋼長出管廊頂端橫梁的距離為3 m，以保證吊車能夠順利將鋼管吊至穿管起始位置，并完成移動小車下方索具與待穿鋼管的連接工作。因為軌道鋼材料為I20a的工字鋼，抗彎性能較差，為防止在穿管起始位置軌道鋼因承受較大彎矩而發生塑性變形，使用剛性斜撐完成軌道鋼頂端與左右及上方橫梁的剛性加固。

4.4 穿管平臺及行走通道的搭設

為保證穿管工作安全、順利進行，在管廊端搭設腳手架平臺，作為穿管準備工作的操作平臺；因使用該管廊穿管工法，移動小車與軌道之間的摩擦力較小，無須設置卷揚機進行移動小車的牽拽，避免了卷揚機跑繩反復卷進及倒出等繁瑣的工序；實踐證明，使用8名工人的拉力即可保證載重7 t的移動小車在軌道上順利滑行。為保證移動小車的牽拽工作順利完成，在管廊穿管橫梁的上部靠近管廊立柱的位置搭設行走通道，供牽拽移動小車的操作工人行走使用。

4.5 穿管計劃的排定

使用此方法進行整層管廊穿管施工時，排定合理的穿管計劃至關重要。因為管廊鋼管存在安裝層不同、材質及規格型號區別、平面位置不同等諸多差異，使用該方法進行管廊穿管時，鄰近位置的管道應盡量按照從左到右（或從右到左）的順序依次進行穿管施工，以避免管廊穿管結束后出現管道位置錯誤，需重新倒換位置的情況。因此在穿管施工前，應將該管廊層所有的待穿鋼管拉運至穿管平臺附近，按照材質、規格進行分類擺放，并根據鋼管在管廊的安裝位置排定詳細的穿管順序及施工計劃，然后嚴格按照計劃進行管廊的穿管施工。

4.6 相關計算

4.6.1 軌道受力計算

軌道選用規格為I20a的工字鋼，考慮1.6倍安全系數，材料的許用應力為[σ]=150 MPa，材料抗彎界面系數為W=237 cm3；四川石化乙烯裝置管廊框架跨度為6 m，每個縱向跨中間位置設有一根橫梁，軌道鋼受力點間距實際為3 m，在穿管時兩個移動小車共承擔7 t載荷，按照單個移動小車載重3.5 t進行軌道受力計算；I20a軌道自重27.9 kg/m。

軌道中間位置因承重產生的最大彎矩M1=3.5t/2×9800N/t×3 m/2=25 725 N·m；軌道因自重產生的彎矩M2=27.9 kg/m×9.8 N/kg×32 m2/8=307 N·m。軌道最大的彎曲應力σ=（M1+M2）/W=109.8 MPa≤[σ]=150 MPa，滿足強度要求。

4.6.2 固定螺栓計算

固定螺栓材質選用25#鋼，材料的屈服強度σs=275 MPa，考慮1.6倍安全系數，材料的許用應力為[σ]=171 MPa。

單根螺栓承擔的最大拉力F=3.5 t×9 800 N/t/4+27.9 kg/m×3 m×9.8 N/kg/4=8 780 N；M16螺栓的截面積為S=2 cm2。螺栓受到的拉應力σ=F/S=43.9 MPa≤[σ]=171 MPa，滿足強度要求。

5 對比與總結

某煉化裝置主管廊穿管使用該方法進行施工，總用時45天，其中包含拆裝軌道小車時間；而根據以往的穿管施工經驗，采用傳統的托輥進行穿管施工，相同的工作量，3個主管廊穿管施工用時80～90天。

采用上述兩種方法穿管施工，均須每天采用吊車配合，按每天使用一臺25 t汽車吊進行考慮，采用軌道小車穿管施工，可節省35～45個吊車臺班，25 t汽車吊按照1 800元/臺班計，吊車臺班費用至少節省63 000元。

采用移動小車進行穿管施工，需要起重工5人（地面配合吊車2人，穿管端指揮吊車1人，懸掛小車索具2人），力工4人（拉動小車），起重總人工225個，力工總人工180個；若采用傳統托輥進行穿管進行施工，需要起重工8人（指揮卷揚機2人，地面配合吊車2人，鋼管穿進托輥處2人，觀察導向、整理卷揚機跑繩2人），卷揚機操作手2名，起重總人工640～720個，卷揚機操作手總人工160～180個。使用移動小車進行穿管施工用工數至少節省395個工日，按照200元/工日計算，人工費用至少節省79 000元。

由此可見，采用軌道小車進行穿管，可有效節省穿管施工時間，提高配合吊車的使用率，節約臺班，并避免日后補漆等重復施工，從而有效節約了施工成本。