淺談天然氣管道的施工技術及維護措施

【摘要】天然氣作為現今的主要能源，普遍運用于各個領域。因其清潔環保、探明儲藏量大、產地分布不均衡，人們將開采的天然氣通過專用管道、運輸罐車和船舶等設備運送到需要的地方，逐步替代了木材、煤炭、石油液化氣等傳統燃料。其中管道運輸具有距離遠、運量大、不間斷、成本低、受周邊環境變化小等特點，但需要鋪設專用的管道，前期工程資金投入量大，影響管道施工因素多，施工流程、方法、工藝都會影響到工程進度、安全和質量。如何提升管道工程質量和延長管道使用壽命是撰文的目的。

【關鍵詞】管道施工；技術要點；質量控制；維護措施

1、天然氣管道施工技術特點

長輸天然氣管道是密閉、連續運輸通道，管道多根管材通過焊接而成，管道施工線路較長，必然會穿越不同的地形、地貌與自然環境，受外界因素影響比較大，管道多埋設在地下，占地面積少，對地面活動妨礙小，運輸量大，建設快，工程建設完成后可以長時間連續運輸，在輸送過程中損耗少，無“三廢”排放，不會對周圍環境造成污染。為了對天然氣管道實行動態管理，在施工過程裝置監控設備，達到遠距離監測與遙控的目的，將現代網絡技術結合傳感器等新型技術運用其中，可以及時的發現管道泄露、破裂等問題，并采取相應補救措施，實現了信息化與自動化管理。

2、天然氣管道施工技術

2.1穿跨越技術

長途鋪設天然氣管道，必然會經過城鎮、村莊、農田、高山和江河湖泊，也會穿行于公路、鐵路等交通設施，如何保證工程質量，必須控制外界因素的影響，綜合考慮管道經過區域的地質、地形以及氣候環境因素，提高施工技術和水平，應從工藝、流程和施工方案多方面保障穿跨越技術的科學運用。結合實際情況，必須合理規劃管道鋪設線路，對途經的施工地段環境、地質、地形進行全面勘測，施工前對途經路段的路基、橋涵進行加固，鋪設安全套管，預留檢查井等保障措施，施工中多采用頂管法、定向鉆法、明挖法、深埋法以及架空等方法。穿跨越工程施工難度大，施工方案必須結合地形地貌，在保證工程質量的前提下，降低成本預算，壓縮維護保養成本，降低對經過區間的道路、住宅、橋梁、農田、林地的影響，盡量不影響到管道沿線人們的生產生活，交通出行。

穿跨越技術以機械頂管法居多，適用機械化、長距離頂管施工技術，主要施工方法有泥水平衡、氣壓平衡和土壓平衡，3種頂管方法主要區別在于開挖掘進面的平衡形式與泥土運輸方式的不同。在砂性土壤中，需要控制地面的隆陷時，宜采用泥水平衡頂管法；在黏性土壤中，必須控制地面的隆陷時，宜采用土壓平衡頂管法。頂進距離較長或有難度的，頂力接近許用力時，應設置中繼間。

泥水平衡頂管是運用機械掘進技術，基本工藝原理是將已調成一定濃度和密度的泥水，通過泥水系統送至頂管機頭前挖掘面處，泥水在挖掘面形成一層不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面內滲透，同時調節泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力，達到穩定挖掘面的目的；頂管機頭前進的同時刀盤切削土體，被切削下來的殘土與泥水充分拌合后，由排泥系統輸送至地面泥水分離設備處理，經沉淀和分離，分離出的殘土被運走，沉淀后的泥水再送入水系統循環使用，頂進可以不間斷，施工速度快。

泥水平衡頂管施工適用土質范圍廣，可有效保持挖掘面的穩定，與其他頂管相比，在黏土、砂土層中總推力比較小，適宜較長距離頂管，工作坑內不吊土、作業環境好、安全系數高，泥水輸送棄土連續進行能有效保證工期。無需土質改良或降水處理，施工后地表沉降小，很好控制地面隆沉、施工安全，對地面建筑物、交通、環境影響小，廣泛應用于穿越重要公路、鐵路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂層、淤泥等特殊地質構造地段。頂進的重要機械設備有：掘進機、主頂裝置、測量儀器、基坑導軌、控制系統、泥水輸送系統等。泥水平衡頂管的施工工藝流程為施工準備、頂進施工、施工測量、套管安裝和主管的穿越。其中施工準備開挖工作坑和接收井，根據頂管工程具體條件選擇頂進方法和頂管機械，接下來安裝頂管機導軌、后座頂板、頂管機及配套設施，依據設計要求穿越管道位置、標高，調整頂管設備的安裝位置和高度。現場達到頂進條件后，做設備試運行，檢查各種機械設備的性能，檢測中線位置和高程，確定泥水控制的主要技術參數，比如流量、流速、壓力、相對密度等，在頂進中還要進行糾偏操作，全程測量和監控，保證工程質量和安全。

2.2溝槽開挖技術

輸氣管道通常采用埋地敷設，溝槽的開挖深度應符合設計要求，保證管道最小覆土厚度，可采用機械開挖和人工開挖。首先對管道溝槽進行測量放線，確定線路的控制樁和水準基標，設定管道溝槽的中心線、水平位置和高程。開挖深度、寬度、邊坡、留臺等應不同的地形和設計要求進行，側向斜坡地段的管溝深度，應按管溝橫斷面的低測深度計算，以便保證管道覆蓋深度；管溝邊坡坡度應根據土壤類別、荷載情況和管溝開挖深度確定；深度超過5m的管溝邊坡應根據實際情況，采取邊坡適當放緩，加支撐或采取階梯式開挖措施。在實際施工中，應考慮溝槽邊沿的推土機、挖掘機、吊管機等機械設備形成的動荷載對邊坡坡度的影響。若地下水位高于槽底時，應采取降水措施。溝槽成型后，對槽底要進行平整、夯實，制作墊層或支座，保證槽底的密實度和穩定性較好。輸氣管道與道路、鐵路、相鄰管道、電力、通信電纜等跨越交叉時，應保持安全距離的水平和垂直凈距，否則應將管道設于管道溝或剛性套管進行保護，不宜與其他管道或電纜同溝敷設。

2.3鋼管焊接技術

長距離輸氣管道需要通過焊接工藝來完成連接，按實際采用管材的直徑、壁厚和材質，編制《焊接工藝規程》，坡口加工應按作業指導書的規定來檢查。管口組分內對口器和外對口器，宜優先選用內對口器。按照《焊接工藝規程》的規定選用適宜的焊接材料，埋地鋼管的焊接常用E4315低氫型下向焊焊條，焊條烘干主要應按廠家說明書進行。就管道焊接工藝來看，管道焊接施工首先進行焊前預加熱，達到預加熱溫度要求后，將管道進行對接焊接對口，最后才是管口的焊接，由兩人一組，各自沿時鐘12點→3點→6點和12點→9點→6點，雙向同時焊接。按管道材質選擇焊接方法，處理焊縫，檢查焊接質量，焊縫進行無損檢測，檢查率應為100%。施工中可以通過先進的技術設備，選用技能精良的焊接人員持證上崗，多方位綜合保證并提升管線焊接質量。

采用因地制宜的施工作業方式：水平段地勢平緩，采用溝上作業，使用精度高的內對口器，多機組同時流水作業，提高效率，加快施工進度；山區段因空間狹小，采取溝下作業，使用外對口器簡易方便，便于操作。管道焊接質量檢查項目包括：外觀質量檢驗、對口質量檢驗、無損探傷檢驗、管道吹掃、強度和嚴密性試驗。

2.4管道防腐

輸氣管道使用周期長，多采用地下埋設施工，管道使用年限取決于管道防腐效果，需要對管道做好防腐施工，否則會影響管線運行的安全性。首先對鋼管進行除銹，清除銹漬、油、脂和污物，可以通過手工和動力工具清理。除銹的常用方法有手工工具除銹、動力機具除銹、噴（拋）射除銹、噴砂除銹和化學除銹。管道表面清理干凈后可做石油瀝青腐蝕層、環氧煤瀝青防腐層、聚乙烯防腐層和煤焦油瓷漆防腐層，使管道表面與氧氣分離，隔絕氧化反應。防腐層完成后要進行檢查，發現問題要及時修補。管道防腐材料的選用應符合國家、行業現行產品質量標準的規定，應滿足設計要求功效。所有進場產品全部檢查，索取生產許可證和產品合格證書以及檢驗報告等資料。管道防腐的關鍵部位是防腐層補口、補傷的處理，補口材料采用輻射交聯聚乙烯熱收縮套時，應按管徑選用配套的規格，產品表面應平整清潔、無瑕點、無裂口及分界變色，基材邊緣應平直；也可采用環氧樹脂/輻射交聯聚乙烯熱收縮套三層結構，并應使用無溶劑環氧樹脂底漆。補口前應對管端補口部位進行表面處理，清除表層鐵銹、污垢，保持補口干凈、干燥，搭接部位的聚乙烯防腐層應打磨出粗糙表面。采用火焰加熱器對補口部位進行預熱處理，預熱溫度達到要求后再進行后續施工。控制好搭接長度和寬度，掌控好預加熱的溫度，應滿足設計要求。補口質量檢查包括外觀、漏點和粘結力，每100個口至少抽檢一個口，如不合格應加倍抽查，若加倍檢查仍不合格，該管線補口全部返修。

2.5管道回填

在管道防腐處理完成后，應復查管溝的深度，清除溝內塌方、石塊、機具設備、積水和冰雪等有損防腐層的雜物，然后將管道下放到溝槽底部，把管道安放并固定在溝槽中心線上，先填管道兩側及管頂上500mm范圍內的土方，從管道兩側對稱分層回填、分層夯實，每層厚度不宜大于200mm，管頂上部的填土要求是細粒土或沙土，不宜使用石塊、樹根、有機物、凍土、磚塊以及大粒徑填料。在山區易沖刷地段、高水位地段、人口稠密區及雨季施工時應立即回填。管口端部留出30米暫不回填，石方段管溝細土應回填至管頂上方300mm，然后回填原土石方，但石頭的最大粒徑不得超過250mm；戈壁段管溝細土至少回填至管頂上方100mm；黃土塬地段管溝回填應按設計要求做好墊層及夯實，陡坡地段管溝回填采取袋裝土分段回填。各種回填土均應平整密實，溝內回填土考慮自然沉降，溝內回填土宜高出地面300mm以上，最小覆蓋層厚度應符合設計要求。覆土應與管溝中線一致，其寬度為管溝上開口寬度，并做成有規則的外形，對于回填后可能遭受洪水沖刷或積水浸泡的管溝，應采取壓實管溝、引流等預防管道漂移的措施。管溝填土壓實應先輕厚重，只有當管道承受壓力試驗合格，方可使用大型機械設備壓實處理，否則會造成地下管道變形、彎曲和破裂。特殊管溝（如穿越鐵路路基、站場、公路內的溝槽）回填土壓實度應符合設計要求，不同材質的管道回填土壓實度也應區別對待，比如鑄鐵管道、鋼筋混凝土管道應達到90%以上，鋼管管道應達到95%以上。

3、天然氣管道維護要點

3.1管道內涂層技術

管道內壁涂層和管道襯塑是管道防腐最主要的工藝方法，對于運輸不同介質的管道，發生腐蝕現象的時間節點也會有所不同。所以，在維護工作中，如何防止管道腐蝕是最主要的問題。

3.2管道外涂層技術

管道外涂層技術多種多樣，主要有高效復合涂層、煤瀝青防腐、

聚乙烯、聚丙烯樹脂防腐等技術。

高效復合涂層施工工藝具有高效的強粘接性、抗沖擊性、強滲透性等特性，不受外界溫度變化干擾。高效復合涂層具有多種優良特性，適用不同地質條件，輸送介質的管道。

煤瀝青具有較好的防腐能力、良好的黏結能力，因此可用于配制防腐涂料、膠黏劑、防水涂料、油膏及制作油氈等，適用于防腐工程及地下防水工程中。

聚乙烯管道防腐密封性強，強度高，防水性好，質量可靠，施工便利，適用性強，對環境無污染，當前在防腐方面已普遍運用。

3.3管道閥門維護保養措施

天然氣管道的輸送距離非常遠，必須有閥門進行控制，才能實現天然氣的輸送流程，對閥門的維護保養至關重要。通過閥門的開啟或者關閉，實現流程的操作，對管道所有閥門進行維護保養，保證閥門的開關靈活，不滲不漏。對閥門加注潤滑油維護，防止閥門生銹影響到流程切換，帶來安全隱患。

結語：

天然氣是生產生活的重要保障物資，管道施工建設的質量和安全對社會產生重大影響，所以在管道建設中應從勘測設計、施工技術、工程材料、運行操控、信息技術等多方面強化管理，采用新技術、新工藝、新方法來消除安全隱患，提高管網設備使用效率，方便生產和生活需要，為社會經濟發展提供物資保障。

參考文獻：

[1]《城鎮燃氣設計規范》GB50028-2006.

[2]《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ63-2008.

[3]《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》GB50236.

[4]《燃氣輸配工程技術手冊》-張志賢，黃柏枝主編.

[5]《油氣管道工程施工安全技術》-石仁委，遲艷芬，曹德國主編.

作者簡介：

寇爽，陜西省天然氣股份有限公司，陜西西安。