黃土塬段輸煤管道沉管法施工技術(shù)

朱方亮

(中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

0 引 言

神渭管道輸煤項目全長約727 km，途徑4市18縣(區(qū))，是世界最長、全國唯一的長距離管道輸煤項目。延安段線路六標(biāo)段工程范圍位于宜川縣境內(nèi)，其中黃土塬蘋果林段長度約40 km，在與宜川縣政府協(xié)調(diào)管道施工作業(yè)帶臨時征地時，當(dāng)?shù)卣貜?qiáng)調(diào)要最大限度保護(hù)成年蘋果樹，盡可能降低對果農(nóng)的影響，并最終確定果園地段作業(yè)帶征地寬度不得超過10 m。但在施工過程中，為了避免與果農(nóng)產(chǎn)生糾紛，人員及機(jī)械還需要時刻注意對兩側(cè)侵入臨時用地的果樹樹冠的進(jìn)行避讓，因此，實際可利用的施工作業(yè)帶寬度甚至不足8 m寬。由此，線路六標(biāo)段宜川縣蘋果林地范圍內(nèi)無法采取常規(guī)的管道焊接及下溝方法。

1 施工技術(shù)的選擇

施工作業(yè)帶受限，要確保管道建設(shè)的順利開展，首先考慮到的是采取溝下焊接的施工工藝，但線路六標(biāo)段果園地段管道范圍長，累計長約40 km，溝下焊施工工藝焊接、防腐作業(yè)均在管溝內(nèi)操作，作業(yè)空間受限，較溝上焊施工工藝，存在施工質(zhì)量保證系數(shù)下降，施工效率降低，且施工周期變長等一系列問題。

黃土塬果樹林范圍內(nèi)地勢平坦，管道埋深不大，平均埋深在2.1 m左右，根據(jù)地勘結(jié)論，區(qū)域地層為黃土狀粉土，土、石等級為Ⅱ級，層厚：2.20～11.00 m，土質(zhì)顆粒小，對管道外防腐層安全影響較小。沉管法施工工藝采用溝上組對焊接，焊接速度快，質(zhì)量容易保證，并且沉管下溝已經(jīng)在眾多水網(wǎng)、沙漠地帶，甚至在中緬油氣管道硬質(zhì)土地段均取得了成功。因此，為提高建設(shè)效率，保證工程質(zhì)量，縮短建設(shè)周期，經(jīng)業(yè)主、EPC、監(jiān)理及施工單位多次會議研究討論，最終確定線路六標(biāo)段宜川蘋果園段采用沉管法施工工藝。

2 具體施工技術(shù)闡述

2.1 施工技術(shù)要求

(1)施工準(zhǔn)備

①施工前應(yīng)開展技術(shù)交底，讓施工人員都熟悉沉管法施工的各個工序，并掌握每道工序的關(guān)鍵質(zhì)量控制點。

②根據(jù)現(xiàn)場實際情況編制切實可行的應(yīng)急預(yù)案，并貫徹到每位參加施工的員工，開工前針對各項應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行演練，使每位員工都能夠熟練掌握應(yīng)急流程，確保現(xiàn)場施工安全。

③對所有參與施工的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行一次全面的檢查，確保所有施工機(jī)械性能完好，沒有跑、冒、滴、漏現(xiàn)象發(fā)生。

(2)測量放線

①按照沉管法施工方案中測量放線的程序，用白灰撒出管道組對焊接中心線、管溝中心線及作業(yè)帶邊線位置。

②變壁厚、變防腐層、穿越標(biāo)志位置等可采用木樁標(biāo)識，木樁上部采用木牌進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注。

(3)作業(yè)帶清理

作業(yè)帶清理前應(yīng)取得地方有關(guān)部門的同意和支持，并辦理有關(guān)手續(xù)。設(shè)專人負(fù)責(zé)從測量放線到施工結(jié)束全過程的地方關(guān)系協(xié)調(diào)工作。

使用推土機(jī)清理，挖掘機(jī)配合，在清理過程中，對于不影響施工的樹樁應(yīng)盡量保留，最大可能的減少當(dāng)?shù)厮帘３值钠茐某潭取?/p>

(4)運管及布管

先用運管拖車將管材從堆管場運至距作業(yè)點較近的臨時堆放點，然后用挖掘機(jī)進(jìn)行運管、布管。直接將管布在焊接中心線上，布管前應(yīng)鋪筑管墩，每根管子下面應(yīng)設(shè)置1個管墩，管墩的高度不小于0.4 m。

(5)組對焊接與焊口無損檢測

①管道組對焊接必須由考試合格、持有焊工證的施工人員進(jìn)行。

②焊縫經(jīng)自檢、互檢和專檢合格后，記錄焊口施工數(shù)據(jù)，上報監(jiān)理安排第三方無損檢測。

(6)管道防腐補(bǔ)口、補(bǔ)傷

焊口無損檢測合格后，盡快安排防腐補(bǔ)口施工；在管溝開挖前，對將下溝管道進(jìn)行電火花檢漏，發(fā)現(xiàn)漏點，及時修補(bǔ)。

(7)沉管下溝

沉管下溝作為A級質(zhì)量控制點，沉管施工24 h前，應(yīng)通知監(jiān)理單位安排專人旁站監(jiān)督。

①在開始沉管下溝工序前，管道組對焊接、無損檢測、補(bǔ)口補(bǔ)傷等各項工序應(yīng)經(jīng)監(jiān)理單位簽字確認(rèn)。

②應(yīng)挑選優(yōu)秀的挖掘機(jī)司機(jī)，負(fù)責(zé)沉管下溝施工的管溝開挖工作。同時配備測量人員、防腐補(bǔ)口作業(yè)人員、質(zhì)檢員、專職安全員，由現(xiàn)場專人負(fù)責(zé)統(tǒng)一指揮。

③管溝開挖應(yīng)一次成型，由現(xiàn)場測量人員實時測量檢驗溝底標(biāo)高。

④使用單臺挖掘機(jī)靠管線一側(cè)，沿管道中心線位置進(jìn)行管溝開挖，當(dāng)首端管溝開挖長度大于兩根管子長度時，利用管道自身撓度，用挖掘機(jī)將管線端頭使用吊帶吊擺至管溝上方，繼續(xù)沿管道中心線位置開挖管溝，在管線自重作用下逐步緩慢下沉到溝底。期間利用管線懸空時對位于管墩上方的管線防腐層進(jìn)行電火花檢漏，一旦發(fā)現(xiàn)漏點，應(yīng)立即進(jìn)行修補(bǔ)。

⑤沿管道挖掘機(jī)鏟斗工作范圍，采用4 m×1 m(δ=8 mm)橡膠板包覆管道，以起到保護(hù)管線防腐層的作用。隨著挖掘機(jī)的工作行走，應(yīng)人為將橡膠板相應(yīng)拖動至合適位置。

⑥管溝開挖應(yīng)謹(jǐn)慎操作，避免鏟斗對管道母材或外防腐層造成損傷。隨著管溝開挖，管線逐漸全部沉入溝底，測量人員及時采集焊口坐標(biāo)等管線數(shù)字化數(shù)據(jù)。

2.2 管溝回填、地貌恢復(fù)

下溝后管線經(jīng)檢驗滿足設(shè)計級規(guī)范要求，則使用挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行管溝回填，回填分層進(jìn)行，先回填深層土、后回填表層土。一次回填后敷設(shè)硅管，二次回填后及時恢復(fù)地貌。

2.3 工藝關(guān)鍵技術(shù)要點

黃土塬段沉管工藝同水網(wǎng)、沙漠地帶略有不同，水網(wǎng)、沙漠地帶管溝不易成型，管側(cè)開挖后，管線下溝是通過管自身重量讓管底土層不斷下塌，從而達(dá)到管線設(shè)計標(biāo)高；而黃土塬段地層屬于黃土狀粉土，土、石等級為Ⅱ級，直立性好，管溝開挖一次成型后一般不會塌方，管線下溝主要是通過自身擾度和重力作用，逐步沉降至溝底。因此，較水網(wǎng)、沙漠地帶沉管法施工工藝，有以下幾個關(guān)鍵技術(shù)要點。

(1)測量放線工作需要確定組對焊接中心線和管溝中心線。管溝中心線即為管道設(shè)計中心線，組對焊接中心線結(jié)合管道外徑及設(shè)計管溝寬度確定，本工程按管溝中心線偏移1 m考慮。

(2)管溝開挖時，鏟斗貼近管道開挖，靠近管道形成幾乎直立的溝壁，以減少管線沉降下溝溝壁的約束。

(3)管道沉降下溝時，管道底面不可避免與溝壁產(chǎn)生摩擦，需要及時對懸空段管道進(jìn)行電火花檢漏，存在漏點位置應(yīng)修補(bǔ)，再次檢測合格后，方能沉入溝底。

(4)為避免管道下溝過程產(chǎn)生扭曲，黃土塬段沉管下溝段落宜順直，應(yīng)在熱煨彎頭附近分段，熱煨彎頭應(yīng)采取溝下焊接。

2.4 質(zhì)量控制要點

(1)開挖前用白灰撒上管道中心線，開挖時按中線作業(yè)，保證管道中心位置；

(2)開挖管溝到設(shè)計深度后，在挖掘機(jī)移動前采用挖斗平整溝底，保證管溝平順；

(3)管溝深度，在挖掘機(jī)移動前進(jìn)行測量，采用邊挖邊量的方法；

(4)利用管線懸空時，對管線下方的防腐層進(jìn)行電火花檢漏；

(5)管線下溝后，采用人工在溝下檢查和處理管線存在的缺陷(懸空、防腐層等等)。

2.5 安全控制要點

(1)所有作業(yè)人員開展施工前應(yīng)進(jìn)行班前安全教育，同時佩戴好防護(hù)用品。

(2)沉管下溝前，對管溝進(jìn)行檢查，保證管溝內(nèi)無人、畜停留。

(3)管道在懸臂狀態(tài)下，不得進(jìn)行清溝作業(yè)。

(4)專人指揮，手勢或旗語明確，果斷；不得多人指揮，更不得站在管道上或設(shè)備上指揮。

(5)起吊設(shè)備操作要步調(diào)一致，協(xié)調(diào)作業(yè)。

(6)下溝所用的吊具一定要安全可靠，同時還不得損傷防腐層。

(7)起吊設(shè)備不要離管溝邊太近，以防壓塌管溝或出現(xiàn)翻車等事故。

3 沉管法應(yīng)用效果綜述

神渭管道輸煤項目延安段線路六標(biāo)段40 km黃土塬果樹林地沉管法施工，不僅在受限的施工作業(yè)面完成了建設(shè)任務(wù)，還提高了工作效率，相比常規(guī)施工工藝，減少了人員及設(shè)備投入，縮減了臨時用地，減少管道施工對果園的損壞，在節(jié)省了用地及地物賠償費用，有效降低了管道建設(shè)對沿線果農(nóng)生產(chǎn)、生活的影響，取得了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙豐收。

隨后，延安段線路五標(biāo)段在延長縣境內(nèi)部分黃土塬蘋果林段落也采用了沉管法下溝工藝，同樣取得了成功。

4 結(jié) 語

2020年9月20日，神渭管道輸煤項目全線帶漿試運行取得圓滿成功，同時也標(biāo)志著延安段黃土塬段沉管施工工藝的成功。通過神渭管道輸煤項目延安段沉管法施工的成功實踐，證明黃土塬段沉管施工具體良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，值得在今后各類長輸管道建設(shè)項目中應(yīng)用和推廣。