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1、施工技术经验交流材料,题目：黄土山区丘陵沟壑地段管道施工单位：胜利油建五分公司榆济项目部作者：王文才、张忠翠,一、工程简介,榆济输气管道工程胜利油建线路三标段地质条件复杂，地形地貌破碎。管道线路经过区段地貌为黄土高原丘陵沟壑，地形起伏大，黄土墚峁连绵起伏，沟谷发育，多呈“V”型，河谷呈“U”型，冲沟切割较深。地势起伏大，落差高达百米以上，黄土坡地形呈台阶状起伏，坡度一般为1322，有的达到35；冲沟尤为险峻，两侧皆为接近90的悬崖，深度一般为1550m，有的深达80m以上。这些复杂多变的地形地貌，给管道施工带来了诸多不利因素，尤其给土石方工程（管沟开挖）带来了相当大的困难。,二、施工特点或难点
2、及分析,榆济输气管道工程线路三标段地质条件复杂，地形地貌破碎。管道线路经过区段地貌为黄土高原丘陵沟壑，地形起伏大，黄土墚峁连绵起伏，沟谷发育，冲沟切割较深。给管道施工带来了诸多不利因素，施工难点主要表现在如下几个方面：降坡土方量大社会依托条件差，布管困难陡坡地段施工困难,三、解决方案,施工前期，在测量放线过程中尽量优化线路路由，减小施工难度。同时通过对全线的踏勘，结合施工图纸，列出施工难点，逐条分析，绘制详细的施工横道图，编制详细的施工计划和施工节点，给整个项目的运行提供合理性建议。划分施工段落时，每段内包含多少个难点，先进行哪段后进行哪段，做出统筹规划。,三、解决方案,1、降坡土方量大在黄土
3、山区地段施工中，施工作业带开拓的质量好坏，直接影响到后续工作能否正常开展，因此应重点对待。作业带开拓是长输管道山区施工的瓶颈，榆济管道山区段占了38km，从缩短工期、保护农田、环境保护和地貌恢复角度考虑，在施工时尽量缩减作业带宽度，减小土方削方量。,三、解决方案,施工前期测量放线过程中，对线路进行优化，选取施工难度小，降坡量小、工农关系问题少的地段进行改线，出具工程变更单，从而减少土方开挖量，缩短工期。对于陡坡地段，在标高低的一侧沿边线桩采取临时水保措施，砌筑临时挡土墙，削方的土石方填在挡土墙内侧低洼处，夯实填平，既作为机械设备作业面，同时也避免开挖土方滑落到作业带以外的农田，带来不必要的工农
4、关系问题。,三、解决方案,对于纵坡地段，严格按照纵向弯头、弯管角度进行降坡削方的同时，充分利用长输管线的弹敷特性，对个别地段管线采用弹敷方法施工，加大弹敷曲率半径，相应的降低了作业带开挖高度，既避免了较大的土石方量，又使管线走向更趋于合理。通过这些措施榆济三标段节约土石方近6万方，为该工程创造很好的经济效益。同时也为以后的黄土山区丘陵地段的施工提供了可供借鉴的经验。,三、解决方案,2、社会依托条件差，布管困难运、布管是山区施工的关键环节，能否顺利完成直接影响着工程质量的水平，所以我们应该反复推敲、揣摩细节，以降低成本、增产增效为目的，出炉一套相对完善的方案。榆济线路三标段社会依托条件差，管道距
5、离最近的省道S104也有2km多，然而合同中的施工便道数量有限，难以满足布管的要求，成为制约工期的关键。,三、解决方案,首先，由于黄土丘陵沟壑地区常年受雨水侵蚀，地貌支离破碎，冲沟、腰岘密布，全线仅大、中型腰岘就有47处之多，最窄处仅为34m，机械设备无法通过。施工中由土建机组首先进行腰岘地段的土方施工，对腰岘拓宽，按照设计要求两侧分层夯实，使之达到下步水工保护的要求，避免了管线施工后的重复施工，同时保证了管线的安全。这样做使作业带贯通，为下一步布管打好了良好的基础。,三、解决方案,其次，考虑到地形不利因素的影响，为保证管材及时供应，保障布管施工的顺利进行，对全线进行详细踏勘，选取合理的堆管场
6、地及施工便道位置，采取两次、三次倒管的方式，解决布管难题。一级堆管场二级堆管场施工作业带S104省道运管车能直接到达利用乡村道路炮车能够到达挖掘机焊双挂钩采取护管措施后单根吊运到达三级级堆管场,三、解决方案,三、解决方案,3、陡坡地段施工困难沿线陡坡密布，山高坡陡，陡坡长度多在100m400m之间，高差局部达到160m，最陡处坡度达到60，施工难度很大。对于本处的施工难度在设计交桩的时候我们就有了认识，测量放线时，项目部就组织生产、技术、安全等方面的人员和测量工程师一起到现场，结合现场的实际情况合理选择了上山点和上山路径，对线路进行了局部优化;,三、解决方案,了解完现场的情况后项目部招集土建和
7、安装机组共同制订施工方案，编制出了详尽的施工方案，并制订了相应质量和安全保证措施。扫线结束后，项目部又组织有关人员，共同到施工现场对施工方案进行了施工前确认，将施工方案调整为：修筑之字形便道便于设备行走、管材吊装，管沟采用人工由上而下逐层开挖，利用中间平台缓冲，分段布管、由上至下逐次焊接。,三、解决方案,项目部提前安排运输机组和布管机组将管材运到山脚下。绞管时严格按照施工方案进行，项目部的生产和安全人员全程监督，确保了施工质量和施工安全。在绞管进行到中间平台时，将卷扬机移动到平台位置继续进行下段的布管；焊接时在山顶较平缓段，打地锚将管线稳固，逐次由山顶向山脚下施工。,三、解决方案,对于纵向坡度
8、较大的黄土沟壑梁峁，管道敷设采取了斜井穿越的施工方式。在榆济管线的施工中大胆采用人工斜井和单边定向钻斜井的新工艺，目前10条人工斜井、2条单边定向钻斜井已全部施工完毕，其成功经验也已在全线推广。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,1、人工斜井穿越施工方案人工斜井施工，采用人工下井开挖掏土，卷扬机将土运至洞外，开挖形成孔洞后，再将管道发送进入孔洞，无须进行管线回拖，管道预制后从上向下进入斜井安装就位，回填完成穿越。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,人工开挖斜井，施工方便，省时省工，且简单易行，造价可观，经济效益明显，适用于施工高度在880m之内，土质需密
9、实，整体性好的黄土冲沟地段施工。在黄土山区管道施工中不失为一种新的尝试。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,1.1、工艺流程,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,1.2、人工斜井操作要点1.2.1施工前期，技术人员应该对斜井地段的地质情况反复踏勘，对当地的土质资料进行充分的调查研究。用RTK采集详细坐标信息，复核现场情况是否与设计信息一直，确定合理的施工参数。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,具体措施：采用中海达V8 RTK、红外线激光灯定位，采用全站仪定出管道中心线，测出斜井两端高差，以确定斜井坡度及作业坑位置，将中心桩及高程桩牢牢
10、固定在不易碰撞的地方。对斜井出入口桩点坐标引线部位进行放线，测量斜井顶部坐标数据，确保出入口位置与洞身轴线在一直线上，绘制掘进直线端面图。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,1.2.2主体挖掘过程中采用红外激光灯控向，以保证掘进方向。具体措施：工作坑挖好后，将管道中心线及高程桩引至工作坑内前壁和后壁上，作为斜井施工的基准线及基准点，每次观测前，将经纬仪前视方向定在管道中心线上，纵向转动目镜，固定在竖盘读数与斜井坡度相同的度数时位置上，再将红外线激光灯固定在离洞口4米处，固定角度为斜井角度，施工将围绕激光点为中心点展开挖掘施工。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施
11、工方案,1.2.3挖掘过程中采用移动支护棚、钢管木板全程支护、通风井或通风孔、鼓风机送风、躲避坑和照明通讯等措施，保护洞内挖掘人员和已完工主体安全。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,具体措施：斜井掘井23米进行洞口支护，支护管采用764.5mm脚手架管，卡扣方式连接。立管间距为1m，立管下垫板采用厚度为30mm、宽度为200mm的木板全程铺垫。钢管支护骨架三侧均铺设厚度为30mm木板，其尺寸为长2500mm宽200mm，将木板搭接处错开，以保证足够的承载力。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,全程进行防护，在进出口46m范围内，以及中间部位的1/43/
12、4处重点防护，支护净距不得大于1m,其他部位可加大支护净距，但不大于2m。斜井掘进36米后，将移动支护棚装入洞内。支护棚钢架采用钢结构骨架煨制而成，外形与洞内口截面形式一致，长度不少于2m。为了保证移动轻便快捷，钢骨架可采用2寸钢管制作，顶部随洞顶弧形煨制，外用1mm厚薄铁皮固定。,斜井支护棚说明：1、护棚截面尺寸高1300mm（含拱高）宽1200mm。顶部铁皮2mm厚2000mm均距500mm支棚骨架采用605mm钢管煨制节点焊接而成临时支棚骨架结构组焊图2、支护结构采用605mm钢管焊接结构框架连接而成，顶部采用铁皮与钢架结构焊接。立柱材料与顶部钢架为一体，材料为605mm钢管，支撑底角板
13、为厚2mm铁板。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,在掘进中如发现有土质疏松，马上进行支护。斜井每隔30米设一躲避洞。由于斜井较长，全程共设6个躲避洞（1.6*3*3m）。斜井掘进到100和150米打两条通风井（1.2m1.3m）。兼用逃生通道。通风井长度长80m。支护形式同主井。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,斜井掘进时如遇到石方、泥岩，可根据岩石构成特点可采取人工开凿或采用风镐破石的方式进行掘进。斜井挖掘出的土方采取卷扬机、钢丝绳牵引自制小车和人工配合的方式运出，将拉出土方堆放在临时堆土场内。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案
14、,洞内照明随着斜井的掘进，洞内光线越来越暗，为便于挖掘小组人员作业并及时发现异常情况，洞内应保证照明，在洞外配置一台50Kw柴油发电机，每10米设一个100W（36V）的灯泡。小斗车上固定一个40W（36V）红灯泡。确保信息畅通随着斜井的掘进，洞内外人员与洞内施工人员的直接通话越来越困难，为确保安全施工，洞内外人员各配置一部对讲机，并在洞内配备应急电铃，确保通讯畅通。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,洞内通风由于本工程操作坑较深，距离较长，人员在洞内要消耗大量的氧气，在掘进过程中遇到一些土层内的有害气体冒出，随着距离的增大，洞内的温度和温度的增大而影响测量的准确性，则要求
15、采取相应的通风措施。选择离心式鼓风机1台，通过软风管直接向工作面压入新鲜空气，排除洞内污浊气体。通风管采用1寸橡胶软管（内带钢丝），随着洞内掘进，通风管要随之加长，直至斜井全面贯通。每节胶管用活结头连接。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,1.2.4管段采用二接一预制，提高施工效率。具体措施：管道预制采用两根穿管，两根预制下管，采用挖机、卷扬机配合下管。管线保护层：为防止溜管时损坏防腐层，穿越管段外缠8mm厚聚乙烯板，同时为方便管线下溜，外面再包裹竹片，用铁丝捆扎结实。作业场地平整：施工前，先将洞口外溜管和预制场地平整好（溜管场地坡度与斜井坡度相同），并开挖操作坑。,四、特
16、殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,管段预制根据洞口情况及预制管线长度，一般在预制场进行二接一预制。管道预制时，在第一节管段预制、安装管口保护套。穿越管段顶端焊接锥形封头和围板，管线第一节管段（二接一管段）在溜管场地进行预制，其余管段在管线预制场地预制。管线第一节管对焊接完成后，对管线进行保护层绑扎，用外力匀速推到管段尾部恰好位于预制坑处。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,运管、组焊和溜管由于吊管机无法到达施工现场，采用两台挖掘机配合将第二节预制管道倒运的溜管场地的预定位置。配置一台挖掘机和手拉葫芦配合管道的组对和焊接工作。管道组对、焊接时，手拉葫芦固定第一节
17、预制管段，以免在施工过程中预制管线下溜，挖掘机调整第二节管段管端配合。第一节、第二节管段焊接完毕后，经检测、防腐、补伤合格后，对第二节管线进行保护层绑扎。保护层绑扎完毕后，松开手拉葫芦，用外力使管道匀速向下移动到达预定位置。依次按照以上方法进行第三节、第四节管段的连接，直至达到设计长度。全部直管段安装就位后，拆除发射端装置，进行纵向弯头或弯管的安装。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,1.2.5管道就位后对斜井两侧操作坑严格封堵，保障管道主体日后运行安全。具体措施：人工掏洞的中间部分，从高处采用人工溜土法回填。用人工从洞内向洞内填土。洞口两端采用3：7灰土夯实处理。首先用铁
18、秋向洞内回填灰土，让后用木棍向里捣土，由于无法送满，只能送到木棍能及的地方，但洞口3米范围内灰土均能捣实，中间部分采用容易下溜的细沙回填。管道敷设后，尽量将洞身填实，为有效防止斜井井口入水，坡顶及坡脚采用2：8灰土夯填，夯实系数不小于0.9。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,2、单边定向钻穿越施工方案传统定向钻曲线一般为U形，包括人土段、水平和出土段，而单边定向钻只进行冲沟单侧的钻孔，通过两次或多次钻孔来完成一个冲沟的穿越，不进行管线回拖作业。单边定向钻充分利用小型定向钻机体积小，钻杆短、操作灵活、便于控向的特点，在大型黄土冲沟地段具有广阔的应用前景。,四、特殊地段、特殊
19、环境下的施工难点和关键点的施工方案,单边定向钻机转场方便、费用低、便于短距离内实施多次施工，单边定向钻斜井穿越只利用了小型定向钻机的部分功能，只进行钻导向孔和扩孔作业，不进行管道回拖作业，在管道穿越导向孔完成后，在孔洞底部开挖操作坑，连接扩孔器进行扩孔作业，穿越孔洞完成以后，在顶部将管道发送进入洞内，两侧进行连头作业，完成穿越。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,单边定向钻穿越施工范围大，坡度控制难度小，穿越施工泥浆量少，对环境破坏小，施工安全，相对于人工大开挖与人工斜井工期短，施工效率高，适用于距离较长的黄土冲沟穿越。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案
20、,2.1工艺流程,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,2.2、单边定向钻斜井操作要点施工前期，对穿越段的地形情况进行详细地质勘探（管线埋深、地质情况），确定是否适合进行单边定向钻施工。导向时在地表用月蚀控向仪（接收机）对钻头进行监测，实时跟踪测量倾角，根据实际情况测量方位角、深度，并进行纠偏，以确保导向孔按轨迹进行。使出土位置偏差控制在规范允许范围内。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,管段预制和钻机钻、扩孔同时进行，在钻机拆除时完成管段预制。对预制场地进行修整后，视管线长度分段预制，根据冲沟坡度、长度的不同精确计算管线下管时所需设备的数量及设备的各项性能
21、参数，绘制管线受力图，确保下管安全。具体施工措施与人工斜井基本一致，在此不再详述。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,3、钢套管跨越针对不同地质条件、现场地形地貌，选择切实可行的施工方案。例如，本工程中的JLX005JLX006与JLX017JLX018两处石方冲沟钢套管跨越（均为26m，2根钢套管），拿到图纸之后，几个技术人员开始讨论施工方案，首先考虑在断崖底用脚手架、木板支设操作平台，这个施工方法在石太管道石方断崖段成功应用过。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,在后期对施工现场情况详细踏勘后，发现JLX005JLX006冲沟底部相对平整，冲沟与入场
22、一水泥路相通，只要将冲沟底部稍加平整吊车便能进入施工现场，最终带器重工到现场踏勘后，确定方案为：平整冲沟底部道路，在沟底进行管段预制后，25T吊车一个台班，将跨越套管和管段吊装就位。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,而JLX017JLX018处冲沟为当地汛期排水通道，吊车无法进入冲沟底，现场踏勘后，发现此冲沟程“喇叭口”状，距跨越处不远处冲沟较窄，一根钢管便能跨过，项目部相关人员讨论后确定方案为：平整冲沟两侧道路，并在冲沟最窄处场地情况较好一侧设预制厂，现将一根钢套管跨越就位在冲沟最窄处，与另一根钢套管焊接完毕后，用2台单斗沿修好便道将管段就位到设计跨越处。以上两处跨越均
23、经过方案比选后，结合现场地形避免了搭设、拆除临时操作平台，大大节省了施工成本。,四、特殊地段、特殊环境下的施工难点和关键点的施工方案,4、腰岘施工线路三标段大型腰岘47处，最窄的地段作业面仅有34m，施工难度极大工程开工伊始，我项目部就意识到断崖施工任务的艰巨性和重要性，项目部派出以项目副经理为组长的腰岘施工工作组，组织土建、安装机组的负责人进行现场详细的踏勘和方案制定，最终舍弃了打2：8灰土的施工方法，借鉴高速公路施工中常用的“填方体防护措施”进行施工，采取单斗、推土机联合作业，分层夯实，层层碾压的施工方法，对两侧薄弱地段采取编织袋装土防护的措施进行施工，缩短了工期，为下一步安装焊接打下了坚
24、实的基础。,管道试压扫水,水压试验在一般高差(高差在30m内)条件下，水自身由于高差所产生的自重压力的影响常常忽略不计。但是，如果管道的敷设经由山区地形，管道的高程就会形成大的高程差，当这种高程差大于30m(工程实践中称为大高差)时，水自身由于高差所产生的自重压力的影响不能再被忽略不计，这时也就对水压试验提出额外的技术要求。本标段段地形地貌复杂，黄土墚峁连绵起伏，沟谷发育，冲沟切割较深。管线沿线高差较大，最低点高程为725.91m，最高点高程为1213.27m，高差达487.36m。沿线水源极缺，给试压造成很大困难。,榆济线路三标段高程图,气阻现象,根据流体力学的基本原理，在注水过程中，注水压
25、力F必须克服球对水的阻力f1、管线对水的阻力f2和管道因纵向高差形成的静水压阻力f3，这样Fmin=f1+f2+f3，根据分段通球扫线经验取f1=0206MPa；f3=Pj(管道静水压力)，在计算Pj时，h应为注水点与该段管线最高点的高程差。注水泵的有效输出压力必须大于最小注水压力Fmin，这样，才能有效地克服上述阻力使管线充盈水。但有时也会发生异常现象：排水压力远远超过了按以上公式计算的值，排水清管器（球）还是不能正常行走，管内的试压水也不能正常排出。此时我们通常认为产生了气阻现象。长输管道试压排水过程中发生气阻现象的主要危害是提高了排水压力，对排水设备提出了更高的要求。当排水设备无法达到这
26、种要求时，可能导致切管。,避免气阻措施,在工程实践中，特别是在山区、丘陵地段长输管道的试压上水过程中，应该采取严密措施防止气阻现象的发生。一要合理使用隔离球避免大量空气残存在管内，二要认真检查上水系统的密封状况，避免试压水中混入空气。试压时，应对管段内空气含量进行分析，判断管段内空气含量是否超标。采用定量取水压降P与理论压降Po的比值即PlPo来确定，当PIPo比值符合规范规定时，则管段内空气含量符合试压要求，否则，还需进一步放水排气。,避免气阻措施,P1与Po按下列公式计算：P1=Po-Pl P。=mV1 V1=V【X+D(*E)】式中P。取水前的管段压力；P1取水后的管段压力，m试验泄压取
27、水量l V1压力变化lbar时的理论充水量I V一试压管段总容积，D钢管的外径t X水的绝对压缩系数；管道公称壁厚，,避免气阻措施,通过榆济管线的实践经验，得出以下结论：试压排水所需的最小压力不仅与试压管段的最大高差有关，也与试压管段的起伏状况（起伏次数和每次起伏的高差等）和试压水中的空气含量有关。因此试压中应对试压机具设备，尤其是隔离器的质量严格把关，并严格控制管道内的空气含量，选取合适的试压机具、设备，避免气阻现象的出现。,密封性较差的球体,密封性较好的球体,避免气阻措施,气阻现象出现后如加大设备投入仍无法将球扫出，则可以确定出现卡球现象。此时要及时采用跟踪仪寻找卡球位置，如无跟踪仪，根据现场记录数据推算出卡球大体位置，在球体下游切割管线将球体取出，重新加球进行扫水作业。,全新海绵球,密封性较差,结束语,长输管道是国家能源安全的一个重要保证，由于牵涉地域广，输送介质压力高，具有高的可燃性，一旦泄漏可能造成巨大的灾难性后果，因此，保证长输管道的建设质量是一项长期和艰巨的任务，在长输管道建设中，我们要不断地坚持技术进步，不断地在提高建设质量上下大气力，下大功夫，不断地提高工程的质量管理水平。加强内部的三检制，使公司的管道工业跻身于国家同类企业的前列。,
