黄土梁峁沟壑地形管道施工

陈化昀

中国石油天然气管道局第三工程分公司第六管道工程处

摘 要：以靖边至西安天然气输气管道工程施工为例，从施工作业通道修筑、管材拉运、布管、组焊等方面系统地介绍了黄土梁峁沟壑地形管道施工的施工方法以及人员、设各的配备，并进行了经验总结。

一．概述

靖边至西安天然气输气管道三线系统工程（一期）线路起自榆林市定边县安边首站，途经榆林市、延安市、铜川市、咸阳市，止于咸阳市永乐泾阳县末站，管径为914mm，材质X70，设计压力8MPa，设计输量50亿方/年，线路全长约349.548km（不包含单体、开工试验段及改线段）。管道途径地貌属以梁峁为主体的黄土梁峁丘陵沟壑区（沿线主要陡坡、陡坎见表1）。由于长期的侵蚀作用，特别是水蚀切割，形成本县地貌的显著特点是：地表支离破碎，梁峁密布，沟壑纵横，山高坡陡，河谷深切，基岩裸露。沟间地占全县总土地面积的40％，沟谷地占60％，其中，川台地仅占沟谷地的1.5％。山大沟深，割切深度200米。梁窄坡陡，梁顶到谷缘的背坡较平缓狭长，阳坡短而陡立，河沟呈“V”字形。

表1  沿线主要陡坡、陡坎统计表

管道途径地区在历史上曾有过植被葳蕤的时期。后经历次战争破坏和长期的乱砍滥伐，使天然植被一厥不振，分布不均，生态失去平衡。线路区域自然植被整体差，植被零落，群落单调，在一些黄土梁峁的阴坡上分布着稀疏的狼牙刺、沙棘等灌丛植物；阳坡有少量的杜梨、榆、杏等；覆盖率仅12%。为避免出现过多的水土流失，本着尽量减少对原地貌破坏程度的原则，经过反复论证最后确定，施工严格按照征地范围施工，禁止超占地，采取了修筑施工作业通道、不开拓施工作业带(靠作业通道进驻各种施工机具)、炮车布管沿老S303省道，采油区道路布管、沟下组焊的施工工艺，这样就避免了下沟工序，减小了地貌恢复、水土保持的难度。

我处承接的工程量大概为15公里左右，管道由北向南沿波状起伏的黄土梁峁沟壑敷设。考虑到地形的复杂性，施工初期就制定了把机组化整为零的办法。把一个标准化机组拆封为5个小机组（人机划分见表2）分散到作业区内。由于施工区域多为黄土梁峁丘陵沟壑不适合大型机械设备作业，各个小机组施工设备配置时，一个施工作业小组配备一个挖掘机， 一个柴油发电机组，4台熊谷焊机，2个防砸棚，4名焊工，2名管工，1个安全员。各个机组基本上都是老中青形式搭配。通过以“老”带新的形式，以新帮“老”的的方式，进行施工作业。

表2 山地焊接单机组人员、设备配备

表3.无缝钢管质量计算公式

Kg/m=(外径-壁厚)×壁厚×0.02466

1.作业通迸修筑

由于地势陡峭，施工机具及成品管材无法进入施工现场，需沿黄土梁顺管道的整体走向修筑平台用挖掘机运输管材物资。

2.管材运输

充分利用老S303省道、采油厂道路与管线交差的的优势。在每个人山口附近各修筑一个40mX30m大型临时堆管场，在伴行路与管道交叉或其转弯(靠近管道线路)处修筑若干个小型临时堆管场。山区地段，由于地势起伏不定，不能一次进入施工现场，首先利用管车及东风槽车进行管道的一次运输。再利用炮车进行二次倒管。黄土梁坡陡，作业带沿黄土梁峁沟壑敷设。炮车倒管，只能倒运到有伴路作业带，布管还需要挖机配合。

3．布管

坡地管道施工布管是个重点更是个难点，它直接制约着下道工序乃至整个工程的开展。

3.1 坡地布管时要注意管道的稳定性。

一般坡度大于15。的坡段，组焊时应随用随布;坡度不大于15°的坡段，布管时每布15~20根管后应对布管段进行核对，以保证管道壁厚、防腐层类型、弯头、弯管预留位置的准确性，保证管材布局合乎图纸要求，发现过疏或过密时应及时调整，避免沿线管道数量过剩或不足；遇有冲沟、山谷时，应使布管与组焊保持尽可能短的间隔时间。

3.2纵坡坡度大于10°且小于30°时的一般段管道安装。

在此坡度下施工时，施工机具单斗能够沿坡行驶，为此施工时可将管道直接布在管沟内进行组对焊接。施工时若设备爬行或作业困难，可沿作业带在每根管子距离上用单斗修建若干作业平台，保证挖机和发电机有足够水平站位，然后自下而上将管子一直铺设至坡顶（防止管子下滑），见图2。

图2  修筑平台法纵坡施工示意图

3.3纵坡坡度大于30°时的困难段管道安装。

1）从下向上安装

当坡度超过30°或超过设备负载极限坡度时，吊装设备、电焊机、发电机及管堆均放置坡下场地内，坡顶可设置一台卷扬机或D80推土机，顺坡在沟底铺满编织袋，坡顶牵引设备的设置→沟底滚轮的安装→坡上或坡下施工设备、机具的到位→管子的组装、焊接→管段的牵引到位→无损检测→防腐补口、补伤→一次细土回填→撤掉滚轮。具体流程见图3.

2）从上向下安装

将管子、设备运至坡顶，其它方法均与向上拖拉牵引施工相同。为保证管道稳定，需要沿管沟边缘打眼Φ50mm，然后用Φ50mm的圆钢做固定锚，孔的深度1.5m，钻孔时要向前倾斜一个角度（根据山坡的坡度而变化），地面上留1m，用钢板焊接倒链挂钩。倒链的另一端与尼龙吊带相接，尼龙吊带将管道锁紧。焊接结束时，准备向下移动管道，先松开一组尼龙带，另一组倒链开始松开，管道下滑，倒链行程全部放轻后，将另一组尼龙带锁紧管子，用倒链拉紧，并上拉一段距离，使第一组尼龙带松开。然后，再将第二组倒链松开，使管子下滑，反复作业，就完成了向下滑管的要求。

靖西线多采用下面一种方法，溜管法。靖西三线焊接5小组接焊接6机组在B055-BB058崾蚬施工，焊接5小组计划从大号桩向BB055桩逆向施工。接头处在半坡（坡度30°）用挖机（DOOSAN300）半坡修平台作为吊装场地，挖机管组对焊接。

图4  溜管法示意图

如果斜坡管道敷设的长度大于24m， 用柔性物（草袋、毛毡）将管道包裹，外表面用竹片保护，铁丝捆扎牢固，管端焊制封头、吊耳，用钢丝绳挂在吊耳上，上面用设备（卷扬机）牵引，然后，用吊车直接将预制好的第一段二接一管段吊放到沟内，牵引设备向冲沟方向移动，缓缓向下溜管，一直到达第一段管道预定位置停止。

第一段管道的尾端到达斜坡顶点时，停止溜管，用设备吊装第二段二接一管段，在斜坡顶部进行连头作业。如果斜坡管道较长，还需要焊接管道，可重复以上方法直至达到要求长度。然后焊接坡顶管道，坡顶管道宜大于100m距离，确保斜坡管道在牵引钢丝绳取消后的稳定性。

三．技术措施

（1）布管时，要注意管子的稳定性，支撑墩的宽度应加大，管子摆放平整。山坡段管道施工时，应该根据地形选取自上向下或自下向上的工序。施工作业前先要计算好管子的整体质量，核算一下尼龙吊带的承载力能否足够克服斜坡管道整体的下滑力；

（2）施工时，布管与组装焊接应该同步进行，随用随布；

（3）施工时，施工设备、材料必须分放，并且固定稳妥；

（4）沟下组装时，沟上应该设专人看护。如发现边坡有裂纹、疏松或支撑有折损、走位等异常危险征兆，应立即撤离沟下作业人员，并对异常情况采取有效措施。

四、经验小结

对于黄土梁峁沟壑地形管道施工，通过靖西三线原道工程建设，对施工经验总结如下：

(1) 在植被覆盖少地区，不宜开拓施工作业带，应尽量减少对原地貌的破坏程度，以免出现过多的水土流失。打造绿色工程不能光光停留到口号上，应该付诸于行动。

(2) 因地制宜，不适合大流水作业机组施工地形，应根据地形化整为零，采用若干小机组分段施工，可以有效提高功效。

(3) 小炮车布管是山地施工行之有效、简便易行的施工方法。

(4) 对于坡度较大地段易采用从下至上施工程序，降低对口难度，管道随用随布。

(5) 小机组作业时应该提前把管材准备到位，管道、弯头、弯管一次组焊到位，坚持不留口、不留头、不回头的施工原则，以免出现过多的设备搬迁。

(6) 黄土梁峁沟壑地形推荐采用沟下组焊。防塌棚内用倒链吊装外对口器进行组对。选用挖掘机对口，使用柴油发电机带熊谷焊机作业。

实践证明，因地制宜、灵活运用工法是解决施工难题的关键。这项工程的施工，也为其它地质条件下的山地施工提供了可以借鉴的成功经验。