山区长距离陡坡管道施工方法

【摘要】 长输管道在山区陡坡施工难度大，工期长，不确定因素较多，采用悬索和轻轨牵引法，省去了许多重型设备，降低了施工风险，提高了工效。

【主题词】 山区陡坡、管道、施工、悬索、轻轨牵引

1.引言

管道运输是能源输送的主要手段。随着国名经济的迅速发展，能源需求的日益增长，长输管道铺设量与日俱增，如西气东输一线、西气东输二线、中亚天然气管道、兰城中贵管道铺设等等。管道经过地方地势复杂，环境恶劣，尤其是山区区域，在长距离陡坡地段进行管道铺设困难重重，危险巨大，是我们重点研究、关注的地方。

2.山区长距离陡坡管道施工的难点

山区自然环境恶劣，气象变化无常，可能面对地震、滑坡、浓雾、暴雨及泥石流等危害。其次，陡坡地段有高落差，坡角大，作业带受限等特点，这就导致施工作业便道修筑难度大，运布管、设备停放困难，进而可能出现滚管、设备滑坡、人员坠落等的风险。因而选择一种安全、可靠、高效的施工方法是关键所在。

根据多年施工经验，经实践检验，现就下面成功的陡坡管道施工方法做一介绍。

3．施工方法

3.1 方法选择

长距离陡坡管道施工可能遇到坡度大（坡度大于30°）区段，为降低上述风险，宜采用悬索施工法，而对于坡度相对较缓（小于30°）区段，宜采用轻轨牵引法施工。

3.2 方法总述

在长距离陡坡管道施工中，当采取了悬索施工法时，我们可以在坡顶、坡底分别架设桅杆、索道，索道上安装运送滑车组和升降滑车组，卷扬机作为动力将管材、焊机运送至施工作业带，其他材料、小型设备均可利用索道系统进行运输；在坡段较缓区段，选择轻轨牵引进行管材运输、布管。整个坡道都采用四步搭的方式进行管道组对焊接。陡坡地段悬索、轻轨施工布置示意图如下。

3.3 技术措施

长距离陡坡施工一般分为以下几个工序：测量放线→作业带清理→桅杆及缆索系统安装→轻轨安装→管沟开挖→管材及施工设备运输→管道安装→水工保护→回填及地貌恢复→余土（石）外运→轻轨拆除→索道拆除。

3.3.1 测量放线

根据坐标确定转角桩点进行放线。山体有茂密的森林和植被，利用基站式gps进行桩点定位，按中心线位置和作业带宽度进行放线，满足悬索作业要求。

3.3.2 作业带清理

采用人工砍伐树木植被，并运到山脚或山顶，清理作业带内杂物。修筑宽1.5m的可通行人的临时道路，用于向山坡运输桅杆及安装材料。

3.3.3 桅杆及缆索系统安装

根据现场地形特点及管线走向、高程，确定索道、支撑桅杆及地锚的位置。然后用经纬仪测定支撑桅杆站立点、地锚设置点，使支撑桅杆及主地锚的中心在一条轴线上。

桅杆采用轻质钢结构组装件，人工单件搬运到桅杆安装位置进行组装。支撑桅杆安装采用搬立法安装。

索道架设：安装、固定主索，主索上安装滑动小车，小车通过钢丝绳、滑轮组与卷扬机相连。施工时先用人工架设一根辅助钢丝绳，再利用此施工主索的牵引，进行索道架设，索道架设完并调整好主索的初始垂度后，分别将主索在两侧主地锚坑和桅杆上锁固。

索道设计：

1）吊装荷载：

跨距:l（根据现场情况选定）

施工走线自重一般为：g1=3.6kg/m*l;

吊物（防腐管或其他设备）的最大重量：g2（已知）

吊索具重量：g3（已知）

2）索道垂度：索道垂度按照索道跨度确定，一般取跨度的1/15~1/20。

3）桅杆主肢采用无缝钢管，一般可选用φ273mm*10mm规格。桅杆高度一般选择为15m左右。

4）桅杆采用20号无缝钢管制作，对其进行强度校核时，通常校核其压弯稳定性，桅杆中部所受抗弯压力为：

σ=n+g4/φf+m/w

n---桅杆所受正压力；

g4---桅杆中部以上重量；

φ---折减系数；

f---桅杆横截面积；

m---桅杆中部所受弯矩；

w---桅杆抗弯模量；

σ---桅杆所受抗弯的应力；

通过计算出的桅杆中部所受抗弯压力来选择桅杆。[σ]﹥1.5σ

[σ]是桅杆许用应力

5）主地锚设计吨位为40t，副地锚设计吨位为20t。

3.3.4 管沟开挖

考虑到斜坡段坡度较大，管沟开挖采用设备与人工相结合的方式进行管沟开挖。如果坡段含石方层，那么石方层使用液压镐进行石方破碎。

管沟开挖土方堆砌于管沟两侧，为防止土方侧滑，局部应砌筑挡土墙。坡度大、管沟两侧没有足够空间堆砌的地段，利用悬索将多余土石方运至平缓地段空地。

3.3.5 轻轨安装

1）锚固坑开挖和锚固浇注

按测定的位置设置卷扬机锚固坑，开挖后，浇注锚固坑。

2）轨道铺设

管沟开挖验收合格后，在未架设悬索的较缓地段管沟内铺设轻轨，轻轨采用方木与钢轨组装而成。轨道的安装过程中要保证轨道的安装质量，不得出现悬空、管道弯曲现象。轻轨应牢固的固定在沟底，双轨标高应相同，间距一致。

3）安装卷扬机、牵引系统和滑轮

在轻轨两端安装卷扬机，安装配套、牵引系统和滑轮，供平缓地段水平牵引管材。

3.3.6 管材及施工设备悬索运输

管材及施工设备采用悬索吊运输。如下图。

3.3.7 管道安装

管材、弯头和一体焊机用悬索吊车吊至安装点后，在沟内进行组对和焊接、无损检测、补口等工作。焊接位置坡度大于20°的，应修整出施工操作平台，确保施工作业的安全。

3.3.8 水工保护

管线就位后，按设计要求砌筑管沟内截水墙。由于坡度较大，截水墙施工宜自下向上进行，砌筑好一道截水墙后，回填一段管沟，以利于下一截水墙的稳定，方便施工。

3.3.9 回填及地貌恢复

细土回填采用悬索吊斗从山坡下堆土场吊运至管沟上方，如下图。

原状土石回填在细土回填完成后，悬索地段采用悬索进行回填，铺设轨道段采用挖掘机进行回填。

回填完成后，多余的土石方用悬索吊斗从坡上吊至山顶或山下堆土场运走。

3.3.10 轻轨及索道拆除

轻轨在主管道安装完成后陆续拆除轻轨，采用悬索将轻轨材料运输出作业带；悬索在本段施工任务全部完成后，由专业人员进行拆除，拆分成单件后由人工运输出作业带。

3.4 hse保证措施

环境保护方面，清理作业带期间，作业带的宽度在15m之内，以减小对环境的破坏。在森林地区，采用人工清理作业带的方法。加强动、植物的保护，防止水土流失，不得污染水源。在植被茂盛的地区，还需加强森林防火措施。

施工安全方面，必须有持特种资质的人员安装、调试、操作卷扬机和悬索系统。在坡度较大的地段，应设置挡石墙，防止陡坡段的土石方滑落，危及下方施工人员及周围群众的安全。沿管道设置安全防护网，防止碎石滚落伤害施工人员和设备，工作区域要设置栅栏和标志。沟下作业时，应设置防护箱，其次需有专人负责警戒，发现石块下落或倒塌等险情，应立刻提醒施工人员转移或躲避。雨季期间，在横坡段挖排水渠，以确保洪水的排放并保护施工设备、管沟、以及管沟中的管线。

做好地质灾害预警，积极获取相关预报信息，重点防地震，防上山体滑坡，防泥石流，防暴风雪等。

4.结束语

在长距离陡坡采用悬索和轻轨牵引的施工方法，具有安全，可靠，高效的特点。减少了吊管机、焊接车等重型设备在危险地段的使用所带来翻车、滑坡的危险，也降低了人员在复杂地势中下误操作的风险。这个方法的成功率高，实践性强，是我们管道施工中较好的施工工法。

引用文献：

《长输管道施工技术》 茹慧灵2007石油工业出版社

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。