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      長(zhǎng)輸管道含彎管下溝施工關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量控制

      2017-12-19 09:46:31張宗勝
      科學(xué)與財(cái)富 2017年33期
      關(guān)鍵詞:丘陵地區(qū)長(zhǎng)輸管道質(zhì)量控制

      張宗勝

      摘要:長(zhǎng)輸管道在選線和設(shè)計(jì)時(shí),一般會(huì)盡量避免穿越人口密集區(qū)和工業(yè)區(qū),途經(jīng)的地形地貌十分不確定,各種地形都有可能遇到,其中以平原,丘陵山區(qū),水網(wǎng)這三種地形比較常見。在平原和水網(wǎng)地區(qū),長(zhǎng)輸管道施工時(shí),普遍采用溝上焊的施工方式,但在遇到丘陵和山區(qū)時(shí)多采用的方式是溝下焊的施工方式。這是由于在山區(qū)丘陵地帶施工時(shí),管道在該地段內(nèi)要隨著地形的頻繁起伏變化而不斷變化,增加了許多的變點(diǎn)和彎管,而這些彎管在下溝過程中彎點(diǎn)可能會(huì)變動(dòng),從而產(chǎn)生管道變形、管道起拱以及懸空的缺點(diǎn),甚至出現(xiàn)管道無法下溝的情況。本文主要論述將平原地區(qū)溝上焊工藝應(yīng)用到丘陵地段的管道施工中,以提高施工效率,保證管道施工的安全性。

      關(guān)鍵詞:丘陵地區(qū);長(zhǎng)輸管道;溝上焊后下溝;質(zhì)量控制

      長(zhǎng)輸管道作為一種安全高效的運(yùn)輸方式,一般采用埋地敷設(shè),其主要施工方式分為溝上焊接和溝下焊接兩種,其中又以溝上焊接方式應(yīng)用最為普遍。溝上焊接方式是指先完成管道的焊接,再進(jìn)行管溝開挖、管道下溝回填,其主要優(yōu)點(diǎn)在于:工效高,安全性好。而溝下焊接方式是指先開挖管溝,再在管溝內(nèi)完成管道的組對(duì)焊接。若采用溝下焊接,由于管溝內(nèi)作業(yè)而狹小,使得管道組對(duì)焊接的工效大為降低,同時(shí)在管溝內(nèi)作業(yè),由于墜石或塌方的危險(xiǎn)始終存在,使得施工的安全性也顯著下降。

      1工藝原理

      管道下溝實(shí)質(zhì)就是管道的平移,將管道沿管溝方向平移到管溝內(nèi),若在直管段,平移時(shí)點(diǎn)位的變化對(duì)管道沒有影響(見圖1);若管道上帶有彎管,則平移的過程中彎點(diǎn)也會(huì)平移,從而引起彎點(diǎn)的變化,將對(duì)下溝質(zhì)量造成極大影響。

      按照彎曲方向,管道在下溝過程中,沿下溝方向彎管可以分為水平彎,縱向彎和迭加彎(既有水平角又有縱向角變化)3種,同時(shí)水平彎又分為內(nèi)彎和外彎兩種;縱向彎也分為上彎和下彎2種。下而就這幾種彎曲情況,在下溝過程中彎點(diǎn)變化情況逐一分析如下。

      1.1水平彎

      1)彎點(diǎn)位移量(見圖2)由于管道下溝時(shí)管線呈"S”形曲線平移到管溝內(nèi),在管線下溝后彎點(diǎn)往下溝方向之前伸展,伸展量為:

      式中:L為彎點(diǎn)位移量;H為溝上管道與下溝后管道的距離,Hz=管道與管溝中心線距離z+管溝的深度z;a為彎管的角度。2)內(nèi)彎彎管角度變化由于管道下溝時(shí)管線呈"S”形曲線,即管線一部分在管溝內(nèi),另一部分在管溝上,因此在A點(diǎn)始終存在一個(gè)往管溝方向的力,可以簡(jiǎn)化為以B點(diǎn)為固定端的簡(jiǎn)支梁模型,從該模型可以看出,這個(gè)力量使得彎管本身角度發(fā)生變化,其變化趨勢(shì)是使彎管角度減小,因此在下溝過程中,此彎管可能比原設(shè)計(jì)角度的彎管先到達(dá)管溝內(nèi),因此在管溝的內(nèi)弧上應(yīng)超挖一些,使管溝內(nèi)弧減小,以利于管道下溝。

      3)外彎彎管角度變化 同內(nèi)彎模型的分析,在下溝過程中,彎管角度減小,此彎管可能比原設(shè)計(jì)角度的彎管后到達(dá)管溝內(nèi),因此在管溝的外弧上應(yīng)超挖一些,使管溝外弧加大,以利于管道下溝。

      1.2縱向彎

      彎點(diǎn)位移量:由于管道下溝時(shí)管線的“S”形曲線一直保持不變,彎點(diǎn)的位移情況與S線的弧長(zhǎng)及管道平移的距離H有關(guān),可以將此S形狀的一端看成固定端,另一端作平移。彎管角度變化:管線下溝后由于管道自重的影響,使得彎管角度減小,在管溝開挖過程中要注意在彎點(diǎn)處超挖,并在彎點(diǎn)上坡段管溝也要局部超挖形成圓滑過渡。

      2操作要點(diǎn)

      管道采用溝上焊方式施工的主要工序:為了保證管道的下溝質(zhì)量,確保管道與管溝的貼合性良好,要在下溝前的工序重點(diǎn)予以保證,主要工序有測(cè)量放線,布管,管溝開挖工序,只有這3個(gè)工序做好后,才能為管道順利下溝創(chuàng)造良好條件,其他管道施工工序與常規(guī)施工方式相同。

      2.1測(cè)量工序

      由于要事先考慮好管道的轉(zhuǎn)點(diǎn)及變坡點(diǎn),因此測(cè)量工序極為重要的工序。在測(cè)量工序中要完成管道變坡點(diǎn)、彎點(diǎn)、布管表的制作,并在后續(xù)工作中嚴(yán)格按照?qǐng)?zhí)行。測(cè)量前要進(jìn)行作業(yè)帶清掃,根據(jù)業(yè)主提供的樁位定出作業(yè)帶邊線,然后用推土機(jī)或平地機(jī)將作業(yè)帶內(nèi)清掃干凈,盡量去處作業(yè)帶內(nèi)的土包和凹坑,然后進(jìn)行管線測(cè)量,此工作要有專門的測(cè)量小組完成,一般有1個(gè)測(cè)量員,2個(gè)標(biāo)尺手,1個(gè)測(cè)算員。其主要職責(zé)是對(duì)每個(gè)管段進(jìn)行測(cè)量和編號(hào),并且打樁標(biāo)明它們?cè)诠芫€中的位置,此外還要計(jì)算彎管。主要工作重點(diǎn)如下:1)管段編號(hào)和測(cè)量:首先對(duì)全部管段進(jìn)行編號(hào),編號(hào)的原則可以按照kmxx/xx方式進(jìn)布示“/”前的數(shù)字表示具體的公里數(shù),后而的數(shù)字表示該管段在該公里內(nèi)的焊口順序號(hào)。2)打樁標(biāo)明其在線路上的位置,在打樁時(shí)應(yīng)注意使管段錯(cuò)位半根管長(zhǎng),以有利于機(jī)組焊接施工。3)彎管計(jì)算與測(cè)量:在彎管測(cè)量時(shí)需要注意標(biāo)尺置于變坡點(diǎn)的前方。角度計(jì)算:如果坡度是正的,且坡度前而切線角度減小,這樣就形成了上彎;或前而切線是更大的正坡度,則形成下彎。反之亦然,因此計(jì)算角度時(shí),代數(shù)符號(hào)不同的相加,代數(shù)符號(hào)相同的相減,即“同號(hào)相減,異號(hào)相加”原則,形成該處的實(shí)際彎管角度,如果該處同時(shí)還存在著一個(gè)水平轉(zhuǎn)角,則形成了一個(gè)疊加彎,疊加彎的計(jì)算可以采用經(jīng)驗(yàn)公式為:最大角度+最小角度的三分之一(見圖3)。

      4)彎管測(cè)量完成以后,應(yīng)根據(jù)測(cè)量成果完成布管表及彎管表,并注明彎管起彎點(diǎn)的具體位置。

      2.2布管工序

      確定布管方案對(duì)彎管的數(shù)量和管溝開挖有很大的影響。管道布管是要嚴(yán)格按照布管表進(jìn)行布管,如果該處的彎點(diǎn)確實(shí)不能通過改變彎管上的起彎點(diǎn)和適當(dāng)加大開挖量來調(diào)整的話,應(yīng)在該處預(yù)留短節(jié)來調(diào)整彎點(diǎn)的位置。

      2.3管溝開挖

      管溝開挖工序?qū)ο聹腺|(zhì)量也有很大的影響。在管溝開挖之前應(yīng)先按照前述原理,對(duì)每一處彎管處標(biāo)明開挖的位置,并打樁確定在有水平彎的地方,應(yīng)將管溝適當(dāng)加寬0.3-0.5m,并主要是加寬管溝與管道之間一側(cè)的管溝,并預(yù)先確定管道下溝后彎點(diǎn)的位置。在垂直彎管處,也要預(yù)先確定彎點(diǎn)的前移量,并在彎點(diǎn)處加深管溝0.3-0.5m,在彎臂處形成圓滑過渡,不能有凸臺(tái),以免管道由于支點(diǎn)擱住管子使彎管不能就位。

      3 結(jié)束語(yǔ)

      長(zhǎng)輸管道施工在平原和丘陵地區(qū)采用溝上焊接然后下溝的施工工藝,能夠有效提高施工效率,降低安全風(fēng)險(xiǎn)。從測(cè)量的角度,先計(jì)算管道下溝的偏移量,指導(dǎo)管溝的開挖,保證管道下溝的質(zhì)量,并就測(cè)量放線、布管、管溝開挖等工序的操作要點(diǎn)進(jìn)行說明。

      參考文獻(xiàn):

      [1]利用管線自動(dòng)下溝器輔助管線下溝[J].潘曉偉,王國(guó)寧,邊道永.油氣田地面工程.2015(04)

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