大陡坡段山地油氣管道安全施工技術研究

文/何少煒 王學 陸鵬州

油氣管道在大陡坡段山地地區(qū)施工過程中，常常由于地形落差大，坡度陡，地勢險峻，易發(fā)生滾石、滑坡等危險情況，人常常無立足之地，安全施工作業(yè)難度大，風險系數高。論文從油氣管道布管、施工順序、施工和固定方向以及施工機具的配置等角度提出了安全施工方法，并例舉了工程實例說明了安全施工技術的可靠性，為大陡坡段山地油氣管道安全施工提供了借鑒。

1.陡坡段輕軌運布管技術

大口徑管道在山區(qū)敷設時，往往會遇到大坡度、高落差的山坡，部分地段會由于地形地理的限制及現場實際的限制，不適合或不能進行削降坡處理以降低坡度?？v觀整個山區(qū)段，當山坡坡度位于20°～30°時，難以直接進行機械作業(yè)，必須進行削降坡處理；而坡度大于30°時，削降坡作業(yè)對環(huán)境的破壞過大，經濟上不合理，不應進行削降坡處理，而且部分地段因現場條件限制也不能進行削降坡作業(yè)，此時，不可能使用任何燃料動力設備進行管線的運輸，只能采用卷揚機、輕軌和運管小車組成運布管系統(tǒng)。油氣管道可以采用把卷揚機和拉力鋼筋混凝土地錨安裝固定在操作平臺的適當位置，在管溝溝底敷設輕型軌道的方法進行布管。按設計走向在陡坡上爆破開挖出管溝，在一定寬度平直的管溝中鋪設輕軌、安裝腳手架、組焊小平臺及攀梯。管道就位后，從上往下進行滑管、組對、焊接、防腐，如圖1所示。上述工序結束后，拆除輕軌和腳手架的同時，完成水工保護。

圖1敷設輕型軌道布管

若管材進到山腳，在山頂平整一塊20 m×20 m平地，布置1臺10 t卷揚機。管溝爆破成型后，在管溝內布置15 kg/m輕軌，用20#槽鋼固定在管溝內的預埋件上，用運管車將3PE防腐管運至山腳臨時堆管場。然后用吊管機將管子運到卷揚機作業(yè)區(qū)，用25 t吊車將3PE防腐管放在輕軌上的滑車上，由吊管機配合進行組對。焊接完成外觀檢查合格后，通過10 t卷揚機將組對到一起的防腐管沿輕軌向上絞運，前進12 m左右停止卷揚機。組對、焊接下一根管材。直到第一根管材到達山頂，停止卷揚機工作。開始施工坡腳直管段，連接直管段和斜坡管段之間的彎頭，將斜坡上的管段采取穩(wěn)管措施。對管道進行固定防止傾斜，固定支架通過與預埋件焊接進行安裝。穩(wěn)管完成后拆除卷揚機。若管材進到山頂前期作業(yè)與山腳相同。完成外觀檢查合格后，通過10 t卷揚機將組對到一起的防腐管沿輕軌向下放送，前進12m左右停止卷揚機，在滑道上安裝滑車?；囍g用鋼索進行連接，組對、焊接下一根管材，直到第一根管材到達山腳。停止卷揚機工作，施工坡腳直管段，連接直管段和斜坡管段之間的彎頭，將斜坡上的管段采取穩(wěn)管措施，對管道進行固定以防止傾斜。固定支架通過與預埋件焊接進行安裝，穩(wěn)管完成后拆除卷揚機。如圖1所示。上述工序結束后，拆除輕軌和腳手架的同時，完成水工保護。若管道較重，可以采用：每根防腐管在吊裝至運管小車上之前用電火花檢漏儀采用25KV電壓檢漏，發(fā)現漏點按設計規(guī)范補傷。利用10T卷揚機牽引小車，將鋼管沿軌道從下往上牽引到位，然后采用從上往下組對焊接，配合千斤頂，外對口器對口。焊接電源放置在坡頂和坡底，電源與焊機連接電線沿管溝固定在溝壁上。每一個焊位上方修筑一個擋墻，防止?jié)L石傷人，焊坑處安置安全防護網，在陡坡溝內施工時，所有施工人員均配置安全帶。

2.山區(qū)陡坡段管線施工順序、施工方向和固定方向

1)施工程序

2)山區(qū)陡坡段管線施工順序的確定。山區(qū)陡坡段管線施工前，必須確定施工的起始點和施工的方向。施工起始點即為管線的固定點，為克服山區(qū)陡坡段管線巨大的下滑力，應首先施工完坡頂上或坡腳下的管線并完成管溝回填，以形成管線固定，其設置必須根據山區(qū)陡坡段管線施工方向而確定。

3)山區(qū)陡坡段施工方向的確定。山區(qū)陡坡段施工方向即是自下而上施工還是自上而下施工，這需要根據現場實際情況確定。以魏家包改線段ECYG08-1+3樁至ECYG08-1+4樁之間的山坡為例，其坡頂無處堆放管線以進行運輸布管，只能在坡腳處構建臨時堆管場地，這就決定了運管只能是自下而上，為防止運管與組焊相互干擾，管線施工順序只能是自上而下。

4)陡坡段管線的固定方向。山區(qū)陡坡段的施工方向決定著該段管線的固定方向，魏家包改線段的陡坡管線施工方向是自上而下，決定了管線的固定點在坡頂，因此必須先坡頂陡坡段以外的管線，應完成管溝回填從而形成坡頂完全固定。

3.山區(qū)陡坡段管線施工機具的配置

(1)輕軌鋪設。輕軌選擇：輕軌選擇應滿足強度要求，還必須有一定的安全系數以滿足極限情況下的強度要求。輕軌的鋪設：輕軌鋪設時下方以200槽鋼代替常用的枕木，這是為便于輕軌的固定，槽鋼的間距應滿足輕軌強度要求，一般設為2米。鋪設時找平，可采用水平儀或全站儀進行測量，當不平時用現場加工的枕木或鋼板進行塞墊。輕軌的固定：為防止運管過程中輕軌下滑或下墊的槽鋼下滑，在每處槽鋼的下方各設置兩個錨桿，錨桿埋深不低于0.8m、露出地面不低于0.3m，錨桿設置可在管溝清理時同時進行。為固定輕軌，將輕軌與槽鋼點焊，并每隔9米將槽鋼與錨桿焊接。另外，為確保管線運輸安全，在坡腳設置輔助卷揚機，其型號必須與坡頂的卷揚機相同，通過動滑輪組與運管小車相連。（2）軌道運管小車與管道的固定。根據管道的外徑，軌道運管小車制作成半圓形結構，上部設置管卡，管道與下車之間用螺栓進行連接，并夾緊管道。管道與運管小車之間采用膠皮等軟材料隔離，以保證管道防腐層的完整性。在軌道小車12點方向焊接滑輪支架，自上而下已焊接完成管道上間隔一定距離設置一個滑輪支架，用于牽引鋼絲繩的導向。（3）管線組焊時移管與卸管。管線組對時，需要進行上下左右微移以滿足組對的需要。因使用卷揚機作為動力，其前后移動可由卷揚機完成；上下微移可使用千斤頂進行，即在已完成的管段前端使用50t的千斤頂、在待組焊的管線兩端使用10t的千斤頂進行上下調節(jié)以滿足組對需要；左右微移可使用1個20t的千斤頂進行。不同于普通地段，陡坡段管線運輸其卸管應在組焊完成后進行，這樣主要是利用卷揚機作為動力協(xié)助組焊。此時卸管只需用千斤頂將管線與運管小車分離即可。

4.工程實例

1)工程概況。某管道工程穿越齊岳山段，在陡坡段原始地貌中，有多個坡面，局部地段坡度超過80°。山體表面土層較薄，厚約150mm，約有一半作業(yè)帶為全石方段。全長900m，高差384m，在中、下兩個陡坡中間有一段(長約100.5m)坡度較小(分別為12°和9°)。該陡坡段沿線沒有道路、便道，設備無法進場。上部施工如圖2所示：

圖2上部施工圖

2)工程特點和難點。①安全風險系數大。地勢險峻，常發(fā)生滾石、滑坡，人幾乎無立足之地。②落差大，坡度陡。原始地貌中，局部地段坡度超過80°。常用的吊管機、挖掘機無法沿管線路徑行走。③管溝開挖難。開挖的管溝，要做到與需要安裝輕軌地段的坡度一致；平整度必須滿足輕軌的安裝條件，對管溝底部進行人工找平、局部穩(wěn)固填充；不允許管溝溝壁直上直下，保證現場施工的安全。④工期緊。該管段所在地區(qū)正處梅雨季節(jié)，經常下暴雨，對施工進度、質量、安全影響極大，必須在5月雨季來臨前順利完成該陡坡段管線。

3)主要技術措施。①施工便道修筑。該管段施工存在多個坡面，新修便道1300m以便挖掘機和卷揚機等施工機具和設備到達中間緩坡。②管溝開挖。爆破管溝時，在溝邊一定距離內根據坡度間隔約8m～15m修建臨時土方堆放平臺，并設置擋土柵攔；管溝爆破從上至下，先爆破第一個陡坡。在第一個陡坡坡腳處設置擋土柵攔。爆破前先清除作業(yè)帶表層土，用編織袋裝好，堆放在管溝兩邊的臨時堆放平臺；管溝開挖時，沿溝底兩測各修筑一條人行踏步，寬約0.5m，滿足施工人員在溝底行走。沿管溝兩側溝壁從坡頂至坡腳各布置一條攀登繩，沿攀登繩，間隔2m向溝壁打入斜45°固定鋼樁，并將攀登繩固定在固定鋼樁上面。輔設軌道前，檢查溝壁、溝底，保證溝壁無突出、無松動石塊，溝底平整，滿足軌道鋪設要求。③運布管及組焊。每根防腐管在吊裝至運管小車上之前用電火花檢漏儀采用25KV電壓檢漏，發(fā)現漏點按設計規(guī)范補傷。利用10T卷揚機牽引小車，將鋼管沿軌道從下往上牽引到位，然后采用從上往下組對焊接，配合千斤頂，外對口器對口。焊接電源放置在坡頂和坡底，電源與焊機連接電線沿管溝固定在溝壁上。每一個焊位上方修筑一個擋墻，防止?jié)L石傷人，焊坑處安置安全防護網，在陡坡溝內施工時，所有施工人員均配置安全帶。④無損檢測機補口。管道組對焊接完成一道口后按設計要求立刻進行無損檢測，檢測合格后立即進行補口。

4)安全措施。針對該地段地形，在施工時，項目部采用了船形爬犁運布管，并配合千斤頂組對焊接的施工方法，這樣既克服了運布管的困難，又減輕了工人的施工強度。為確保順利施工和創(chuàng)優(yōu)活動順利進行，項目部決定在該管線施工中做到嚴格按規(guī)范要求抓文明施工和安全管理，保證現場整齊有序，美觀大方，實實在在抓安全，確保安全生產。主要安全措施如下：①卷揚機要認真錨固，確保安全、穩(wěn)定、不移位；②倒向滑輪要裝穩(wěn)、裝結實，確保安全可靠；③山坡上要修筑“之”字形人行通道，確保施工人員安全上下；④溝槽兩側安裝安全繩，保證施工人員在溝槽內攀爬安全；⑤溝槽兩側布置安全網，確保無松石滾落傷人；⑥每一個對口點，在溝槽內修筑對口平臺，盡量創(chuàng)造施工人員有一個良好的作業(yè)環(huán)境；⑦每一個焊位上方修筑一個擋墻，防止?jié)L石傷人；⑧溝下作業(yè)人員必須戴上安全帶，確保腳下滑動時的人身安全；⑨嚴格按兩個暫行規(guī)定布置施工現場。

5)工程效果。通過采取以上切實可行的措施和手段，該管道工程順利完成了陡坡段管道安裝，創(chuàng)山區(qū)陡坡段施工難度最大、陡坡輕軌小車運管距離最長、質量最優(yōu)(焊接一次合格率100%)、無一起安全事故等新紀錄，為今后同行業(yè)在不同山區(qū)陡坡管道施工提供和積累了寶貴的經驗。

5.結語。

論文基于大陡坡段山地油氣管道安全施工難點，從油氣管道布管、施工順序、施工和固定方向以及施工機具的配置等方面提出了安全施工方法，工程實例表明提供的施工技術具有較好的適用性及可靠性。論文所做的工作為今后同行業(yè)在不同山區(qū)陡坡管道施工提供和積累了寶貴的經驗。