长输油气管道山区陡坡地段施工技术
长输管道沿途穿越河流、公路、村庄、山区等多种复杂地形，其中山区陡坡地段由于纵横坡度大、易受滑坡、塌方、泥石流等地质灾害的威胁，因而成为施工过程中的关键控制难点之一。本文通过归纳国内长输油气管道山地陡坡施工经验，结合陡坡地理特点，介绍了陡坡地带管道施工的主要流程，详细说明了施工便道及作业带修筑。防腐管道运输与摆布、管道开挖、管道组焊、防腐补口补伤等关键工序的主要施工方法以及施工中的安全保障措施。
1 、主要施工流程
陡坡地段施工程序是由其特殊的地理条件决定，在陡坡地段施工区域狭窄、施工机械回旋余地小，因此他与平原及山区缓坡地段施工程序的最大不同之处在于，陡坡施工不宜采用一般通用的先在地面组焊、再将管道整体下沟的施工模式，而应采取先在管沟内布管、然后在管沟内直接组焊的方式。这就要求施工单位在施工时首先要严格按设计保证测量放线的精确程度，为下一步施工创造良好条件，同时，在进入一般程序施工前，要认真进行施工伴行路、施工通道和安全设施的修筑。
陡坡地段施工的主要程序是：施工准备——测量放线——修筑施工道路和通道——设置安全设施和临时作业场地——开拓作业带——开挖管沟并进行细土垫层——防腐管运输及装卸——防腐管摆布——管道下沟——管道安装——管道组对焊接——补口补伤——质量检测——分段试压——管沟回填——水工保护——恢复地貌并设立标志桩。
2、主要施工难点技术措施
2.1修筑施工便道
1）修筑施工便道应尽可能利用原有的道路，并视路况对其进行拓宽、推填、垫平、碾压、加固处理使其在承载力和宽度方面路面达到平整、坚实、无垮塌隐患,保证达到车辆、机械安全通行的要求。施工便道的宽度应控制在6m以内。应采用修盘山道或沿管道中心线修之字形道路的方式减缓坡度,使纵向坡度尽量控制在20以下,转弯半径不小于18m,以满足钢管设备的运输要求。
2）在有横向坡度的山坡上修筑施工便道时,要符合以下规定:当横向坡度为15~20时,直接用人工在斜坡上挖土修筑;当横向坡度为20~30时,采取人工铲土修筑;当横向坡度超过30时,需修筑挡土墙。在地表松软或易滑坡的地段应打桩加固并用毛石砌筑。
2.2施工作业带修筑
(1)修筑施工作业带的基本要求:清理和平整施工作业带时要注意保护线路控制桩;对于影响施工机具通行或施工作业的场地,应予平整、填平;对可能危及施工作业安全的地方应采取有效防护措施;尽量避免或减少破坏地表植被施工作业带在水平方向应夯实平整,防止出现横向倾覆。
(2)施工作业带宽可至15m,坡度大于等于25时应修筑阶梯。在横坡修作业带时,填土一侧应夯实、平整。当为石质山坡或横坡大于30时应通过设挡土墙或打桩的方法加固作业带。
(3)清理施工作业带时,要将管沟开挖出的碎石摊平在施工作业带上并碾压,保证施工设备行走安全。对施工作业带内及附近有可能危及施工作业安全的滑坡、崩塌、岩堆等应彻
底清除或采取有效防护措施。
2.3防腐管运输与摆布
(1)由于在山区施工道路不便运输防腐管可经火车或公路干线运输至临近专门设置的转运场,再利用县、乡级公路或伴行公路运到各临时堆管场,利用新修筑的施工便道将钢管运至施工现场。
(2)当道路转弯半径小、坡度较大时(小于20)且地面承载力较差时,可用船形爬犁、履带拖拉机牵引运管。当路面小于3m时,可采用自制小型机动炮车运管。当纵向坡度大于30且距离较远时,可采用索道运管。
(3)运输防腐管时,用于其底部软垫层的橡胶板厚度不得小于20mm,宽度不得小于200mm,垫层沿管子长不得小于3处。堆放时,管子底部与层间都要加软垫层,堆放高度要满足规范要求,要严禁橇、滚、滑动管子。
(4)由于山地坡度较大,管线焊接后整体下沟困难,应采用沟下布管焊接。当坡度大于15而小于等于25时,可用吊管机将单根管按顺序吊放入沟中。当坡度大于25时,吊管机无法布管,可以边施工边用设在坡顶的卷扬机,牵引运管小车布管。在岩石管沟内布管时应在沟底铺垫沙袋,在钢管防腐层外包护防护条。
2.4管沟开挖
(1)管沟开挖基本要求:开挖好的管沟应保证圆滑过渡,无凸凹和折线,沟壁和沟底应平整,沟内无塌方、无杂物。
(2)对石方段的管沟,在安全条件允许时可采用爆破方法开挖,但应充分考虑爆破时对周围环境可能产生的不良影响,严格控制装药量和抛掷方向,采用爆破方法开挖管沟应在布管前进行。石方管沟开挖时,应与施工作业带清理工序一同考虑。
(3)由于坡度大的地段在管沟开挖后,土石方不易在管沟一侧堆放,全段管沟土石方如果顺坡滑落则回填量太大,为此应在管沟沿线每隔50m修建一个面积约120m的临时土石方堆放平台,以减少回填土石方的运输工作量。
(4)对于石方地带且管沟坡度较大时,可外运细土或粉碎石方解决细土垫层,细土垫层用编织袋装袋,堆码回填。
2.5管道组焊
(1)当坡度大于15小于30时,沿施工作业带每间隔50m修筑施工作业平台,停放焊接设备。利用吊管机布管,沟下组焊。当坡度大于30时,采取索道运、布管,用外对口器沟下组装焊接(如图3)。
(2)沿纵坡方向小于1km处修建设备、钢管集散平台。先成沟并完成测量工作,根据测量成果表将钢管、冷弯管和热煨弯头按照编号对号放入沟内。
(3)焊接采用轻型半自动焊机或逆变焊机,用低压铜芯电缆与作业平台上的发电机进行连接,采取STT或手工焊打底,半自动填充、盖面的焊接工艺。
2.6防腐补口、补伤
(1)当坡度在15~30之间时,用防腐车沿管线在山坡上进行喷砂除锈及加热补口。
(2)当坡度大于30时,可用卷扬机牵引防腐车沿管线进行喷砂除锈,加热补口。如陡坡长度小于100m,不能利用牵引防腐车进行防腐补口时,可每隔一根钢管的长度设作业平台,采用人抬便携式喷砂罐沿管道接口进行喷砂除锈及防腐补口。
3、施工安全保障措施
由于山地陡坡地形高差变化大,平直地段少,而且采用的弯管数量比较多,相对于沟上焊接、整体下沟的作业方式,沟下焊接具有增加顺序施工、减少碰死口几率,提高焊接一次合格率等优点,能够有效地保证施工综合进度。但是,在山地陡坡进行管道施工,难度大、安全性差,稍有不慎,就会造成重大人员、设备事故。同时,采取沟下焊接在一定程度上增加了管沟塌方的风险。因此,必须因地制宜制定相应的防护措施。
3.1开展风险识别和风险评价活动
施工项目部要专门组建由项目负责人、技术人员、安全管理人员和有丰富施工经验的操作人员参加的风险识别和评价小组。施工期间,要对各工序可能发生风险的机率和可能造成的损失进行估测,制定相应的风险削减措施,形成作业计划书。
3.2严格控制管沟开挖质量
管沟开挖是顺利实施沟下组对的前提。为了确保管沟质量,在管沟开挖时,必须严格执行工序交接手续,由机组技术员对管沟开挖作业队进行沟深、沟宽、坡比、变坡点等参数的详细的技术交底,管沟作业队在,用水准仪、塔尺等检测仪器,严格控制施工质量。管沟开挖完成后,首先由机组技术员验沟,之后通知监理共同对管沟的质量和安全性进行认定。
3.3设置挡土板，确保施工过程安全
沟下焊接作业时间长,因管沟坍塌而造成人员设备损失的可能性随时存在。为了防止管沟坍塌,应根据山地的地质情况,在管沟两壁设置钢制挡土板,确保施工人员和设备的安全。
3.4强化施工现场的规范化管理
陡坡地段管道施工存在较多风险因素,因此,施工单位更要重视现场的规范化管理。要在现场设置明显的安全标志和安全注意事项说明,施工现场的机具摆布、机具动作、人员活动范围必须严格遵照事先制定的方案。沟下作业时,要由专职安全员沿管沟进行警戒,发现险情及时发出警报,险情处理完成后,才能继续施工。由于夜间不易发现险情,所以夜间严禁进行沟下施工。
3.5认真监视天气变化情况
陡坡开挖的管沟在遇到阴雨天气时塌方的风险性进一步增大。焊接机组应监视天气预报,掌握天气变化情况。遇到阴雨天气,特别是雨水较大时,要严禁沟下作业。降雨过后,由机组负责人和专职安全员对管沟冲刷情况进行检查评价,在确认风险解除的情况下才能进行施工作业。同时,管沟开挖要根据焊接的进度,保持一个合理的提前量,避免因开挖过早而导致沟壁坍塌。
4、结束语
总之,长输油气管道山区陡坡施工必须正确把握以下三点: (1)要在充分分析施工地段地质条件和地貌特征的基础上,认真进行安全、环境风险评价,通过采取积极措施,化解或减小
风险,为施工提供良好的保障。(2)采取沟下焊接方式是长输油气管道山区陡坡地段施工的最佳选择。 (3)施工便道与作业带修筑、防腐管运输与摆布、管道组对与焊接是影响管线在陡坡地段施工进度和施工质量的关键控制性环节，需要引起施工重视。
