湿陷性黄土地区山地长输管道的施工
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以山西天然气管网工程施工为例,从施工作业通道修筑、管材拉运、测量放线、管沟开挖、布管、组焊、防腐补口、管沟回填、水工保护及地貌恢复等方面总结了湿陷性黄土地区山地长输管道的施工方法和经验,介绍了施工班组的人员与设备配备。以山西天然气管网工程施工为例,从施工作业通道修筑、管材拉运、测量放线、管沟开挖、布管、组焊、防腐补口、管沟回填、水工保护及地貌恢复等方面总结了湿陷性黄土地区山地长输管道的施工方法和经验,介绍了施工班组的人员与设备配备。湿陷性黄土地区 山地 长输管道 施工煤气与热力郭勇天津市众元天然气工程有限公司,天津3001612007第六图书馆
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第２７卷第７期 煤气与热力 ＧＡＳ＆ＨＥＡＴ Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．７ ２００７年７月 Ｊｕ１．２０ｏ７ 湿陷性黄土地区山地长输管道的施工 郭 勇 （天津市众元天然气工程有限公司，天津３００１６１） 摘要： 以山西天然气管网工程施工为例，从施工作业通道修筑、管材拉运、测量放线、管沟 开挖、布管、组焊、防腐补口、管沟回填、水工保护及地貌恢复等方面总结了湿陷性黄土地区山地长 输管道的施工方法和经验，介绍了施工班组的人员与设备配备。 关键词： 湿陷性黄土地区； 山地； 长输管道； 施工 中图分类号：ＴＵ９９６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—４４１６（２００７）０７—０００１一Ｏ５ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ Ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｉｎ Ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ Ｌｏｅｓｓ Ａｒｅａ ＧＵ０ Ｙｏｎｇ （Ｔｉａｎｊｉｎ Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｆｉｎ ３００１６１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｓｈａｎｘｉ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｉｎ ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ ｌｏｅｓｓ ａｒｅａ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｐａｓｓａｇｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｐｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｓｕｒｖｅｙ ｓｅｔｔｉｎｇ－ｏｕｔ，ｐｉｐｅ ｔｒｅｎｃｈ ｅｘ－ 第六图书馆
ｃａｖａｔｉｏｎ，ｐｉｐｅ ｌａｙｏｕｔ，ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ａｎｄ ｗｅｌｄｉｎｇ，ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｊｏｉｎｔ ｃｏａｔｉｎｇ，ｐｉｐｅ ｔｒｅｎｃｈ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ，ｈｙ－ ｄｒａｕｌｉｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｌａｎｄｆｏｒｍ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ ｃｒｅｗ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ ｌｏｅｓｓ ａｒｅａ； ｍｏｕｎｔａｉｎ ｇｒｏｕｎｄ；ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ www.6lib.com
湿陷性黄土在我国西北地区大面积存在。湿陷 性黄土最大的特点就是其土壤颗粒较大，雨水塌陷、 流失严重。湿陷性黄土可能造成管道纵向变坡的上 下弯头处应力集中而危害管道安全。开辟施工作业 都区屯里镇沟上村附近的临汾首站（西气东输管道 ９２号阀室附近），向西穿越汾河至高堆，再向南至运 城市新绛县南社镇。依次经过临汾市尧都区屯里 镇、刘村镇、 自庄镇、金殿镇，临汾市襄汾县襄陵镇、 南辛店镇、贾罕镇、古城镇、景毛镇、西贾镇、汾城镇、 带时，破坏原地貌的程度严重，给地貌恢复、水土保 持带来困难。 山地管道施工因受地形地貌影响，存在６个难 赵康镇，止于运城市新绛县南社镇南平原村。线路 长度为７０．３９ ｋｍ，经过汾河、山地、冲沟和黄土源地 区，地形地貌复杂。 点，即管材拉运难、大型机械行走难、布管难、下沟 难、地貌恢复难、水土保持难。针对上述难点，必须 采取相应的、有效的施工措施。下面介绍我公司在 我公司承建的第三标段线路工程，输气管道采 用０２１９．１×５．６国产直缝电阻焊钢管（符合ＧＢ／Ｔ ９７１１．２—１９９９），材质为Ｌ３６０（相当于Ｘ５２），采用聚 乙烯三层结构外防腐层（三层ＰＥ），三层辐射交联 山西湿陷性黄土地区山地天然气长输管道施工经 验。 １工程概况 临汾一侯马天然气输气管道起于临汾市以北尧 聚乙烯热收缩带补口。输气管道设计压力为４．０ ＭＰａ，输送介质为天然气，设计输气量为１．５×１０ http://www.6lib.com 第六图书馆
第２７卷ｍ ／ａ。 第７期 煤气与热力 ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｔｏｍ 程、障碍物埋深、尺寸等。 Ｃ．冷弯管按测量好的实际角度对号预制，保证 现场弯管、弯头在现场安装角度的准确性。 ｄ．在地形起伏及较大拐弯处，应增设加密桩。 对于弹性敷设管段或冷弯管管段，其水平转角应根 据切线长度、外矢矩等参数在地面上放出曲线。采 用预制弯头、弯管的管段，应根据曲率半径和角度放 出曲线。 本标段自Ａ１９９号桩至Ａ２６２号桩，线路总长为 ２０．５６３ ｋｍ，线路新建分输阀室１座。输气管道沿线 穿越公路３处，穿过冲沟２段，沿途有山、沟、渠、果 林，地形地貌比较复杂。其中山地长达６ ｋｍ，尤其 是Ａ２２０号桩一Ａ２２１号桩、Ａ２２５号桩一Ａ２２７号桩 的两段冲沟，地势陡峭，最大坡度达７３。，并且沿线 均为Ⅱ～Ⅲ级湿陷性黄土。 ２施工方法与措施 由于地处湿陷性黄土地区，为避免过多的水土 流失，本着尽量减少破坏原地貌的原则，经过反复论 证最后确定，对于Ａ２２０号桩一Ａ２４０号桩含两段冲 沟地段的管道施工，采取以人工和小型挖掘机开挖 修筑的临时施工作业通道为管沟雏形，靠施工作业 通道进出各种施工机具，用小型龙门炮车布管，沟下 组焊与沟上组焊相结合的施工工艺。这样就减少开 辟施工作业带宽度６ Ｉｎ（原征地施工作业带宽度为 １２ Ｉｎ），减少了５０％的管道下沟工作量，也减少了地 貌恢复、水土保持的难度和工程量。 ①施工作业通道修筑 由于地形陡峭，土方施工队沿山势顺管道的走 ｅ．管道测量放线应放出线路轴线或管沟开挖边 线和施工作业带边界线。 ④管沟开挖 土体均可采用机械或人工开挖。湿陷性黄土管 沟底部开挖达到设计标高后宜超挖３０ ｃｍ后，再用 石灰与黄土或其他黏土混配（体积比为３：７或２：８） 的灰土夯实，破坏原土的大孔隙和垂直节理，可降低 和减少湿陷性黄土的危害。管沟底部为粉土时，直 接夯实即可。 在黄土陡坡、陡坎地段优先采用人工开挖方式， 尽量减少机械对原土质的震动，因为湿陷性黄土极 易出现塌方、滑坡现象。 ⑤布管 ａ．布管原则 陡坡布管时要把握布管的时问和注意管材的稳 向，根据现场实际需要，依靠田问路修筑施工作业通 道，满足施工机具进场。遇有过村问小路时先越过 不进行施工，待以后统一进行管道断点连接、全线贯 通作业。 第六图书馆
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清场的工作量。 ｂ．工装机具 定性，防止其滚落伤人。在坡度＞１５。的坡段，尤其 是冲沟地段应当布管后马上进行组焊，考虑到施工 现场的安全Ｉ生和施工机械的可操作性，采用从下至 上的施工顺序；在坡度＜１５。的坡段，布管时每布１５ ２０根管后进行检查，发现过疏或过密时应及时调 整，避免沿线管材过剩或不足，导致增加二次转运和 ②管材拉运 Ａ２２０号桩一Ａ２４０号桩先后经过汾城镇的单家 庄、西彭村、定兴村、阜育庄、赵康乡的东方红村、北 赵村等６个村庄，能够通车的道路只有３条。在每 条道路接近施工作业带附近，各修建１个３０ Ｉｎ×８ Ｉｎ的临时堆管场。因这里是山地且有果园，东风拖 挂车拉管上不了山，故首先把成品管材拉运至临时 堆管场，然后用农用拖拉机牵引自制运管平板车 （每车装载６～８根管子）二次转运上山至施工作业 带。 我公司自行研制的小型龙门炮车，增加了一些 附属功能，解决了山地施工布管困难的问题。小型 龙门炮车采用槽钢、钢管制成，高为１．５ Ｉｎ，宽为１．２ Ｉｎ，２台１组。每台炮车都使用万向轮，便于转向，万 向轮都装有制动装置。钢管吊装在炮车下部，靠吊 链实现升降，可以方便地完成吊起卸管工作。小型 龙门炮车靠人工推行或农用拖拉机牵引。 ⑥组焊 管道组对采用对口器、三脚架、小型吊链、自制 的小型龙门炮车进行。每根管材的质量为３００ ｋｇ， 加上防腐层和对口器的质量后每根管道的质量约 ③测量放线 ａ．为确保线路放线的准确性，由项目经理部技 术负责人组织按照设计图纸及设计控制（转角）桩 或其副桩进行测量放线，不得擅自改变线路位置。 需要更改线路位置时，必须得到设计代表的书面意 见后，方可更改。 ｂ．在线路与地下障碍交叉处做出标记，标注里 ２· http://www.6lib.com 第六图书馆
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第２７卷第７期 煤气与热力 ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ 湿陷性黄土地段的梁、峁顶及平缓地段的管沟， 其沟底地基湿陷性的消除方法，是在沟底设置０．３ １１１厚的灰土垫层，压实系数Ｉ＞０．９４。管道上方０．５ ｍ以下应仔细回填，并在管道两侧对称进行，防止管 道产生位移，压实系数Ｉ＞０．９３，其他部位压实系数≥ ０．９０。回填土选用黄土、其他黏土或灰土，在最优含 水率（２３％～２４％）状态下分层（每层厚度为０．３ ｎ１）夯实至设计标高 。 高＞３ ｎｌ时，可用灰土修建灰土护壁。 ｃ．黄土冲沟地段：对于冲沟头植被条件较好、深 度较小（小于３ ｎ１）、沟头稳定的冲沟，采取沿沟顶部 边缘设置阻水墙或截水沟的处理方法；对于冲沟边 坡较稳定，但沟底植被条件差，冲沟深度有可能下切 的情况，除了设置阻水墙或截水沟以外，还要在管道 下游一定位置处设置地下防冲墙（浆砌石结构）、淤 土坝（灰土夯实）等拦淤措施，抬高冲沟底部侵蚀基 已下沟的管道在经过防腐层电火花检测、管道 准面，防止冲沟底部深切发育。 安装标高检查且合格后应立即回填，回填后的沟顶 ｄ．当边坡为基岩或稳定密实的土层时采用条石 部分必须高出原地面０．３ ｎｌ且呈弧状，作为自然沉 护壁，护壁应砌筑在坚实可靠的地基上，其地基承载 降富余量，并保证沉降后的回填土顶面高于自然地 力特征值≥１２０ ｋＰａ。若坡面有风化或崩塌现象，应 面，并做好坡降以利于排水。由于水流作用是引发 予清除或进行处理后再施工。 黄土地区管道危害的主要因素，因此在施工中严禁 管沟回填完毕后，运送设备或设备行走过的公 管沟弃土、在管沟周边借土回填，防止在管沟周围 路、人行道、陡坎、山坡、沟谷、梯田、排水系统应及时 （一般为１０ ｎｌ范围内）形成积水、汇水环境，严防地 恢复原有地貌，做到符合当地水利设施和水土保持 表水在管道附近汇集。 的要求，达到业主、当地满意的程度。 ⑨水工保护及地貌恢复 ３施工班组人员与设备配备 湿陷性黄土地区对管道工程形成危害的侵蚀方 每个施工班组人员由１名工长、１名质检员、４ 式主要是由降雨所造成的水力侵蚀和重力侵蚀。第六图书馆
名电焊工、４名管工、１０名壮工、１名拖拉机手组成。 水力侵蚀分布范围广、面积大，分为溅蚀和面 每个施工班组设备配备的情况见表１。 蚀、沟蚀、山洪侵蚀。沟蚀是对管道工程形成危害最 表１ 每个施工班组配备的主要设备 为严重的侵蚀方式之一。沟底下切、沟岸扩展和沟 Ｔａｂ．１ Ｍａｉｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅａｃｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｌｅｗ 头前进 ］，是各类沟谷共有的侵蚀方式，也是对管 道最具威胁力的３种破坏方式。 www.6lib.com
字号 名称 型号或规格 数量 １ 汽车吊 ８ ｔ １台 重力侵蚀的主要方式有滑坡、滑塌和崩塌等，若 ２ 小松挖掘机 １００型 １辆 管道所敷设的斜坡发生上述灾害现象，土体会推动 ３ 米勒电焊机（自发电式） ＤＵ—ＵＰＴＭ ２台 管道向地势低的方向移动，管道极易被破坏。 ４ 内燃弧焊机 ＡＸＱ１—３００ｘ １台 由于湿陷性黄土地区管道水工保护的特殊性和 ５ 奥太电焊机 ＺＸ７—４００ＳＴＧ １台 ６ 发电机 ７５ＧＴ １台 区域性，在施工中一定要根据实际地形情况，因地制 ７ ＶＯＬＶＯ多功能装载机 Ｌ７０Ｃ １台 宜，并考虑管沟开挖后地形情况的改变，选取适宜和 ８ 农用拖拉机（租用） １台 有效的线路构筑物。本工程管道在穿越湿陷性黄土 ９ 小型龙门炮车 ４台 地区的处理措施如下： １０ 运管平板车（自制） １台 ａ．黄土陡坡地段：在大于１０。斜坡地段的管沟 １１ ＤＮ ２００ ｍｍ外对口器 ４台 应在分层夯实基础上加设灰土挡土坎，沿长斜坡管 １２ 牌双排小卡抢险车 ＣＡ１０３７Ｋ２【２ １辆 道每问隔５０ ｎｌ设置１道垂直管道的截水沟。截水 １３ 经纬仪 ＴＤＪ６Ｅ １台 １４ 水准仪 Ｓ３ １台 沟应将斜坡汇水引离管道中线两侧各２０ ｎｌ以外的 １５ 高压电火花检漏仪 ＺＴ一３ １台 稳定地点排放，排放点的选择应防止汇水集中排放 １６ 风速仪 ＡＶＭ一０３／ＡＶＭ一０１ １台 对周围环境造成新的、更为严重的水土流失。 １７ 温湿度计 ＴＥＳ１３６０ １台 ｂ．坎高为１．５～３．０ ｎｌ时，采用明挖的管沟，沟 １８ 步话机（１０ ｋｍ范围） ＴＫ一３．１０７ ２台 底至坎顶外壁均需用灰土分层夯实，恢复原貌，夯实 ４结论 灰土层的厚度为１．０～１．５ ｎｌ，底部略宽于顶部；坎 山西天然气管网临汾一侯马天然气输气管道工 ４· http://www.6lib.com 第六图书馆
ＷＷＷ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ，ｃｏｒｎ 郭 勇：湿陷性黄土地区山地长输管道的施工 第２７卷第７期 程于２００５年９月１８ １３通气运行至今，运行情况良 ⑥尽量采用沟下组焊、吊链架对口、电动钢丝 好，各项技术参数均达到设计要求。通过山西天然 气管网临汾一侯马天然气输气管道工程建设，对湿 陷性黄土地区、山地管道施工经验总结如下： ①不宜大面积开辟作业带，应尽量减少对原 地貌的破坏，以避免过多的水土流失。 刷除锈补口，宜选用小型直流焊机等设备。 参考文献： ［１］韩晓雷，郅彬，郭志勇 灰土强度影响因素研究［Ｊ］ 岩土工程学报，２００２，（５）：６６７—６６９． ②③④⑤不宜采用流水作业施工，适宜采用若干个 小型龙门炮车布管是山地施工行之有效、 对于坡度较大地段，宜采用从下至上施工 管道、弯头、弯管一次组焊到位，坚持不留 ［２］ 杨晓秋，宋德琦．湿陷性黄土地区长输管道工程灾害 治理研究［Ｊ］．天然气与石油，２００４，（１）：１４—１７ 施工班组分段施工。 简便易行的方法。 顺序，管材随用随布。 作者简介：郭勇（１９６７一 ），男，天津人，国家一 级注册建造师，大学，从事燃气工程的施 工管理工作。 电话：１ ３９２００８６２５４ Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｊｚｙｓｇｓ＠１２６ ｔｏｍ 口、不留头、不回头，以免设备来回倒场。 收稿日期：２００７—０４—１８；修回日期：２００７—０４—２８ 会讯· 中国城市燃气学会气源专业委员会九届一次年会于深圳成功举办 中国城市燃气学会气源专业委员会九届一次年会于２００７年５月１１日一１５日在广东省深圳市召开。 来自全国各地的理事、委员，各地燃气公司、设计院、相关企业的管理人员和工程技术人员以及高等院校 和科研机构的研究人员共６０余人参加了此次会议。 中国城市燃气学会常务理事、气源专业委员会副主任委员、杭州燃气集团有限公司总经理李恒敬主持会 议开幕仪式，中国城市燃气学会常务理事、气源专业委员会主任委员、上海燃气（集团）有限公司副总经理陈 自怡致开幕辞，深圳市燃气集团有限公司副总经理李青平致欢迎辞，中国城市燃气学会副秘书长、中国市政 工程华北设计研究院总工李颜强就学会的工作做了部署。 会议论文交流由中国城市燃气学会气源专业委员会副主任委员、中国市政工程华北设计研究院五所总 工马洪敬主持。中国市政工程华北设计研究院王昌遒、徐正康、项友谦等专家，广州市燃气公司副总工罗东 晓，同济大学机械工程学院教授魏敦崧，华东理工大学能源化工系教授鲁军，煤炭科学研究总院北京煤化工 研究分院所长步学朋，杭州燃气集团有限公司总工王杏芳等行业内著名专家做了专题报告。 本次会议还对论文获奖者以及委员会的积极分子进行表彰。与会代表就气源领域的相关技术问题展开 了热烈的讨论，并就该领域的前沿问题达成共识。《煤气与热力》杂志社也派出编辑参加了此次会议。 （本刊通讯员供稿） 第六图书馆
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