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山區(qū)長距離陡坡管道施工方法淺談

所屬欄目:農(nóng)業(yè)工程科學(xué)論文 發(fā)布日期:2011-10-07 08:06 熱度:

  【摘要】長輸管道在山區(qū)陡坡施工難度大,工期長,不確定因素較多,采用懸索和輕軌牽引法,省去了許多重型設(shè)備,降低了施工風(fēng)險,提高了工效。
  【主題詞】山區(qū)陡坡、管道、施工、懸索、輕軌牽引
  1.引言
  管道運輸是能源輸送的主要手段。隨著國名經(jīng)濟的迅速發(fā)展,能源需求的日益增長,長輸管道鋪設(shè)量與日俱增,如西氣東輸一線、西氣東輸二線、中亞天然氣管道、蘭城中貴管道鋪設(shè)等等。管道經(jīng)過地方地勢復(fù)雜,環(huán)境惡劣,尤其是山區(qū)區(qū)域,在長距離陡坡地段進行管道鋪設(shè)困難重重,危險巨大,是我們重點研究、關(guān)注的地方。
  2.山區(qū)長距離陡坡管道施工的難點
  山區(qū)自然環(huán)境惡劣,氣象變化無常,可能面對地震、滑坡、濃霧、暴雨及泥石流等危害。其次,陡坡地段有高落差,坡角大,作業(yè)帶受限等特點,這就導(dǎo)致施工作業(yè)便道修筑難度大,運布管、設(shè)備停放困難,進而可能出現(xiàn)滾管、設(shè)備滑坡、人員墜落等的風(fēng)險。因而選擇一種安全、可靠、高效的施工方法是關(guān)鍵所在。
  根據(jù)多年施工經(jīng)驗,經(jīng)實踐檢驗,現(xiàn)就下面成功的陡坡管道施工方法做一介紹。
  3.施工方法
  3.1方法選擇
  長距離陡坡管道施工可能遇到坡度大(坡度大于30°)區(qū)段,為降低上述風(fēng)險,宜采用懸索施工法,而對于坡度相對較緩(小于30°)區(qū)段,宜采用輕軌牽引法施工。
  3.2方法總述
  在長距離陡坡管道施工中,當采取了懸索施工法時,我們可以在坡頂、坡底分別架設(shè)桅桿、索道,索道上安裝運送滑車組和升降滑車組,卷揚機作為動力將管材、焊機運送至施工作業(yè)帶,其他材料、小型設(shè)備均可利用索道系統(tǒng)進行運輸;在坡段較緩區(qū)段,選擇輕軌牽引進行管材運輸、布管。整個坡道都采用四步搭的方式進行管道組對焊接。陡坡地段懸索、輕軌施工布置示意圖如下。
  
  
  3.3技術(shù)措施
  長距離陡坡施工一般分為以下幾個工序:測量放線→作業(yè)帶清理→桅桿及纜索系統(tǒng)安裝→輕軌安裝→管溝開挖→管材及施工設(shè)備運輸→管道安裝→水工保護→回填及地貌恢復(fù)→余土(石)外運→輕軌拆除→索道拆除。
  3.3.1測量放線
  根據(jù)坐標確定轉(zhuǎn)角樁點進行放線。山體有茂密的森林和植被,利用基站式GPS進行樁點定位,按中心線位置和作業(yè)帶寬度進行放線,滿足懸索作業(yè)要求。
  3.3.2作業(yè)帶清理
  采用人工砍伐樹木植被,并運到山腳或山頂,清理作業(yè)帶內(nèi)雜物。修筑寬1.5m的可通行人的臨時道路,用于向山坡運輸桅桿及安裝材料。
  3.3.3桅桿及纜索系統(tǒng)安裝
  根據(jù)現(xiàn)場地形特點及管線走向、高程,確定索道、支撐桅桿及地錨的位置。然后用經(jīng)緯儀測定支撐桅桿站立點、地錨設(shè)置點,使支撐桅桿及主地錨的中心在一條軸線上。
  桅桿采用輕質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)組裝件,人工單件搬運到桅桿安裝位置進行組裝。支撐桅桿安裝采用搬立法安裝。
  索道架設(shè):安裝、固定主索,主索上安裝滑動小車,小車通過鋼絲繩、滑輪組與卷揚機相連。施工時先用人工架設(shè)一根輔助鋼絲繩,再利用此施工主索的牽引,進行索道架設(shè),索道架設(shè)完并調(diào)整好主索的初始垂度后,分別將主索在兩側(cè)主地錨坑和桅桿上鎖固。
  索道設(shè)計:
  1)吊裝荷載:
  跨距:L(根據(jù)現(xiàn)場情況選定) 
  施工走線自重一般為:G1=3.6kg/m*L;
  吊物(防腐管或其他設(shè)備)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確定,一般取跨度的1/15~1/20。
  3)桅桿主肢采用無縫鋼管,一般可選用Φ273mm*10mm規(guī)格。桅桿高度一般選擇為15m左右。
  4)桅桿采用20號無縫鋼管制作,對其進行強度校核時,通常校核其壓彎穩(wěn)定性,桅桿中部所受抗彎壓力為:
  σ=N+G4/ΦF+M/W
  N---桅桿所受正壓力;
  G4---桅桿中部以上重量;
  Φ---折減系數(shù);
  F---桅桿橫截面積;
  M---桅桿中部所受彎矩;
  W---桅桿抗彎模量;
  σ---桅桿所受抗彎的應(yīng)力;
  通過計算出的桅桿中部所受抗彎壓力來選擇桅桿。[σ]﹥1.5σ
  [σ]是桅桿許用應(yīng)力
  5)主地錨設(shè)計噸位為40t,副地錨設(shè)計噸位為20t。
  3.3.4管溝開挖
  考慮到斜坡段坡度較大,管溝開挖采用設(shè)備與人工相結(jié)合的方式進行管溝開挖。如果坡段含石方層,那么石方層使用液壓鎬進行石方破碎。
  管溝開挖土方堆砌于管溝兩側(cè),為防止土方側(cè)滑,局部應(yīng)砌筑擋土墻。坡度大、管溝兩側(cè)沒有足夠空間堆砌的地段,利用懸索將多余土石方運至平緩地段空地。
  3.3.5輕軌安裝
  1)錨固坑開挖和錨固澆注
  按測定的位置設(shè)置卷揚機錨固坑,開挖后,澆注錨固坑。
  2)軌道鋪設(shè)
  管溝開挖驗收合格后,在未架設(shè)懸索的較緩地段管溝內(nèi)鋪設(shè)輕軌,輕軌采用方木與鋼軌組裝而成。軌道的安裝過程中要保證軌道的安裝質(zhì)量,不得出現(xiàn)懸空、管道彎曲現(xiàn)象。輕軌應(yīng)牢固的固定在溝底,雙軌標高應(yīng)相同,間距一致。
  3)安裝卷揚機、牽引系統(tǒng)和滑輪
  在輕軌兩端安裝卷揚機,安裝配套、牽引系統(tǒng)和滑輪,供平緩地段水平牽引管材。
  3.3.6管材及施工設(shè)備懸索運輸
  管材及施工設(shè)備采用懸索吊運輸。如下圖。
  
  
  3.3.7管道安裝
  管材、彎頭和一體焊機用懸索吊車吊至安裝點后,在溝內(nèi)進行組對和焊接、無損檢測、補口等工作。焊接位置坡度大于20°的,應(yīng)修整出施工操作平臺,確保施工作業(yè)的安全。
  
  
  3.3.8水工保護
  管線就位后,按設(shè)計要求砌筑管溝內(nèi)截水墻。由于坡度較大,截水墻施工宜自下向上進行,砌筑好一道截水墻后,回填一段管溝,以利于下一截水墻的穩(wěn)定,方便施工。
  3.3.9回填及地貌恢復(fù)
  細土回填采用懸索吊斗從山坡下堆土場吊運至管溝上方,如下圖。
  
  
  原狀土石回填在細土回填完成后,懸索地段采用懸索進行回填,鋪設(shè)軌道段采用挖掘機進行回填。
  回填完成后,多余的土石方用懸索吊斗從坡上吊至山頂或山下堆土場運走。
  3.3.10輕軌及索道拆除
  輕軌在主管道安裝完成后陸續(xù)拆除輕軌,采用懸索將輕軌材料運輸出作業(yè)帶;懸索在本段施工任務(wù)全部完成后,由專業(yè)人員進行拆除,拆分成單件后由人工運輸出作業(yè)帶。
  3.4HSE保證措施
  環(huán)境保護方面,清理作業(yè)帶期間,作業(yè)帶的寬度限制在15m之內(nèi),以減小對環(huán)境的破壞。在森林地區(qū),采用人工清理作業(yè)帶的方法。加強動、植物的保護,防止水土流失,不得污染水源。在植被茂盛的地區(qū),還需加強森林防火措施。
  施工安全方面,必須有持特種資質(zhì)的人員安裝、調(diào)試、操作卷揚機和懸索系統(tǒng)。在坡度較大的地段,應(yīng)設(shè)置擋石墻,防止陡坡段的土石方滑落,危及下方施工人員及周圍群眾的安全。沿管道設(shè)置安全防護網(wǎng),防止碎石滾落傷害施工人員和設(shè)備,工作區(qū)域要設(shè)置柵欄和標志。溝下作業(yè)時,應(yīng)設(shè)置防護箱,其次需有專人負責(zé)警戒,發(fā)現(xiàn)石塊下落或倒塌等險情,應(yīng)立刻提醒施工人員轉(zhuǎn)移或躲避。雨季期間,在橫坡段挖排水渠,以確保洪水的排放并保護施工設(shè)備、管溝、以及管溝中的管線。
  做好地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警,積極獲取相關(guān)預(yù)報信息,重點防地震,防上山體滑坡,防泥石流,防暴風(fēng)雪等。
  4.結(jié)束語
  在長距離陡坡采用懸索和輕軌牽引的施工方法,具有安全,可靠,高效的特點。減少了吊管機、焊接車等重型設(shè)備在危險地段的使用所帶來翻車、滑坡的危險,也降低了人員在復(fù)雜地勢中下誤操作的風(fēng)險。這個方法的成功率高,實踐性強,是我們管道施工中較好的施工工法。
  
  引用文獻
  《長輸管道施工技術(shù)》茹慧靈2007石油工業(yè)出版社

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