AUTOCAD軟件在長輸管道施工中的應用

任國強 大慶油田工程建設有限責任公司

AUTOCAD軟件在長輸管道施工中的應用

任國強 大慶油田工程建設有限責任公司

自2002年參建西氣東輸施工開始，為保證長輸管道的施工質量，提高施工的技術可控性，簡化施工流程，降低現場施工難度，在管溝開挖、數字化管道數據審核、彎頭彎管放樣、穿越設計等方面應用AUTOCAD系列軟件。該軟件在西氣東輸、西部管道、西二線、西三線、漠大管道、蘭鄭長管道等一系列工程中均起到技術指導作用，簡化了施工程序，實現了施工由粗放式管理向精細設計、科學組織的轉變。

AUTOCAD；管溝開挖；數字化；彎管放樣；穿越施工

管道施工中，管溝開挖一般采用現場測量人員進行測定，控制埋深；彎頭、彎管敷設采用現場放樣，參照GB50369的規定，一般采取工兵法、坐標法、總偏角法進行放樣，然后選擇彎頭、彎管的角度，現場工作量大，測量存在偏差。在2005年推行數字化管道后，經歷了全站儀和RTK測量的方式，在竣工測量中存在偏差，矯正測量偏差、直觀校核中線和管道敷設偏差是施工中的難點。在中小型穿越或者大型穿越過程中，如何確定管溝開挖方式和尺寸，確定穿越處的連接管段長度和彎頭、彎管的位置，是穿越能否成功的關鍵。在十余年的施工中，利用AUTOCAD輔助進行施工設計，出色地完成了水網段管溝開挖設計、山區彎頭測量、復雜的路河連穿設計、隧道穿越施工設計、大型河流穿越施工設計等方面的工作，經歷過西氣東輸、西部管道等多個項目的檢驗，形成了“CAD模擬”的概念，達到了良好的應用效果。

1 選取AUTOCAD的理由

（1）工程特點的需要。長輸管道施工無論是通過山區、水網、凍土等不同地區等級，還是不同地質條件，均會遇到復雜地質條件，穿跨越、管溝開挖、彎頭彎管及彈性敷設定位、數字化數據采集等施工程序，這些工作的特點需要對數據進行精確計算和校對。對設計圖紙的細化和優化，客觀上也需要有效的技術手段進行任務分解和合理表達。例如某工程水網段，在20 km范圍內有大小河渠124條，水塘7個。在施工中需要合理控制管道埋深，保證其符合設計及規范要求，同時，盡最大可能減少土方，客觀上要求準確地設計管道線路走向，在施工中合理控制管溝開挖深度。伴隨城市建設的擴展，原有管道敷設段的地區等級提升，迫切需要精確控制管道走向。

（2）計算方法改進的需要。在管道施工中，對管道轉折處一般采取經驗與計算相結合的做法，對彎頭角度及數量的計算采取現場測量放樣，這種做法有著速度慢，不能統一規劃線路中彎頭、彎管數量，并且對管道埋深控制不力等缺點。而計算機模擬，就是在計算機上完成管道現場放樣、確定管道走向的工作，充分利用計算機的計算功能，減少現場工作量與計算量，以保證數據的準確性和傳遞的迅速性。在施工現場，可以完全根據模擬結果進行施工，減少施工中的偏差與變數。

（3）軟件本身的特點。AUTOCAD軟件是一款工程繪圖軟件，繪圖及計算功能十分強大，在各行業的工程設計及工程圖繪制中廣泛采用，并具有可擴展性，在此基礎上可以進行二次開發。使用其進行管道線路模擬，具有操作簡便、精確直觀及擴展性強等優點。

2 應用過程

2.1 工作流程

（1）現場測量地形地貌，得到地形參數。在這個步驟上，采用計算機模擬，與傳統做法是一樣的，只是要求測量精度高，能真實反映現場地形地貌，為下一步工作提供準確的參數。

（2）用AUTOCAD軟件繪制地形圖，主要是線路的縱斷面圖以及平面圖。如果利用其擴展功能，只需要輸入地形地貌的水平與豎直參數，就可以繪制出完全反映現實情況的地形剖面或平面圖。

（3）在軟件中制作彎頭或彎管的構件圖，以及線路彈性敷設的構件圖。既然是進行模擬，就需要在AUTOCAD中制作出真實的構件，模擬現實。利用AUTOCAD軟件強大的矢量制圖及計算能力，可以輕易實現管道的旋轉、位移、縮放等動作，比現場放樣快速而準確。簡單說，就是在計算機上作出彎頭、彎管以及彈性敷設的模型，下一步在此基礎上進行各部件安裝。

（4）對構件圖進行組合，保證埋深的前提下，在地形圖中添加管道線路圖，對于彈性敷設，繪制管道走向圖，并將結果反饋給現場。

（5）在現場地上加工彎頭、彎管、短節，對于彈性敷設，按照彈性敷設設計圖進行管溝開挖和下溝。

（6）在穿越處安裝彎頭、彎管等管道構件，完成施工。

2.2 成果應用典型事例

2.2.1 西部管道北大河穿越設計

北大河兩岸陡峭，埋深達到6.5 m，經過AUTOCAD軟件模擬和計算，決定采取“圍堰導流，整體預制，分段下溝”的施工方法，從而避免分段施工造成在河道內溝下連頭，縮短了穿越施工時間。

通過使用AUTOCAD軟件模擬，確定管道彈性敷設范圍。經過計算，在除去西側30 m寬導流渠占用河道外，通過60 m的彈性敷設段完全可以將東側40 m范圍內管溝下至溝底，同時壓穩重塊、回填，由此從理論上保證了方案的可行性。AUTOCAD軟件模擬管道穿越施工的管道敷設曲線如圖1所示。

圖1 AUTOCAD軟件模擬管道穿越施工的管道敷設曲線

2.2.2 水網連穿管道設計

對一些工程難點（主要是公路、灌溉渠等的連續穿越，在西氣東輸某處連續穿越多處公路、灌溉渠等），通過模擬，提前進行彎管以及短節加工，節約工期和成本，保證了穿越質量，如圖2所示。

圖2 某復雜穿越施工縱斷面設計

3 數字化應用

使用AUTOCAD軟件繪制竣工測量單線圖，直觀表現管道走向是否存在個別焊口數據不準確或標識錯誤。操作過程中可以直接導入引用電子表格中的數據，做到了界面直觀，計算迅速。

在管道測量精確性方面，單純通過兩坐標之間的管長校核，不能發現全部的錯誤數據，通過上述的校核過程，可及時補充數據，保證數據的準確性。在西部管道施工中，因雙管同溝敷設，如測量過程中焊口坐標誤差達到1.5 m，在管道成形圖中將產生兩管重合或交叉。

通過西部管道、漠大線等工程應用，AUTOCAD軟件作為一種輔助手段已必不可少，通過數據校核、走向判斷、埋深表達等與Excel電子表格軟件配合，為準確、完整地提供數據建立了基礎。

4 結語

長輸管道施工過程中，AUTOCAD的應用在進度控制、分段試壓設計及走向優化等方面，均能起到相應的作用。通過疏勒河隧道、北大河、額木爾河試壓斷面設計和分析等工程應用，已充分證明了其良好的應用效果。在管道數字化、精確化整體趨勢下，需要精確設計施工流程和過程，應用AUTOCAD等軟件只是手段，為此提出了施工設計的概念，工程需要設計，施工更需要設計才能進一步降低成本、提高質量、保證安全，也是真正“優化”的具體實踐。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.040

任國強：高級工程師，1987年畢業于大慶石油學院石油礦場機械專業，2005年哈爾濱工業大學管理科學與工程碩士畢業，從事施工企業生產技術管理工作。

2015-08-04

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