長輸管道安裝下溝施工要點與質量控制

溫慧

摘要： 長輸管道作為一種安全高效的運輸方式，一般采用埋地敷設，其主要施工方式分為溝上焊接和溝下焊接兩種，其中又以溝上焊接方式應用最為普遍。溝上焊接方式是指先完成管道的焊接，再進行管溝開挖、管道下溝回填，其主要優點在于：工效高，安全性好。而溝下焊接方式是指先開挖管溝，再在管溝內完成管道的組對焊接。若采用溝下焊接，由于管溝內作業面狹小，使得管道組對焊接的工效大為降低，同時在管溝內作業，由于墜石或塌方的危險始終存在，使得施工的安全性也顯著下降。本文主要論述將平原地區溝上焊工藝應用到丘陵地段的管道施工中，以提高施工效率，保證管道施工的安全性。

關鍵詞： 長輸管道；埋地敷設； 溝上焊接；溝下焊接；施工效率

長輸管道在選線和設計時，一般會盡量避免穿越人口密集區和工業區，途經的地形地貌十分不確定，各種地形都有可能遇到，其中以平原，丘陵山區，水網這三種地形比較常見。在平原和水網地區，長輸管道施工時，普遍采用溝上焊的施工方式，但在遇到丘陵和山區時，多采用的方式是溝下焊的施工方式。這是由于在山區丘陵地帶施工時，管道在該地段內要隨著地形的頻繁起伏變化而不斷變化，增加了許多的變點和彎管，而這些彎管在下溝過程中彎點可能會變動，從而產生管道變形、管道起拱以及懸空的缺點，甚至出現管道無法下溝的情況。長輸管道施工在平原和丘陵地區采用溝上焊接然后下溝的施工工藝，能夠有效提高施工效率，降低安全風險。從測量的角度，先計算管道下溝的偏移量，指導管溝的開挖，保證管道下溝的質量，并就測量放線、布管、管溝開挖等工序的操作要點進行說明。

1 工藝原理

管道下溝實質就是管道的平移，將管道沿管溝方向平移到管溝內，若在直管段，平移時點位的變化對管道沒有影響；若管道上帶有彎管，則平移的過程中彎點也會平移，從而引起彎點的變化，將對下溝質量造成極大的影響。按照彎曲方向，管道在下溝過程中，沿下溝方向彎管可以分為水平彎，縱向彎和迭加彎（既有水平角又有縱向角變化）3 種，同時水平彎又分為內彎和外彎兩種；縱向彎也分為上彎和下彎2 種。下面就這幾種彎曲情況，在下溝過程中彎點變化情況逐一分析如下。

1.1 水平彎

1）彎點位移量，由于管道下溝時管線呈“S”形曲線平移到管溝內，在管線下溝后彎點往下溝方向之前伸展，伸展量為：

（1）

式中：L 為彎點位移量；H 為溝上管道與下溝后管道的距離，H2 = 管道與管溝中心線距離2 + 管溝的深度2 ；α為彎管的角度。

2） 內彎彎管角度變化，由于管道下溝時管線呈“S”形曲線，即管線一部分在管溝內，另一部分在管溝上，因此在A 點始終存在一個往管溝方向的力，可以簡化為以B 點為固定端的簡支梁模型，從該模型可以看出，這個力量使得彎管本身角度發生變化，其變化趨勢是使彎管角度減小，因此在下溝過程中，此彎管可能比原設計角度的彎管先到達管溝內，因此在管溝的內弧上應超挖一些，使管溝內弧減小，以利于管道下溝。

3） 外彎彎管角度變化，同內彎模型的分析，在下溝過程中，彎管角度減小，此彎管可能比原設計角度的彎管后到達管溝內，因此在管溝的外弧上應超挖一些，使管溝外弧加大，以利于管道下溝。

1.2 縱向彎

彎點位移量：由于管道下溝時管線的“S”形曲線一直保持不變，彎點的位移情況與S 線的弧長及管道平移的距離H 有關，可以將此S 形狀的一端看成固定端，另一端作平移，則彎點位移量L 為：

（2）

式中：L 為彎點位移量；H 為溝上管道與下溝后管道的距離，H2 = 管道與管溝中心線距離2 + 管溝的深度2 ；T為下溝時S 弧的長度。彎管角度變化：管線下溝后由于管道自重的影響，使得彎管角度減小，在管溝開挖過程中要注意在彎點處超挖，并在彎點上坡段管溝也要局部超挖形成圓滑過渡。

2 操作要點

管道采用溝上焊方式施工的主要工序：為了保證管道的下溝質量，確保管道與管溝的貼合性良好，要在下溝前的工序重點予以保證，主要工序有測量放線，布管，管溝開挖工序，只有這3 個工序做好后，才能為管道順利下溝創造良好條件，其他管道施工工序與常規施工方式相同。

2.1 測量工序

由于要事先考慮好管道的轉點及變坡點，因此測量工序極為重要的工序。在測量工序中要完成管道變坡點、彎點、布管表的制作，并在后續工作中嚴格按照執行。測 量前要進行作業帶清掃，根據業主提供的樁位定出作業帶邊線，然后用推土機或平地機將作業帶內清掃干凈，盡量去處作業帶內的土包和凹坑，然后進行管線測量，此工作要有專門的測量小組完成，一般有1個測量員，2個標尺手，1個測算員。其主要職責是對每個管段進行測量和編號，并且打樁標明它們在管線中的位置，此外還要計算彎管。

主要工作重點如下：

1）管段編號和測量：首先對全部管段進行編號，編號的原則可以按照kmxx /xx 方式進行，“/”前的數字表示具體的公里數，后面的數字表示該管段在該公里內的焊口順序號。

2） 打樁標明其在線路上的位置，在打樁時應注意使管段錯位半根管長，以有利于機組焊接施工。

3） 彎管計算與測量：在彎管測量時需要注意標尺置于變坡點的前方。角度計算：如果坡度是正的，且坡度前面切線角度減小，這樣就形成了上彎；或前面切線是更大的正坡度，則形成下彎。反之亦然，因此計算角度時，代數符號不同的相加，代數符號相同的相減，即“同號相減，異號相加”原則，形成該處的實際彎管角度，如果該處同時還存在著一個水平轉角，則形成了一個疊加彎，疊加彎的計算可以采用經驗公式為：最大角度+ 最小角度的三分之一。

4） 彎管測量完成以后，應根據測量成果完成布管表及彎管表，并注明彎管起彎點的具體位置。

2.2 布管工序

確定布管方案對彎管的數量和管溝開挖有很大的影響。管道布管是要嚴格按照布管表進行布管，如果該處的彎點確實不能通過改變彎管上的起彎點和適當加大開挖量來調整的話，應在該處預留短節來調整彎點的位置。

2.3 管溝開挖

管溝開挖工序對下溝質量也有很大的影響。在管溝開挖之前應先按照前述原理，對每一處彎管處標明開挖的位置，并打樁確定在有水平彎的地方，應將管溝適當加寬0.3～0.5m，并主要是加寬管溝與管道之間一側的管溝，并預先確定管道下溝后彎點的位置。在垂直彎管處，也要預先確定彎點的前移量，并在彎點處加深管溝0.3～0.5m，在彎臂處形成圓滑過渡，不能有凸臺，以免管道由于支點擱住管子使彎管不能就位。

3 結語

該工藝可以有效地發揮溝上組焊的效率，降低溝下焊接的安全風險。在國內外的長輸管道施工中采用此工藝取得了良好的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1] 陳均濤. 長輸管道工程關鍵工序質量影響因素及控制措施[J]. 石油工業技術監督， 2012， 28（5）：17-20.