關于大直徑管道高壓線下安裝方法的研究

孔令臣 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況及選題背景

2018年以來，唐山市先后出臺《唐山市建設生態唐山實現綠色發展工作方案》《唐山市全域治水清水潤城工程工作方案》，致力于全面實施全域治水、清水潤城工程，其中引邱入城管線工程是唐山市環城水系提升改造綜合治理PPP工程重點項目之一。本項目自唐山市豐潤區邱莊水庫取水，途經多個鄉鎮，區域廣，難度大，管線全長36km，管道選用DN1400供水管道，管道類型包括螺旋鋼管和PCCP管，需穿越多個村莊，涉及多處高壓線下施工，根據《電力設施保護條例》（2019）、《建設工程安全生產管理條例》（2004）中對電力設施保護及工程安全生產的要求，高壓線下進行管線安裝施工過程中，由于安全距離不夠，高壓線附近存在高壓電場，危及人身安全，傳統的吊裝設備會對高壓線相關設施造成一定的破壞風險，嚴重威脅現場施工人員的人身安全，并可能會造成巨大經濟損失。

目前國內高壓線下施工大多使用門吊、鋼制梁等有固定安裝導軌的吊裝設備進行機械化PCCP管道安裝，例如張義偉等在《高壓線下鋼箱梁制作和安裝施工技術》一文中提出一種鋼箱梁的制作工藝及安裝工藝來實現高壓線下管道安裝，實現了高壓線下確保施工安全的施工工藝，齊靜在《用靜電屏蔽原理在高壓線下進行橋梁安裝》一文中提出在高壓線下利用靜電屏蔽的方式安裝下穿橋梁完成高壓線下管道安裝，該方法在安裝區域四周設置了金屬“網”，有效的隔離了高壓電波，郭恒等在實用新型專利《超高壓線下地鐵車站洞門模板及其快速安裝施工方法》提出一種洞門模板來實現高壓線下管道安裝,該裝置通過絕緣板完成施工區域與高壓線之間安全距離的方法。但上述方法均不適用于本工程施工范圍廣、管道重量大的施工特點，PCCP管道單節長6m，管徑DN1400，管道重6噸，且本工程穿越高壓線下施工段較多，綜上所述，本工程上述方法均不能滿足施工要求。

2.工藝對比與分析

傳統改進方法對高壓線下施工便道進行降土方處理，從而使吊裝設備達到可進行吊裝作業的安全高度，本項目高壓線下管道安裝涉及里程較分散，安裝固定設備耗時較長且不易搬運，上述提出的高壓線下施工工藝大多需要先行安裝導軌，再進行鋼梁安裝，方法安全系數高，但過于繁瑣。為節省工期方便運輸，本項目提出一種新型輔助安裝設備如圖1所示，可以避免吊裝設備在高壓線下施工，能在很小的成本代價下，極大地提高高壓線下管道安裝的安全性，同時保證安裝效率。

圖1 新型輔助裝置示意圖

為滿足高壓線下施工要求，提高高壓線下管道安裝安全性，本文提出的管道安裝施工的輔助設備為寧夏青龍管業股份有限公司與我部共同協商焊接安裝的簡易吊裝設備。本工程高壓線下管道均采用直徑DN1400長6m鋼筒混凝土套管，為滿足運輸管道要求，該吊裝設備主體結構為6m＊2m＊2m長方體形狀如圖2所示，在框架兩側焊接十字斜撐，增加該裝置兩側的承重壓力，防止兩側框架在運輸過程中發生彎曲，造成事故，在裝置頂部四角焊接橫向三角斜撐，防止水平方向框架發生彎曲，四腳分別焊接縱向滑輪，并安裝輪胎以保證水平方向移動。該設備在兩側及后方焊接加固，前進方向頂部焊接斜向鋼管對前進方向鋼梁進行加固，底部未焊接鋼管，以保證PCCP管道可正常穿入設備實現吊裝運輸。

圖2 新型輔助裝置示意圖

該吊裝運輸設備根據現場溝槽寬度、管道長度及管道重量設計，在溝槽內預先鋪設導軌，避免該設備在運輸過程中發生偏離。在現場安裝過程中，將管道置于空曠區域，將PCCP管道運輸至溝槽內，在運輸設備四角安裝手拉葫蘆將管道懸掛于設備，運用裝載機提供動力，將PCCP管道運輸至高壓線下溝槽處，通過手拉葫蘆微調間距及高度，進行安裝對口作業。

該輔助安裝設備極大的降低了高壓線下施工安全隱患，提高了高壓線下管道安裝效率，并可重復運用此安裝設備在本工程所有高壓線下進行管道安裝，成功解決了高壓線下普通吊裝設備限高的問題，同時相對降土方的方法，該設備安裝效率高，極大的縮短了安裝工期。在非高壓線下安裝PCCP管道履帶吊每天安裝25-30節，運用新型輔助安裝設備在高壓線下每天安裝15-20節，運用降土方達到高壓線下施工標準每天安裝5節左右，該輔助設備的運用相對降土方安裝管道同樣有高效安裝管道的優勢。

3.關鍵技術及展望

該輔助安裝設備的關鍵技術在于根據管道的長度、直徑以及管溝寬度設計的矩形設備，利用斜撐增加框架的承重能力，在保證安全施工的前提下可在溝槽內快速移動，從而達到提高安裝效率的目的。該安裝設備的設計理念基于大口徑管道安裝設備、預制梁板、預制井等運輸工具龍門吊，該輔助安裝設備將固定導軌改進成可自由移動的輪轂，在穩定的土基面上可自由移動；將其大型框架改為可在溝槽內自由移動的小型矩形框架，既減少了耗材又達到了運用標準。

該輔助安裝設備可運用于引邱入城管線工程全段涉及高壓線下管道安裝，該設備安裝工藝可根據不用管徑、不同長度的管道進行改造，運用于其他管道安裝施工中，在唐山市全域治水清水潤城縣區工程曹妃甸區工程灤河下游輸水干渠西延工程中，現場涉及多處頻繁穿越稻田地安裝施工，該區域剛壓線密布，可采用該設備進行高壓線下管道安裝。但坑塘地貌基底較軟，也含水量較大，可相應改造輪轂大小，完成泥濘基底靈活移動的目的，該設備方便運輸，操作簡單，且造價較低。運用降土方的方法每250米需耗資3萬元，而該輔助安裝設備造價為3萬元，本工程高壓線下施工里程約3公里，將節省很大一筆安裝費用，可作為高壓線下施工主要推廣設備。對于涉及長距離管道運輸，也可作為輔助安裝設備，方便運輸，安裝效率高。

4.結語

綜上所述，本工程使用輔助安裝設備的方法成本低、效率高、安全系數高，有效的解決了現場高壓線下管道安裝難度大、危險系數高的施工難題，相較于降低土方的方法極大的節約了成本，節省了工期，最終使引邱入城管線工程按期完成順利通水，得到了業主的一直好評，同時為本工程其他重點項目樹立了良好的榜樣，爭取了足夠的工期。同時唐山市是我國重要的鋼鐵生產基地，工業的發展造成當地水污染嚴重，各項指標嚴重超標，水環境的治理迫在眉睫，引邱入城管線工程的實施將為市區每日供應13萬方清潔的淡水資源。本工程的順利通水將造福于當地居民，緩解水資源污染嚴重的問題。