大口徑長(zhǎng)輸管道施工技術(shù)

大口徑長(zhǎng)輸管道施工技術(shù)

20世紀(jì)60年代，管道長(zhǎng)距離技術(shù)在中國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。西氣東輸管線(xiàn)南方部分位于水網(wǎng)密集的長(zhǎng)江以南,尤其是蘇南、上海地區(qū),大口徑長(zhǎng)輸管道水網(wǎng)施工在國(guó)際管道施工領(lǐng)域來(lái)說(shuō)還是一個(gè)新的課題,沒(méi)有類(lèi)似管道在水網(wǎng)施工的經(jīng)驗(yàn)可參考。為此,對(duì)大口徑長(zhǎng)輸管道在江南水網(wǎng)地區(qū)的施工技術(shù)進(jìn)行了探索。1管道水網(wǎng)運(yùn)輸技術(shù)1.1分層夯實(shí)、方木加墊無(wú)墩便橋橋面由6塊公路棧橋梁節(jié)連接組成,每塊長(zhǎng)12.45m、寬0.7m、重2541kg。在架橋前,采用D60推土機(jī)將入橋端架橋處河兩岸推平、壓實(shí)6m×5m范圍,用蛙式夯進(jìn)行分層夯實(shí),最后采用方木加墊(方木加墊高度為0.5m)。梁基建設(shè)完成后,35t汽車(chē)吊站在入橋端一側(cè)將2組工字梁聯(lián)組式橋面吊放至兩端的梁基上,達(dá)到要求后,入橋梁端鋪設(shè)防沉板,可滿(mǎn)足吊管機(jī)、移動(dòng)電站、挖溝機(jī)等爬行設(shè)備通行。1.2集輸水泵、浮箱及浮箱首先由潛水員下水探明河底狀況,如河底的平整度較差,需對(duì)河底用駁船裝載中砂進(jìn)行找平,以達(dá)到平整度要求。沉箱采用多用途浮箱(5m×2.5m×1.5m,重3t)。并在箱體兩側(cè)安裝進(jìn)水、排水管(進(jìn)、排水管采用?60×3.5無(wú)縫鋼管,總計(jì)20m),進(jìn)、排水管上安裝閘閥(J41H-16CDN50,共計(jì)6個(gè)),閘閥高出水面1.5m。先將浮箱吊至河中的指定位置后,用DN100潛水泵通過(guò)浮箱進(jìn)水口向浮箱內(nèi)注入河水,使浮箱慢慢沉入河底。若河水較深需疊加浮箱,浮箱之間用16mm膠皮墊隔,并用螺栓將浮箱連接起來(lái)。使浮箱高出水面1m左右(浮箱承載力90t以上)。浮箱安裝完畢后,為固定浮箱防止浮箱承重后發(fā)生傾斜,采用40t履帶吊在浮箱兩側(cè)施打抗滑樁,然后將公路棧橋梁節(jié)橋板吊搭在浮箱、梁基上,采用專(zhuān)用連接配件將橋板間的橫向、縱向牢固連接起來(lái)。1.3汽車(chē)航道系纜吊裝汽車(chē)渡船主要由標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)和渡輪構(gòu)成,上面鋪設(shè)有車(chē)道梁、跳板梁,甲板上安裝有錨機(jī)、帶纜樁、扁擔(dān)梁、吊桿、滑車(chē)組等設(shè)備配件。渡船碼頭修建完成后,在拉運(yùn)施工設(shè)備、管材的車(chē)輛裝船前,汽車(chē)渡船系纜在靠船碼頭處,啟動(dòng)2臺(tái)錨機(jī)將跳板梁放下,車(chē)輛通過(guò)跳板梁行至渡船上。由機(jī)動(dòng)舟牽引或頂推汽車(chē)渡船航行至目的地的靠船碼頭處。車(chē)輛登岸前,將渡輪系纜、放下跳板梁。汽車(chē)渡船可通過(guò)互相連通的通航河流轉(zhuǎn)場(chǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)。1.4道弧型裝置設(shè)計(jì)方案制作專(zhuān)用輪拉管車(chē)架,以拖拉機(jī)為牽引動(dòng)力。拉管車(chē)架上設(shè)有兩道弧型裝置,在裝置內(nèi)墊δ=26mm膠皮,確保管件防腐層不受損害,同時(shí)采用8根Dolezych超強(qiáng)帶對(duì)管材固定。管材在作業(yè)帶的運(yùn)輸則采用了履帶牽引車(chē)牽引濕地運(yùn)管撬布管的方法。2管道技術(shù)2.1水下開(kāi)挖溝、浮游沉管穿越河流技術(shù)2.1.1管段抗靜力大口徑管道穿越通航河流時(shí),需對(duì)大口徑管道的漂浮進(jìn)行可行性分析。以西氣東輸?shù)拇罂趶焦艿罏槔?管段自重(按最大壁厚管材計(jì)算)6224.4N,管段自身浮力7941N;管段浮力-自重=1716.6N,故將管段兩端封閉后,即可較易的進(jìn)行拖浮就位。2.1.2重塊的安裝設(shè)備一般長(zhǎng)輸管道工程中要求管道穿越河流加壓重塊穩(wěn)管,故浮箱組除應(yīng)具有承載水下挖溝設(shè)備(長(zhǎng)臂單斗挖掘機(jī))外,還應(yīng)能承載壓重塊的安裝設(shè)備——40000kg履帶吊(40000kg履帶吊總質(zhì)量約55000kg)。綜合考慮施工設(shè)備水上作業(yè)的穩(wěn)定性后通過(guò)計(jì)算,確定承載單斗挖掘機(jī)、履帶吊的浮箱組參數(shù)如:浮箱共計(jì)3個(gè),單個(gè)浮箱的尺寸為12m×5m×1.5m。挖泥裝置作業(yè)時(shí)需要固定、移動(dòng)。所以需要裝備部分附件以完善其功能,裝置抗滑樁以便挖泥裝置作業(yè)時(shí)在水中的固定,裝置系纜樁以便作業(yè)移動(dòng)。2.1.3施工工藝1管道安裝管段、管道先在作業(yè)帶上完成穿越管段的對(duì)口、焊接、無(wú)損檢測(cè)、試壓及防腐補(bǔ)口工作,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求,然后采用實(shí)驗(yàn)合格的打壓頭將預(yù)制管段兩頭封死,并在管段兩端安裝進(jìn)、排水閥(連接閥門(mén)的鋼管每根長(zhǎng)度為3m)。浮箱組裝完成后,將4個(gè)15t系纜樁安裝在浮箱組四角,將4組抗滑樁(?245mm×20mm鋼管、長(zhǎng)12m)安裝在浮箱組的兩側(cè)。2挖泥裝置深挖挖泥裝置挖溝時(shí)依據(jù)標(biāo)志桿通過(guò)在其間開(kāi)挖,開(kāi)挖方式采用向后倒退方式,從一邊逐漸挖到另一邊,挖完后在從另一邊挖回來(lái),連續(xù)一次挖成,以保證整體穿越深度滿(mǎn)足要求。挖泥裝置挖溝作業(yè)時(shí),首先采用單斗挖掘機(jī)將四根抗滑樁打入泥中,將挖泥裝置固定。挖泥裝置移動(dòng)時(shí),利用單斗挖掘機(jī)將抗滑樁拔除泥面,并采用抗滑樁銷(xiāo)子將抗滑樁固定后,采用岸上的機(jī)械或小型船舶牽引完成。單斗挖出的污泥靠近岸邊開(kāi)挖時(shí),污泥直接放至岸上的污泥堆放區(qū);當(dāng)挖泥裝置行進(jìn)離開(kāi)岸邊較遠(yuǎn)時(shí),挖出的污泥放入挖泥裝置上單斗后側(cè)的污泥臨時(shí)堆放區(qū)(在單斗后側(cè)的浮箱上利用鋼板作成污泥圍攔,用作污泥臨時(shí)堆放區(qū))或由小型泥駁將挖出的河泥送至岸上的污泥堆放區(qū)。3漂浮管段安裝河底管溝開(kāi)挖的同時(shí),將河底管溝兩側(cè)的彎管處(或放坡處)的管溝利用單斗挖掘機(jī)預(yù)先挖出。并在預(yù)制完的管段的一側(cè)管溝開(kāi)挖處采用單斗挖掘機(jī)挖一條漂浮發(fā)送管溝,發(fā)送管溝成型后,采用DN100潛水泵自河內(nèi)向溝內(nèi)灌水。并采用2臺(tái)40t吊管機(jī)將預(yù)制管段吊入發(fā)送管溝內(nèi),管段進(jìn)入發(fā)送管溝內(nèi)后,管段兩側(cè)的彎管處采用吊管機(jī)吊扶,開(kāi)始漂管操作,小型船舶將已固定在預(yù)制管段上的漂浮纜拖至河對(duì)岸后連接在對(duì)岸的施工機(jī)械(如D60推土機(jī)等)上,由施工機(jī)械牽引漂浮管段就位。管段漂浮前,還需在河水下游管溝側(cè)施打兩根定位樁(?245mm×20mm鋼管,長(zhǎng)6m),防止管段漂浮時(shí)受水流沖擊發(fā)生偏移。管段漂浮到位后用水泵通過(guò)管端的進(jìn)水口向管內(nèi)充入潔凈水,使預(yù)制管段慢慢下沉,在水中按設(shè)計(jì)就位。4重塊的吊裝和回填管段沉降后測(cè)量管道標(biāo)高,達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,利用浮箱組載40t履帶吊吊裝馬鞍型壓重塊逐個(gè)安裝在就位的管段上(重塊安裝前,將重塊與管道之間的橡膠皮與重塊粘結(jié)牢固,防止重塊吊裝過(guò)程中膠皮脫落。)重塊吊裝就位時(shí),潛水員配合水下扶正。然后進(jìn)行管溝回填:將岸邊涼曬好的河泥運(yùn)至河內(nèi)進(jìn)行管溝回填?；靥钸^(guò)程中,由測(cè)量人員跟蹤測(cè)量,確保回填的質(zhì)量。管溝回填完后在管道兩端適當(dāng)位置圍小堰并露出管頭,為以后連頭做準(zhǔn)備。管溝回填完后,先采用空氣壓縮機(jī)吹掃管段內(nèi)的積水,待積水大量排出后,在管段兩端安裝臨時(shí)清管裝置,利用空壓機(jī)推動(dòng)四皮碗式清管器,清除管段內(nèi)積水。2.2鋼板切割工藝2.2.1錘施鋼板樁施工用浮箱拼裝成泊載體,40t履帶吊固定在泊載體上,帶震動(dòng)樁錘進(jìn)行鋼板樁施工。二排鋼板樁寬度為作業(yè)帶寬度。鋼板樁圍堰后,進(jìn)行作業(yè)帶排水、清淤等工作,采取措施加強(qiáng)河底的承載力,達(dá)到設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)要求,然后進(jìn)行穿越段施工連頭,完成河流穿越施工。2.2.2河岸打樁施工根據(jù)管位測(cè)量放線(xiàn)后,用40t履帶吊帶45KW打樁錘,沿鋼板樁打樁邊線(xiàn)在河流中施打鋼板樁。穿越寬度較窄的河流打樁時(shí),40t履帶吊站在河岸進(jìn)行打樁施工;穿越寬度較寬的河流打樁時(shí),將履帶吊固定在泊載體上進(jìn)行打樁。打樁機(jī)的電源由安放在河流岸邊的64KW的焊接電站供給。鋼板樁施工完畢后,采用40t履帶吊配合沿每排鋼板樁內(nèi)側(cè)緊貼鋼板樁每隔3m施打一根板樁支護(hù)樁(?159mm×6mm鋼管,長(zhǎng)10m,入泥6m),打樁方式同鋼板樁打樁方式。鋼板樁加固以后,按照抽水、清淤、鋪設(shè)鋼板、開(kāi)挖管溝、管段預(yù)制、回拖就位、回填的先后順序?qū)⒐艿朗┕ね戤叀?管道連接技術(shù)3.1管道下溝技術(shù)依據(jù)《西氣東輸管道工程線(xiàn)路工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》Q(chēng)/SYXQ1-2002中15.1.12條的“起吊點(diǎn)距離管道環(huán)焊縫距離不應(yīng)小于2m,起吊高度以1m為宜,起吊點(diǎn)間距不應(yīng)超過(guò)26m”的要求,提出了假定先每間隔26m預(yù)留支撐土墻后進(jìn)行管溝開(kāi)挖,然后將管道位移至管溝上方的支撐土墻上,最后采用單斗挖掘機(jī)從管道兩側(cè)進(jìn)行支撐土墻的開(kāi)挖、實(shí)現(xiàn)管道依靠自重落入溝內(nèi)的“二次開(kāi)挖、機(jī)械沉管法”管道下溝技術(shù)。該方式下溝的基本原理是利用管道的自重來(lái)實(shí)現(xiàn)管道自然落入溝底。該方式如用于X70鋼級(jí)的?1016mm的大口徑管道,管道在下落過(guò)程中的應(yīng)力變化是否滿(mǎn)足要求、會(huì)不會(huì)出現(xiàn)斷裂是該技術(shù)的核心問(wèn)題。為此繪制了?1016mm管道在下落過(guò)程中不同階段的模擬圖,并利用管道應(yīng)力分析軟件AUTOPIPE6.0進(jìn)行了分析計(jì)算。分析結(jié)果管道下溝過(guò)程中應(yīng)力滿(mǎn)足要求。3.2施工工藝1起吊點(diǎn)間距和土墻厚度管溝一次開(kāi)挖指的是管溝開(kāi)挖時(shí)進(jìn)行分段開(kāi)挖,非連續(xù)性開(kāi)挖。既管溝開(kāi)挖每間隔26m預(yù)留支撐土墻(26m的間隔依據(jù)Q/SYXQ1-2002中15.1.12條的起吊點(diǎn)距離管道環(huán)焊縫距離不應(yīng)小于2m,起吊高度以1m為宜,起吊點(diǎn)間距不應(yīng)超過(guò)26m確定)。土墻上頂寬度為1m,坡比為1∶0.67。管溝溝底的寬度根據(jù)規(guī)范要求確定為1.53m。管溝開(kāi)挖時(shí),棄土堆置在施工作業(yè)帶的西側(cè),堆土距溝邊不小于1m,將表層耕作土和中下層土分別堆放,表層土靠近邊界線(xiàn),下層土靠近管溝。當(dāng)穿越電(光)纜、地下管道等地下設(shè)施時(shí),兩側(cè)3m范圍內(nèi)采用人工開(kāi)挖,穿越間距符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。2預(yù)留支撐土墻采用2-3臺(tái)吊管機(jī)(吊管機(jī)的布置間距為26m)將管道稍稍吊起平移至管溝上方、放置在預(yù)留支撐土墻上。為防止管道下溝后管內(nèi)進(jìn)水,在下溝管段的兩端焊接臨時(shí)盲板。3開(kāi)挖管道的開(kāi)挖與長(zhǎng)度管溝二次開(kāi)挖特指管段移管就位后,對(duì)管段下支撐土墻的開(kāi)挖。用2臺(tái)單斗挖掘機(jī)分別在