引黄入焦穿沁工程拖管二次对接施工技术

王书宁，张建国，刘玉新

（1.焦作市黄河华龙工程有限公司，河南焦作454000；2.河南昊森水利建筑工程有限公司，河南焦作454000）

引黄入焦穿沁工程拖管二次对接施工技术

王书宁1，张建国2，刘玉新1

（1.焦作市黄河华龙工程有限公司，河南焦作454000；2.河南昊森水利建筑工程有限公司，河南焦作454000）

河南焦作沁北引黄灌溉工程穿沁倒虹吸项目采用大型定向钻穿越沁河及其堤防。受地形限制，拖管施工需进行二次对接。分析了拖管的施工方案，探讨了二次对接的施工流程、人员和机械准备、吊车吊管入沟、修筑管墩排浆和工作坑、粗略对位停机、对接设备就位、钻机拖管对口、焊接钢管等工艺。

引黄入焦；穿沁工程；拖管施工；二次对接

1 工程概况

1.1 穿越情况

河南焦作沁北引黄灌溉工程是以灌溉为主，兼顾区域生态景观的多目标、多功能于一体的供水工程、民生工程。穿沁倒虹吸工程为沁北引黄灌区工程的一个重要工程项目，也是施工技术难点最大的一个项目。沁河倒虹吸压力钢管呈双线布置，两管间距为15m，管身总长度为1 827m。压力管管身采用L485直缝埋弧焊钢管，外径为1 016mm，管壁厚20.6 mm。倒虹吸管建基面最大埋深为河床下约33.5m。

沁河倒虹吸管道穿越沁河及堤防采用大型定向钻，定向钻敷设长度为1 750 m。定向钻入土点位于沁河左堤外，距大堤外坡脚370m，入土点高程为97.00 m，入土角为8°，进口曲线段圆弧半径为1 600 m（大于1 500D）。在沁河左堤下，管顶距大堤坡脚底面33m。管道水平段长1 074.32m，管顶高程为67.508m。定向钻出土点位于沁河右堤外，距大堤外坡脚290m，出土点高程为98.00m，出土角为7°，出口曲线段圆弧半径为1600m（大于1 500D）。在沁河右堤下，管顶距大堤坡脚底面32.5m。

1.2 工程地质概况

工程区地质自上而下分为5层，第一层为粉细沙，黄褐色夹亚沙土薄层，松散，层底标高为71.9，层底深度约5m；第二层为中沙，褐色含少量砾石，层底标高为70.4，层底深度约6.5m；第三层为粗沙，黄褐色，含少量砾石，层底标高为71.9，层底深度约5m；第四层为黏土，黄色夹杂灰绿色，含黑色铁锰结合及姜结石，姜结石含量局部密集，硬塑，层底标高为59.9，层底深度约17m；第五层为黏土，灰绿色夹杂黄色、棕红色，含黑色铁锰结核及姜结石，坚硬，层底标高约59.9，层底深度约17m。

2 拖管施工方案

2.1 拖管管沟设计

该工程拖管管沟线路规划时，为了最大限度地避开各种坟地、变压器、井、建筑物等，最终开挖管沟的长度不能满足钢管总长的施工，需要二次对接。该工程为双管线施工，管线线路从入土点处向南开挖双管沟，在280m处汇合后，向南开挖成单管沟，单管沟长度为1 280m，再向南由于为马家坟，所以管沟总体长度为1 560m（包含发送沟100m）。开挖管沟的长度只能铺设钢管1 450m，管沟的长度不能满足钢管1 750m的长度，钢管必须二次对接，二次对接的钢管长度为300m。根据地形、施工等因素，选定在管沟1 100m处顺着管沟轴线西边再开挖一个300m长的浅管沟，用于放置二次对接的300m钢管。拖管施工中，拖到1 100m处进行钢管的二次对接。

2.2 钢管摆放

东线钢管从双管沟的东线管沟100m处开始摆放，然后向南到单管沟，摆放东线钢管1 450m。东线的300m钢管摆放在浅管沟内。东线钢管只需一次对接，二次对接钢管是从管沟1 100m至1 400m处的300m钢管。

西线钢管从双管沟的西线管沟100m处岸上顺着向南摆放至1 100m处。在1 100m处的浅管沟岸上，与平行东线对接钢管继续摆放300m。跳过浅管沟后，继续向南摆放至1 450m。在管沟1 000m处向西再征长350m、宽8m的占地，摆放西线准备二次对接的钢管。西线钢管需要两次焊接，第一次焊接为东线钢管拖进后，将预留的350m钢管进行分节连接焊接，保证西线钢管的1 450m长度；第二次焊接为西线钢管的二次对接。

2.3 钢管施工方案

东线钢管在管沟向南900m处的防腐厂加工好后，运到管沟处，用吊车将其放置于主管沟内，一节一节地排放（一节为12m）。然后，进行组对焊接。西线钢管从防腐厂运到管沟旁，用吊车吊到主管沟岸边，在岸边一节一节组对焊接至1 100m。向南的350m钢管和浅管沟岸旁需要二次对接的300m钢管进行四节四节组对焊接。东线钢管拖完后，将西线后350m的钢管吊入管沟，进行组对焊接，保证西线第一节1 450m长的钢管。全部焊接完成后，西线钢管开始第二次对接。

3 二次对接施工技术

水平定向钻拖管中进行二次对接是制约水平定向钻施工的一个重要环节。二次对接时间的长短决定着定向钻是否能成功拖管。对接时间过长，可能会造成钢管在钻好的孔道内被淤沙淤积住，从而使钢管被抱死。若抱死的程度较大，超过定向钻拖管的最大拉力，则造成钢管拖拉不动［1～2］。

3.1 施工流程

穿沁倒虹吸工程拖管二次对接施工工艺流程如图1所示。

图1 二次对接施工工艺流程Fig.1 Construction process of second docking

3.2 人员和机械准备

人员和机械的准备也是二次对接成功的一个关键。本工程人员设置为：总指挥1人，指挥吊车1人，指挥焊接、挖掘等其他机械1人，施工人员4人，高级焊工3人。所需设备包括：起重机5台、挖掘机2辆、焊机4台（1台备用）、泥浆泵1台、割口设备1套、机动车1辆等。

3.3 吊车吊管入沟

钢管开始拖进时，5台起重机全部到位。由吊车指挥人员按照吊机的工作距离分布好5台起重机，由南向北，循序将300m钢管安全拖入主管沟。

3.4 修筑管墩排浆

在对接处前后20m处修筑支墩。用挖掘机挖土堆放在西线钢管的两侧和底部，将管沟内泥浆全部断开，形成对接处出现40m长的管沟坑。然后，用泥浆泵将此管沟坑的泥浆全部抽出，至主管沟内。

3.5 修筑工作坑

管沟坑内的泥浆抽完后，用挖掘机在钢管二次对接处顺着西线钢管开挖一个长5m、宽3m的工作坑。钢管地面离工作坑底部50 cm。工作坑必须保证干燥，施工人员能进行割口、焊接等施工。

3.6 粗略对位停机

吊车吊管只剩对接处的3节钢管时，修筑好工作坑。钢管拖进至对接口时，由总指挥指挥定向钻拖动钢管尾端至二次对接300m钢管的前端交错50 cm处，定向钻停机，停止拖进。

3.7 停机割口修口

用割口设备对两个需要对接的钢管端头处的封头进行切割，并修出坡口。对钢管端头进行打磨处理，为二次对接做准备。

3.8 对接设备就位

在处理焊口的同时，两台挖掘机停在对接处管沟的两侧，两辆吊车分别在两个管墩处将钢管用吊带吊好。焊接设备、隔板、照明设施连接，准备齐全，等待割口结束后，准备开始精确对接。

3.9 钻机拖管对口［3］

焊口修好，对接设备就位，总指挥通知定向钻机开始拖管。吊车吊动钢管紧密配合定向钻的拖进，南北岸通讯畅通，保证拖管速度为1 cm的微移，致使钢管两个端口严密对口。

3.10 吊车、挖掘机精确调整就位

钢管两个端口严密对口后，总指挥对焊口的轴向、横向进行检查。

检查合格后，挖掘机将钢管轴向压正，吊车配合，通知钻机进行微量拖进，保证焊缝间隙。然后，通过挖掘机和吊车来回调动钢管，保证焊缝间隙均匀和强度满足要求。

3.11 焊接钢管，防腐处理

钢管精密对接后，先进行氩弧焊局部打底，将钢管固定好后，开始氩弧焊全部打底焊接。焊接完成后，挖掘机和吊车可以撤离现场，开始对二次焊接处进行防腐处理。

3.12 二次对接完成，开始拖管

钢管二次对接焊接防腐完成后，定向钻开钻，开始拖管，直至将焊好的钢管全部拖到钻好的孔道内。

4 结语

在引黄入焦穿沁工程中，拖管成功关系着整个工程的成功。钢管二次对接是拖管施工中的一个至关重要的项目。二次对接施工时间尤为重要，如果二次对接耽误时间过长，就可能造成钢管在孔道内抱死，以至于整个工程的失败。该工程钢管二次对接由于总体安排有序，人员指挥得当，多处工序的不同工种衔接合理，南北岸的相互配合较好，顺利地完成了工程施工。

［1］刘刚，徐舟，罗京新.定向钻穿越回拖管道径向变形原因分析［J］.油气储运，2008，27（04）：60－61.

［2］尚仲虎，徐大荣，杨海滨.定向钻穿越管道回拖抱管原因分析及处理［J］.长江大学学报：自然科学版，2013（26）：152－153.

［3］肖守金，刘永松，武尚.水平定向钻铺管过程中回拖力计算方法的改进［J］.油气储运，2013（3）：309－312.

[责任编辑 杨明庆]

TV671

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10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2016.03.003

2015-06-10

王书宁（1976－），男，河南滑县人，工程师，主要从事水利水电工程施工。