山区复杂地形运用索道安装大管径管道的工艺研究

陈晓亮 董拥梅

(山西宏厦建筑工程有限公司,山西 阳泉 045000)

山区复杂地形运用索道安装大管径管道的工艺研究

陈晓亮 董拥梅

(山西宏厦建筑工程有限公司,山西 阳泉 045000)

通过对比在复杂的山区地形中进行大管径管道施工中运用传统施工工艺，针对在山区施工中坡度较大、运管较重、作业条件艰难等问题，提出了运用索道安装、吊运、就位及对口等协同作业的一整套大直径管道的施工工艺，很大程度上节省了人工、成本、时间，而且对环境破坏相当小，更加有效地保证了安全和提高了作业效率，是一种值得推广的施工工艺。

山区复杂地形，运用索道，安装，大管径管道，工艺应用

随着我国经济持续快速发展，在基础设施建设中长距离大直径输水管道安装工程项目建设日益增多；如果这些管道工程穿越崇山峻岭地形，经常遇到坡度较大、多变且障碍多的情况，这样的地形多是复杂、场地狭窄而陡险的山区地形，而大直径管道则是自重较大的管道，在复杂的山区作业安装环境下施工，很大程度上影响到施工质量及施工安全，在此情况下，施工的关键和难点集中体现在如何安全地进行管材运输、管道就位和组对，这就成为公司施工生产中急于攻克和解决的难题。

1 施工现状分析

根据传统的运料方法通常采用骡马驮运、车辆运输、轻轨绞车运输等方式，这些方式的共同缺陷是都必须开辟临时道路，工作量大、工人劳动强度高、对当地植被环境损坏很大；而且对山区地形也有要求，必须是地形较为开阔，坡度较为平缓的，而对于坡度大于30°以上特别陡峭的山坡悬崖地形，“吊装机械设备沿线移动”“地面拖车运管—吊车布管”“绞车轨道运管—小车组对”“布料车吊运管—小车组对”等传统方法均行不通，可能会造成因管材自重过大或坡度过陡而滑脱的安全事故，因此，现运用多种索道组合成管道安装系统来解决以上大管径管道安装的难题。

2 山区复杂地形运用索道安装大管径管道的方案选择

2.1山区复杂地形大管径管道安装的施工要求

1)在制定施工方案时，要针对实际地形条件进行现场踏勘，管线安装要求认真研究，针对地形抓住关键环节制定出可操作的施工方案。

2)由于大直径管道自重很大，在大坡度等地形条件下，安装地点操作会受到很大限制，要求运输设备要有足够的运力、管节应能直接就位，且要有稳定可靠并便于操作的组对措施，以防止下滑造成安全事故。

3)在此复杂的地形环境中实现各种材料管道安装连续实现“运输→就位→组对”，只能选择索道安装工艺，要求索道能将管节吊运到安装点上方直接下降到安装位置，并在吊稳的状态下能使管节适当移动并配合对口器完成管节精确组对。

2.2工艺原理

运用索道安装大管径管道的工艺主要是结合特殊地形的障碍物和坡度、安装工艺要求必需的一节管节最大长度和重量以及施工质量和安全的要求，改进并设计出同时具备有管节吊运和升降两种功能的架空索道吊运系统，本系统是通过将承载索、牵引索、升降索、支撑架、控制装置、动力装置组成一套将管节“吊装、运输、就位、组对”等安装工序紧密有效地联系在一起的索道安装系统。其工作方法首先运用索道牵引装置吊运管节，然后运用索道升降装置配合自制千斤顶支撑台使管节直接就位并配合对口器实施组对，从而有效地解决了安装场地逼仄、陡峭、障碍多、没有回转场地等山岭地区特殊地形条件下大直径管道安装中的许多难题，且能有效地保证工程质量和安全生产，减少临时道路开辟、减少对环境的破坏，实现良好的经济效益和社会效益。

2.3工艺特点

1)适应复杂地形能力强：对安装地形和管径的适应性强；运用架空索道可以做到跨河越涧、翻山越岭，并能超越或避开地面一般建构物等障碍；该系统运力大而较平稳，能很好地解决一定长度与大重量管节运输困难之间的矛盾；在30°以上(小于45°)陡坡轨道运输重心不稳、运力受限而不可行的情况下，采用该工艺方法能很好地解决山区各种复杂地形条件下的材料运输和安装难题，显示出无可比拟的优点。

2)工艺简捷，易保证质量安全：安装设备为运用各种索道、支架及控制装置组合成一套系统，在吊索承重状态下组对操作，精确对准管道且有效防止管节自重下滑的危险，提高了安装的质量及操作的安全度，使安装工艺简化，减少了安全管理环节，大大降低了安全风险，十分有利于保证工程质量。

3)经济效益良好：其主要设备绞盘机，动力设备投入少，操作简单方便，节约大量人工，降低了工程措施费用，节省了时间，综合成本较低，经济效益显著提高。

4)社会环境保护显著：大直径管道安装是重要的基础设施工程，关系到日常生产生活，从方案选择之初就注重环境保护，施工中可大幅度减少临时道路的开辟，很少损害植被，十分有益于环境保护，社会环保效益显著。

3 工程实例应用

阳泉市娘子关供水二期一级泵站供水管道全长920 m，采用直径1.2 m螺旋钢管，每米重量0.6 t，沿着崇山峻岭明装敷设，沿线六次变坡，最大坡度42°，全部高差165 m，工程沿线附近存在多处高压线、泵房等障碍；人行道只有盘山台阶；管道沿线安装场地除管身位置外，只有2 m～3 m宽场地可资利用。全线没有可以直接进入工程安装点的公路可利用。经公司技术管理部门共同制定施工方案，确定采用索道安装施工。

3.1安装方案设计

为了使设计方案更合理并满足实际安装需要，设计人员应提前和安装技术人员进行充分研究，确定索道系统的主要技术参数和计算条件，要求索道由牵引索、升降索、承载索通过支撑架、控制装置及动力装置组装成单程往复式架空索道。承载索要基本上沿着管道设计安装中心线布置，可完成管节全线运输、随地升降、适当微调后就位组对的功能。

设计方案如图1所示，经过设计计算确定各种索道装置的要求参数如下：

1)索道型式：单程往复式架空索道;

2)档距：一般为400 m～600 m，最大不超过600 m；

3)高差角：高差角在30°～45°以下，最大不超过45°；

4)运载能力：为了保证在陡坡等特殊地点安装的操作安全，管节长度需结合安装工艺确定；最大运载能力不超过2 t，管节最长不宜超过6 m；

5)运行速度：运行最大速度控制在1 m/s～1.5 m/s；

6)承载索：采用φ22～φ28钢芯钢丝绳(6×19股)，通过计算最终确定，根据架空索道工程技术规范，建议安全系数取4；

7)支撑架：可采用型钢门架或格构式抱杆，其高、宽需满足运管需要并通过结构计算最终确定；一般可选择格构式角钢抱杆断面和型钢组合断面。一般格构式抱杆高度在6 m～9 m，根开在4 m～6 m，断面不小于360×360；型钢门架高度在6 m～9 m，跨度在3 m～4 m，立柱断面不小于2根25号工字钢；支撑架正常状态下主要承受轴向压力，为了保证侧向稳定，需要四角对称设置缆风绳。支撑架立柱要埋置在坚实的岩石上1.0 m深，当为土质时需打混凝土垫层并垫以钢板；缆风绳地锚不小于3 t,有效埋深不小于1.5 m,并要安装3 t手扳葫芦调节其松紧度；

8)牵引动力：通常采用“821”绞盘机1台(5 t)；

9)牵引索：通常选用φ15.5～φ22普通钢丝绳(6×19股)，通过计算确定，建议安全系数取4.5；

10)升降索：通常选用φ15.5～φ22普通钢丝绳(6×19股)，通过计算确定，建议安全系数取5.0；

11)承载索主地锚：索道承载索上下端设置7 t～10 t埋地水平主地锚，通过计算确定；

12)计算条件：一般不考虑覆冰影响、温度变化的影响和风力的作用。

3.2工程实施

1)实施流程。

架空索道安装→索道系统验收→索道系统调试→加载调试→管节绑扎→管节运输→管节就位→管节组对→管节安装→安装完成后试验。

2)实施操作注意点。

a.索道工程所用的设备、材料、器具均要采用符合质量标准的合格产品，其技术性能必须符合设计要求。

b.索道系统安装调试合格后，要组织有关人员进行严格的质量安全验收，并监督实施载荷检验，当确认整个系统达到设计要求并满足施工工艺要求后方准使用。

c.严格落实索道运行管理措施，确保正常运行；在正式施工前，要组织安装人员进行现场配合演练，达到运输、降落、就位、对口操作协调动作。

d.管道安装工程的关键工种如焊工、铆工、管工均要身体健康、技术精湛、经验丰富；项目部要经过对其实际操作考核后，择优选择能充分胜任工程对象的专业技工来承担施工任务，鼓励和稳定关键岗位操作人员。

e.管道安装要用经纬仪放线、复线，用手头小型仪器随时校核；各种计量检测仪器都要按照规定校检并在有效期内使用。

f.安装过程中，要随时检查和矫正，将各种误差控制在标准允许范围之内。

g.在施工和堆料中，任何时候都不得直接撞击管道基础预埋件和已安装的管道，不得在其上堆置重物，不得利用其做地锚。

h.在管道安装的对口微调等操作过程中，要注意保护管道的防腐；已经破坏的防腐，必须按照要求进行认真修补。

i.焊接作业，不得随意损伤管道，不得随意在管道上焊接物件。

j.在管道安装过程中，为防止从上口掉落物品和杂物进入管道内，在安装各项操作时要特别注意；如果已经落入东西，要尽快清扫出来；在安装管道临时中断的地方，管道上口要用布料封闭起来。

4 结语

管道安装工程包括供水管道敷设工程、瓦斯管道敷设工程等，这些工程大部分都颁布在较为复杂的山区地形，对我们日常的施工提出了技术课题。本文则是通过运用索道架空系统将各种功能的索具组合成索道系统，从而实现在复杂地形中对管道的运输、就位、组对、安装等工艺协同作业，用一套系统很好地完成了管道安装施工，大大节省了成本、人工、时间，并有效地保护了环境，同时经济效益和社会效益特别显著，是我们应该大力推广的一种较为先进的管道安装施工工艺。

[1] GB 50127—2007,架空索道工程技术规范[S].

[2] GB 50017—2014,钢结构设计规范[S].

[3] 施工组织设计手册[Z].

Studyonthetechniquesofapplyingcableforinstallinglarge-diameterpipelineincomplicatedmountainoustopography

ChenXiaoliangDongYongmei

(ShanxiHongshaBuildingEngineeringCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

Through comparing traditional construction technologies applied in large-diameter pipeline construction under complicated mountainous topography, in light of mountainous construction problems including larger slope degree, heavy pipe transportation and difficult working conditions, puts forward a set of large-diameter pipeline construction technology including applying cable installation, hoisting, taking the place and pairing-assistance and so on. In this way, it not only saves labor force, cost and time, but also has little damage upon environment. Furthermore, it more effectively guarantees the safety and improves working efficiency, which is worth promoting the kind of construction technology.

complicated mountainous topography, applying cable, installation, large-diameter pipeline, technological application

1009-6825(2017)32-0075-02

2017-09-04

陈晓亮(1969- ),男，工程师; 董拥梅(1975- ),女，高级工程师

TU990.3

A