浅谈大型管廊穿管施工方法

姬全州

（中国石油天然气第一建设有限公司，河南洛阳471023）

1 新颖的穿管施工方法

1.1 使用了移动小车作为穿管工具

外购成品移动小车作为穿管的主要工具，该移动小车具有自重小、承载能力大、移动顺畅、所需牵引力小等优点。小车分为3 t、5 t两种规格，每两个小车配对使用，可一次性进行多根管道的穿管施工，考虑小车的自身结构安全，使用两个5 t小车进行穿管施工时管道自重不应大于7 t。

1.2 选用了小车移动轨道

轨道选用规格为I20a的工字钢，工字钢之间使用连接板及螺栓进行连接；保证了管廊穿管过程中小车移动的安全，降低了小车移动的摩擦力，从而保证了穿管安全。

1.3 设计并应用了移动轨道安装方式

设计并应用了移动轨道的安装方式，实现小车移动轨道与管廊横梁的牢固连接，连接节点构件可重复使用，既保证了穿管安全，又取得了较好的经济效益。

2 适用范围

对于大型炼油化工装置，当装置中管廊上的管道布置较为密集、管道数量多、管廊长度较大时，可选用此方法进行管廊管道的穿管工作。

3 工艺原理

首先进行移动轨道的制作及安装工作，轨道通过固定螺栓及支撑槽钢与管道安装位置上方的横梁进行连接，轨道之间通过连接螺栓及连接钢板进行连接；在管廊的端面搭设脚手架穿管平台，从轨道的端面完成移动小车的安装工作，小车下部与手拉葫芦、钢丝绳扣等进行连接。

将需要穿管的钢管运输到管廊的穿管平台一侧，利用吊车将需要安装的钢管吊至穿管平台上方；使用移动小车底部的索具连接待安装钢管的重心位置，拉紧手拉葫芦，吊车回钩并退出作业；利用人力将移动小车牵拽至钢管安装位置的上方，操作手拉葫芦将钢管回放至安装位置的管廊横梁上，完成此钢管的穿管工作。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 轨道钢与管廊横梁之间的连接

管廊横梁通常为同一型号的H型钢，横梁的底表面标高基本相同，横梁之间的距离通常为3 m左右；轨道钢选用规格为I20a的工字钢，轨道钢长度方向垂直于横梁的长度方向布置，轨道钢设置于横梁的下部。轨道钢的上表面与横梁的下表面紧紧接触，在横梁的上方设置两根支撑槽钢（规格为10#），用以承担穿管过程中轨道所受的力；在每个与横梁接触位置的轨道钢上翼缘部位加工4个φ18的螺栓孔，在支撑槽钢的两端各加工2个φ18的螺栓孔，利用4根M16的特制长螺栓将轨道钢及支撑槽钢连接为一体，拧紧螺栓，将管廊横梁夹持在支撑槽钢与轨道钢之间，完成轨道钢与管廊横梁之间的连接。

4.2 各轨道钢之间的连接

各轨道钢之间通过连接板及连接螺栓进行连接，在轨道钢腹板的每端加工4个φ15的螺栓孔；每个轨道接头位置设置两块连接板，连接板的每端加工4个φ15的螺栓孔，使连接板的螺栓孔与轨道钢腹板上的螺栓孔位置相对应；使用8条M14的螺栓通过两块连接板将两根轨道钢连接为一体。在轨道钢接头位置的节点设置时，应尽量将连接板设置于轨道钢腹板的上半部分，以满足移动小车在轨道钢上移动的空间要求。

4.3 轨道钢在管廊端面的设置

轨道钢在管廊端面（即穿管平台的上方位置）设置时，使轨道钢长出管廊顶端横梁的距离为3 m，以保证吊车能够顺利将钢管吊至穿管起始位置，并完成移动小车下方索具与待穿钢管的连接工作。因为轨道钢材料为I20a的工字钢，抗弯性能较差，为防止在穿管起始位置轨道钢因承受较大弯矩而发生塑性变形，使用刚性斜撑完成轨道钢顶端与左右及上方横梁的刚性加固。

4.4 穿管平台及行走通道的搭设

为保证穿管工作安全、顺利进行，在管廊端搭设脚手架平台，作为穿管准备工作的操作平台；因使用该管廊穿管工法，移动小车与轨道之间的摩擦力较小，无须设置卷扬机进行移动小车的牵拽，避免了卷扬机跑绳反复卷进及倒出等繁琐的工序；实践证明，使用8名工人的拉力即可保证载重7 t的移动小车在轨道上顺利滑行。为保证移动小车的牵拽工作顺利完成，在管廊穿管横梁的上部靠近管廊立柱的位置搭设行走通道，供牵拽移动小车的操作工人行走使用。

4.5 穿管计划的排定

使用此方法进行整层管廊穿管施工时，排定合理的穿管计划至关重要。因为管廊钢管存在安装层不同、材质及规格型号区别、平面位置不同等诸多差异，使用该方法进行管廊穿管时，邻近位置的管道应尽量按照从左到右（或从右到左）的顺序依次进行穿管施工，以避免管廊穿管结束后出现管道位置错误，需重新倒换位置的情况。因此在穿管施工前，应将该管廊层所有的待穿钢管拉运至穿管平台附近，按照材质、规格进行分类摆放，并根据钢管在管廊的安装位置排定详细的穿管顺序及施工计划，然后严格按照计划进行管廊的穿管施工。

4.6 相关计算

4.6.1 轨道受力计算

轨道选用规格为I20a的工字钢，考虑1.6倍安全系数，材料的许用应力为[σ]=150 MPa，材料抗弯界面系数为W=237 cm3；四川石化乙烯装置管廊框架跨度为6 m，每个纵向跨中间位置设有一根横梁，轨道钢受力点间距实际为3 m，在穿管时两个移动小车共承担7 t载荷，按照单个移动小车载重3.5 t进行轨道受力计算；I20a轨道自重27.9 kg/m。

轨道中间位置因承重产生的最大弯矩M1=3.5t/2×9800N/t×3 m/2=25 725 N·m；轨道因自重产生的弯矩M2=27.9 kg/m×9.8 N/kg×32 m2/8=307 N·m。轨道最大的弯曲应力σ=（M1+M2）/W=109.8 MPa≤[σ]=150 MPa，满足强度要求。

4.6.2 固定螺栓计算

固定螺栓材质选用25#钢，材料的屈服强度σs=275 MPa，考虑1.6倍安全系数，材料的许用应力为[σ]=171 MPa。

单根螺栓承担的最大拉力F=3.5 t×9 800 N/t/4+27.9 kg/m×3 m×9.8 N/kg/4=8 780 N；M16螺栓的截面积为S=2 cm2。螺栓受到的拉应力σ=F/S=43.9 MPa≤[σ]=171 MPa，满足强度要求。

5 对比与总结

某炼化装置主管廊穿管使用该方法进行施工，总用时45天，其中包含拆装轨道小车时间；而根据以往的穿管施工经验，采用传统的托辊进行穿管施工，相同的工作量，3个主管廊穿管施工用时80～90天。

采用上述两种方法穿管施工，均须每天采用吊车配合，按每天使用一台25 t汽车吊进行考虑，采用轨道小车穿管施工，可节省35～45个吊车台班，25 t汽车吊按照1 800元/台班计，吊车台班费用至少节省63 000元。

采用移动小车进行穿管施工，需要起重工5人（地面配合吊车2人，穿管端指挥吊车1人，悬挂小车索具2人），力工4人（拉动小车），起重总人工225个，力工总人工180个；若采用传统托辊进行穿管进行施工，需要起重工8人（指挥卷扬机2人，地面配合吊车2人，钢管穿进托辊处2人，观察导向、整理卷扬机跑绳2人），卷扬机操作手2名，起重总人工640～720个，卷扬机操作手总人工160～180个。使用移动小车进行穿管施工用工数至少节省395个工日，按照200元/工日计算，人工费用至少节省79 000元。

由此可见，采用轨道小车进行穿管，可有效节省穿管施工时间，提高配合吊车的使用率，节约台班，并避免日后补漆等重复施工，从而有效节约了施工成本。