黄土塬段输煤管道沉管法施工技术

朱方亮

(中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，湖北 武汉 430064)

0 引 言

神渭管道输煤项目全长约727 km，途径4市18县(区)，是世界最长、全国唯一的长距离管道输煤项目。延安段线路六标段工程范围位于宜川县境内，其中黄土塬苹果林段长度约40 km，在与宜川县政府协调管道施工作业带临时征地时，当地政府着重强调要最大限度保护成年苹果树，尽可能降低对果农的影响，并最终确定果园地段作业带征地宽度不得超过10 m。但在施工过程中，为了避免与果农产生纠纷，人员及机械还需要时刻注意对两侧侵入临时用地的果树树冠的进行避让，因此，实际可利用的施工作业带宽度甚至不足8 m宽。由此，线路六标段宜川县苹果林地范围内无法采取常规的管道焊接及下沟方法。

1 施工技术的选择

施工作业带受限，要确保管道建设的顺利开展，首先考虑到的是采取沟下焊接的施工工艺，但线路六标段果园地段管道范围长，累计长约40 km，沟下焊施工工艺焊接、防腐作业均在管沟内操作，作业空间受限，较沟上焊施工工艺，存在施工质量保证系数下降，施工效率降低，且施工周期变长等一系列问题。

黄土塬果树林范围内地势平坦，管道埋深不大，平均埋深在2.1 m左右，根据地勘结论，区域地层为黄土状粉土，土、石等级为Ⅱ级，层厚：2.20～11.00 m，土质颗粒小，对管道外防腐层安全影响较小。沉管法施工工艺采用沟上组对焊接，焊接速度快，质量容易保证，并且沉管下沟已经在众多水网、沙漠地带，甚至在中缅油气管道硬质土地段均取得了成功。因此，为提高建设效率，保证工程质量，缩短建设周期，经业主、EPC、监理及施工单位多次会议研究讨论，最终确定线路六标段宜川苹果园段采用沉管法施工工艺。

2 具体施工技术阐述

2.1 施工技术要求

(1)施工准备

①施工前应开展技术交底，让施工人员都熟悉沉管法施工的各个工序，并掌握每道工序的关键质量控制点。

②根据现场实际情况编制切实可行的应急预案，并贯彻到每位参加施工的员工，开工前针对各项应急预案进行演练，使每位员工都能够熟练掌握应急流程，确保现场施工安全。

③对所有参与施工的机械设备进行一次全面的检查，确保所有施工机械性能完好，没有跑、冒、滴、漏现象发生。

(2)测量放线

①按照沉管法施工方案中测量放线的程序，用白灰撒出管道组对焊接中心线、管沟中心线及作业带边线位置。

②变壁厚、变防腐层、穿越标志位置等可采用木桩标识，木桩上部采用木牌进行详细标注。

(3)作业带清理

作业带清理前应取得地方有关部门的同意和支持，并办理有关手续。设专人负责从测量放线到施工结束全过程的地方关系协调工作。

使用推土机清理，挖掘机配合，在清理过程中，对于不影响施工的树桩应尽量保留，最大可能的减少当地水土保持的破坏程度。

(4)运管及布管

先用运管拖车将管材从堆管场运至距作业点较近的临时堆放点，然后用挖掘机进行运管、布管。直接将管布在焊接中心线上，布管前应铺筑管墩，每根管子下面应设置1个管墩，管墩的高度不小于0.4 m。

(5)组对焊接与焊口无损检测

①管道组对焊接必须由考试合格、持有焊工证的施工人员进行。

②焊缝经自检、互检和专检合格后，记录焊口施工数据，上报监理安排第三方无损检测。

(6)管道防腐补口、补伤

焊口无损检测合格后，尽快安排防腐补口施工；在管沟开挖前，对将下沟管道进行电火花检漏，发现漏点，及时修补。

(7)沉管下沟

沉管下沟作为A级质量控制点，沉管施工24 h前，应通知监理单位安排专人旁站监督。

①在开始沉管下沟工序前，管道组对焊接、无损检测、补口补伤等各项工序应经监理单位签字确认。

②应挑选优秀的挖掘机司机，负责沉管下沟施工的管沟开挖工作。同时配备测量人员、防腐补口作业人员、质检员、专职安全员，由现场专人负责统一指挥。

③管沟开挖应一次成型，由现场测量人员实时测量检验沟底标高。

④使用单台挖掘机靠管线一侧，沿管道中心线位置进行管沟开挖，当首端管沟开挖长度大于两根管子长度时，利用管道自身挠度，用挖掘机将管线端头使用吊带吊摆至管沟上方，继续沿管道中心线位置开挖管沟，在管线自重作用下逐步缓慢下沉到沟底。期间利用管线悬空时对位于管墩上方的管线防腐层进行电火花检漏，一旦发现漏点，应立即进行修补。

⑤沿管道挖掘机铲斗工作范围，采用4 m×1 m(δ=8 mm)橡胶板包覆管道，以起到保护管线防腐层的作用。随着挖掘机的工作行走，应人为将橡胶板相应拖动至合适位置。

⑥管沟开挖应谨慎操作，避免铲斗对管道母材或外防腐层造成损伤。随着管沟开挖，管线逐渐全部沉入沟底，测量人员及时采集焊口坐标等管线数字化数据。

2.2 管沟回填、地貌恢复

下沟后管线经检验满足设计级规范要求，则使用挖掘机配合人工进行管沟回填，回填分层进行，先回填深层土、后回填表层土。一次回填后敷设硅管，二次回填后及时恢复地貌。

2.3 工艺关键技术要点

黄土塬段沉管工艺同水网、沙漠地带略有不同，水网、沙漠地带管沟不易成型，管侧开挖后，管线下沟是通过管自身重量让管底土层不断下塌，从而达到管线设计标高；而黄土塬段地层属于黄土状粉土，土、石等级为Ⅱ级，直立性好，管沟开挖一次成型后一般不会塌方，管线下沟主要是通过自身扰度和重力作用，逐步沉降至沟底。因此，较水网、沙漠地带沉管法施工工艺，有以下几个关键技术要点。

(1)测量放线工作需要确定组对焊接中心线和管沟中心线。管沟中心线即为管道设计中心线，组对焊接中心线结合管道外径及设计管沟宽度确定，本工程按管沟中心线偏移1 m考虑。

(2)管沟开挖时，铲斗贴近管道开挖，靠近管道形成几乎直立的沟壁，以减少管线沉降下沟沟壁的约束。

(3)管道沉降下沟时，管道底面不可避免与沟壁产生摩擦，需要及时对悬空段管道进行电火花检漏，存在漏点位置应修补，再次检测合格后，方能沉入沟底。

(4)为避免管道下沟过程产生扭曲，黄土塬段沉管下沟段落宜顺直，应在热煨弯头附近分段，热煨弯头应采取沟下焊接。

2.4 质量控制要点

(1)开挖前用白灰撒上管道中心线，开挖时按中线作业，保证管道中心位置；

(2)开挖管沟到设计深度后，在挖掘机移动前采用挖斗平整沟底，保证管沟平顺；

(3)管沟深度，在挖掘机移动前进行测量，采用边挖边量的方法；

(4)利用管线悬空时，对管线下方的防腐层进行电火花检漏；

(5)管线下沟后，采用人工在沟下检查和处理管线存在的缺陷(悬空、防腐层等等)。

2.5 安全控制要点

(1)所有作业人员开展施工前应进行班前安全教育，同时佩戴好防护用品。

(2)沉管下沟前，对管沟进行检查，保证管沟内无人、畜停留。

(3)管道在悬臂状态下，不得进行清沟作业。

(4)专人指挥，手势或旗语明确，果断；不得多人指挥，更不得站在管道上或设备上指挥。

(5)起吊设备操作要步调一致，协调作业。

(6)下沟所用的吊具一定要安全可靠，同时还不得损伤防腐层。

(7)起吊设备不要离管沟边太近，以防压塌管沟或出现翻车等事故。

3 沉管法应用效果综述

神渭管道输煤项目延安段线路六标段40 km黄土塬果树林地沉管法施工，不仅在受限的施工作业面完成了建设任务，还提高了工作效率，相比常规施工工艺，减少了人员及设备投入，缩减了临时用地，减少管道施工对果园的损坏，在节省了用地及地物赔偿费用，有效降低了管道建设对沿线果农生产、生活的影响，取得了经济效益和社会效益双丰收。

随后，延安段线路五标段在延长县境内部分黄土塬苹果林段落也采用了沉管法下沟工艺，同样取得了成功。

4 结 语

2020年9月20日，神渭管道输煤项目全线带浆试运行取得圆满成功，同时也标志着延安段黄土塬段沉管施工工艺的成功。通过神渭管道输煤项目延安段沉管法施工的成功实践，证明黄土塬段沉管施工具体良好的经济效益和社会效益，值得在今后各类长输管道建设项目中应用和推广。