关于大直径管道高压线下安装方法的研究

孔令臣 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概况及选题背景

2018年以来，唐山市先后出台《唐山市建设生态唐山实现绿色发展工作方案》《唐山市全域治水清水润城工程工作方案》，致力于全面实施全域治水、清水润城工程，其中引邱入城管线工程是唐山市环城水系提升改造综合治理PPP工程重点项目之一。本项目自唐山市丰润区邱庄水库取水，途经多个乡镇，区域广，难度大，管线全长36km，管道选用DN1400供水管道，管道类型包括螺旋钢管和PCCP管，需穿越多个村庄，涉及多处高压线下施工，根据《电力设施保护条例》（2019）、《建设工程安全生产管理条例》（2004）中对电力设施保护及工程安全生产的要求，高压线下进行管线安装施工过程中，由于安全距离不够，高压线附近存在高压电场，危及人身安全，传统的吊装设备会对高压线相关设施造成一定的破坏风险，严重威胁现场施工人员的人身安全，并可能会造成巨大经济损失。

目前国内高压线下施工大多使用门吊、钢制梁等有固定安装导轨的吊装设备进行机械化PCCP管道安装，例如张义伟等在《高压线下钢箱梁制作和安装施工技术》一文中提出一种钢箱梁的制作工艺及安装工艺来实现高压线下管道安装，实现了高压线下确保施工安全的施工工艺，齐静在《用静电屏蔽原理在高压线下进行桥梁安装》一文中提出在高压线下利用静电屏蔽的方式安装下穿桥梁完成高压线下管道安装，该方法在安装区域四周设置了金属“网”，有效的隔离了高压电波，郭恒等在实用新型专利《超高压线下地铁车站洞门模板及其快速安装施工方法》提出一种洞门模板来实现高压线下管道安装,该装置通过绝缘板完成施工区域与高压线之间安全距离的方法。但上述方法均不适用于本工程施工范围广、管道重量大的施工特点，PCCP管道单节长6m，管径DN1400，管道重6吨，且本工程穿越高压线下施工段较多，综上所述，本工程上述方法均不能满足施工要求。

2.工艺对比与分析

传统改进方法对高压线下施工便道进行降土方处理，从而使吊装设备达到可进行吊装作业的安全高度，本项目高压线下管道安装涉及里程较分散，安装固定设备耗时较长且不易搬运，上述提出的高压线下施工工艺大多需要先行安装导轨，再进行钢梁安装，方法安全系数高，但过于繁琐。为节省工期方便运输，本项目提出一种新型辅助安装设备如图1所示，可以避免吊装设备在高压线下施工，能在很小的成本代价下，极大地提高高压线下管道安装的安全性，同时保证安装效率。

图1 新型辅助装置示意图

为满足高压线下施工要求，提高高压线下管道安装安全性，本文提出的管道安装施工的辅助设备为宁夏青龙管业股份有限公司与我部共同协商焊接安装的简易吊装设备。本工程高压线下管道均采用直径DN1400长6m钢筒混凝土套管，为满足运输管道要求，该吊装设备主体结构为6m＊2m＊2m长方体形状如图2所示，在框架两侧焊接十字斜撑，增加该装置两侧的承重压力，防止两侧框架在运输过程中发生弯曲，造成事故，在装置顶部四角焊接横向三角斜撑，防止水平方向框架发生弯曲，四脚分别焊接纵向滑轮，并安装轮胎以保证水平方向移动。该设备在两侧及后方焊接加固，前进方向顶部焊接斜向钢管对前进方向钢梁进行加固，底部未焊接钢管，以保证PCCP管道可正常穿入设备实现吊装运输。

图2 新型辅助装置示意图

该吊装运输设备根据现场沟槽宽度、管道长度及管道重量设计，在沟槽内预先铺设导轨，避免该设备在运输过程中发生偏离。在现场安装过程中，将管道置于空旷区域，将PCCP管道运输至沟槽内，在运输设备四角安装手拉葫芦将管道悬挂于设备，运用装载机提供动力，将PCCP管道运输至高压线下沟槽处，通过手拉葫芦微调间距及高度，进行安装对口作业。

该辅助安装设备极大的降低了高压线下施工安全隐患，提高了高压线下管道安装效率，并可重复运用此安装设备在本工程所有高压线下进行管道安装，成功解决了高压线下普通吊装设备限高的问题，同时相对降土方的方法，该设备安装效率高，极大的缩短了安装工期。在非高压线下安装PCCP管道履带吊每天安装25-30节，运用新型辅助安装设备在高压线下每天安装15-20节，运用降土方达到高压线下施工标准每天安装5节左右，该辅助设备的运用相对降土方安装管道同样有高效安装管道的优势。

3.关键技术及展望

该辅助安装设备的关键技术在于根据管道的长度、直径以及管沟宽度设计的矩形设备，利用斜撑增加框架的承重能力，在保证安全施工的前提下可在沟槽内快速移动，从而达到提高安装效率的目的。该安装设备的设计理念基于大口径管道安装设备、预制梁板、预制井等运输工具龙门吊，该辅助安装设备将固定导轨改进成可自由移动的轮毂，在稳定的土基面上可自由移动；将其大型框架改为可在沟槽内自由移动的小型矩形框架，既减少了耗材又达到了运用标准。

该辅助安装设备可运用于引邱入城管线工程全段涉及高压线下管道安装，该设备安装工艺可根据不用管径、不同长度的管道进行改造，运用于其他管道安装施工中，在唐山市全域治水清水润城县区工程曹妃甸区工程滦河下游输水干渠西延工程中，现场涉及多处频繁穿越稻田地安装施工，该区域刚压线密布，可采用该设备进行高压线下管道安装。但坑塘地貌基底较软，也含水量较大，可相应改造轮毂大小，完成泥泞基底灵活移动的目的，该设备方便运输，操作简单，且造价较低。运用降土方的方法每250米需耗资3万元，而该辅助安装设备造价为3万元，本工程高压线下施工里程约3公里，将节省很大一笔安装费用，可作为高压线下施工主要推广设备。对于涉及长距离管道运输，也可作为辅助安装设备，方便运输，安装效率高。

4.结语

综上所述，本工程使用辅助安装设备的方法成本低、效率高、安全系数高，有效的解决了现场高压线下管道安装难度大、危险系数高的施工难题，相较于降低土方的方法极大的节约了成本，节省了工期，最终使引邱入城管线工程按期完成顺利通水，得到了业主的一直好评，同时为本工程其他重点项目树立了良好的榜样，争取了足够的工期。同时唐山市是我国重要的钢铁生产基地，工业的发展造成当地水污染严重，各项指标严重超标，水环境的治理迫在眉睫，引邱入城管线工程的实施将为市区每日供应13万方清洁的淡水资源。本工程的顺利通水将造福于当地居民，缓解水资源污染严重的问题。