大陡坡段山地油气管道安全施工技术研究

文/何少炜 王学 陆鹏州

油气管道在大陡坡段山地地区施工过程中，常常由于地形落差大，坡度陡，地势险峻，易发生滚石、滑坡等危险情况，人常常无立足之地，安全施工作业难度大，风险系数高。论文从油气管道布管、施工顺序、施工和固定方向以及施工机具的配置等角度提出了安全施工方法，并例举了工程实例说明了安全施工技术的可靠性，为大陡坡段山地油气管道安全施工提供了借鉴。

1.陡坡段轻轨运布管技术

大口径管道在山区敷设时，往往会遇到大坡度、高落差的山坡，部分地段会由于地形地理的限制及现场实际的限制，不适合或不能进行削降坡处理以降低坡度。纵观整个山区段，当山坡坡度位于20°～30°时，难以直接进行机械作业，必须进行削降坡处理；而坡度大于30°时，削降坡作业对环境的破坏过大，经济上不合理，不应进行削降坡处理，而且部分地段因现场条件限制也不能进行削降坡作业，此时，不可能使用任何燃料动力设备进行管线的运输，只能采用卷扬机、轻轨和运管小车组成运布管系统。油气管道可以采用把卷扬机和拉力钢筋混凝土地锚安装固定在操作平台的适当位置，在管沟沟底敷设轻型轨道的方法进行布管。按设计走向在陡坡上爆破开挖出管沟，在一定宽度平直的管沟中铺设轻轨、安装脚手架、组焊小平台及攀梯。管道就位后，从上往下进行滑管、组对、焊接、防腐，如图1所示。上述工序结束后，拆除轻轨和脚手架的同时，完成水工保护。

图1敷设轻型轨道布管

若管材进到山脚，在山顶平整一块20 m×20 m平地，布置1台10 t卷扬机。管沟爆破成型后，在管沟内布置15 kg/m轻轨，用20#槽钢固定在管沟内的预埋件上，用运管车将3PE防腐管运至山脚临时堆管场。然后用吊管机将管子运到卷扬机作业区，用25 t吊车将3PE防腐管放在轻轨上的滑车上，由吊管机配合进行组对。焊接完成外观检查合格后，通过10 t卷扬机将组对到一起的防腐管沿轻轨向上绞运，前进12 m左右停止卷扬机。组对、焊接下一根管材。直到第一根管材到达山顶，停止卷扬机工作。开始施工坡脚直管段，连接直管段和斜坡管段之间的弯头，将斜坡上的管段采取稳管措施。对管道进行固定防止倾斜，固定支架通过与预埋件焊接进行安装。稳管完成后拆除卷扬机。若管材进到山顶前期作业与山脚相同。完成外观检查合格后，通过10 t卷扬机将组对到一起的防腐管沿轻轨向下放送，前进12m左右停止卷扬机，在滑道上安装滑车。滑车之间用钢索进行连接，组对、焊接下一根管材，直到第一根管材到达山脚。停止卷扬机工作，施工坡脚直管段，连接直管段和斜坡管段之间的弯头，将斜坡上的管段采取稳管措施，对管道进行固定以防止倾斜。固定支架通过与预埋件焊接进行安装，稳管完成后拆除卷扬机。如图1所示。上述工序结束后，拆除轻轨和脚手架的同时，完成水工保护。若管道较重，可以采用：每根防腐管在吊装至运管小车上之前用电火花检漏仪采用25KV电压检漏，发现漏点按设计规范补伤。利用10T卷扬机牵引小车，将钢管沿轨道从下往上牵引到位，然后采用从上往下组对焊接，配合千斤顶，外对口器对口。焊接电源放置在坡顶和坡底，电源与焊机连接电线沿管沟固定在沟壁上。每一个焊位上方修筑一个挡墙，防止滚石伤人，焊坑处安置安全防护网，在陡坡沟内施工时，所有施工人员均配置安全带。

2.山区陡坡段管线施工顺序、施工方向和固定方向

1)施工程序

2)山区陡坡段管线施工顺序的确定。山区陡坡段管线施工前，必须确定施工的起始点和施工的方向。施工起始点即为管线的固定点，为克服山区陡坡段管线巨大的下滑力，应首先施工完坡顶上或坡脚下的管线并完成管沟回填，以形成管线固定，其设置必须根据山区陡坡段管线施工方向而确定。

3)山区陡坡段施工方向的确定。山区陡坡段施工方向即是自下而上施工还是自上而下施工，这需要根据现场实际情况确定。以魏家包改线段ECYG08-1+3桩至ECYG08-1+4桩之间的山坡为例，其坡顶无处堆放管线以进行运输布管，只能在坡脚处构建临时堆管场地，这就决定了运管只能是自下而上，为防止运管与组焊相互干扰，管线施工顺序只能是自上而下。

4)陡坡段管线的固定方向。山区陡坡段的施工方向决定着该段管线的固定方向，魏家包改线段的陡坡管线施工方向是自上而下，决定了管线的固定点在坡顶，因此必须先坡顶陡坡段以外的管线，应完成管沟回填从而形成坡顶完全固定。

3.山区陡坡段管线施工机具的配置

(1)轻轨铺设。轻轨选择：轻轨选择应满足强度要求，还必须有一定的安全系数以满足极限情况下的强度要求。轻轨的铺设：轻轨铺设时下方以200槽钢代替常用的枕木，这是为便于轻轨的固定，槽钢的间距应满足轻轨强度要求，一般设为2米。铺设时找平，可采用水平仪或全站仪进行测量，当不平时用现场加工的枕木或钢板进行塞垫。轻轨的固定：为防止运管过程中轻轨下滑或下垫的槽钢下滑，在每处槽钢的下方各设置两个锚杆，锚杆埋深不低于0.8m、露出地面不低于0.3m，锚杆设置可在管沟清理时同时进行。为固定轻轨，将轻轨与槽钢点焊，并每隔9米将槽钢与锚杆焊接。另外，为确保管线运输安全，在坡脚设置辅助卷扬机，其型号必须与坡顶的卷扬机相同，通过动滑轮组与运管小车相连。（2）轨道运管小车与管道的固定。根据管道的外径，轨道运管小车制作成半圆形结构，上部设置管卡，管道与下车之间用螺栓进行连接，并夹紧管道。管道与运管小车之间采用胶皮等软材料隔离，以保证管道防腐层的完整性。在轨道小车12点方向焊接滑轮支架，自上而下已焊接完成管道上间隔一定距离设置一个滑轮支架，用于牵引钢丝绳的导向。（3）管线组焊时移管与卸管。管线组对时，需要进行上下左右微移以满足组对的需要。因使用卷扬机作为动力，其前后移动可由卷扬机完成；上下微移可使用千斤顶进行，即在已完成的管段前端使用50t的千斤顶、在待组焊的管线两端使用10t的千斤顶进行上下调节以满足组对需要；左右微移可使用1个20t的千斤顶进行。不同于普通地段，陡坡段管线运输其卸管应在组焊完成后进行，这样主要是利用卷扬机作为动力协助组焊。此时卸管只需用千斤顶将管线与运管小车分离即可。

4.工程实例

1)工程概况。某管道工程穿越齐岳山段，在陡坡段原始地貌中，有多个坡面，局部地段坡度超过80°。山体表面土层较薄，厚约150mm，约有一半作业带为全石方段。全长900m，高差384m，在中、下两个陡坡中间有一段(长约100.5m)坡度较小(分别为12°和9°)。该陡坡段沿线没有道路、便道，设备无法进场。上部施工如图2所示：

图2上部施工图

2)工程特点和难点。①安全风险系数大。地势险峻，常发生滚石、滑坡，人几乎无立足之地。②落差大，坡度陡。原始地貌中，局部地段坡度超过80°。常用的吊管机、挖掘机无法沿管线路径行走。③管沟开挖难。开挖的管沟，要做到与需要安装轻轨地段的坡度一致；平整度必须满足轻轨的安装条件，对管沟底部进行人工找平、局部稳固填充；不允许管沟沟壁直上直下，保证现场施工的安全。④工期紧。该管段所在地区正处梅雨季节，经常下暴雨，对施工进度、质量、安全影响极大，必须在5月雨季来临前顺利完成该陡坡段管线。

3)主要技术措施。①施工便道修筑。该管段施工存在多个坡面，新修便道1300m以便挖掘机和卷扬机等施工机具和设备到达中间缓坡。②管沟开挖。爆破管沟时，在沟边一定距离内根据坡度间隔约8m～15m修建临时土方堆放平台，并设置挡土栅拦；管沟爆破从上至下，先爆破第一个陡坡。在第一个陡坡坡脚处设置挡土栅拦。爆破前先清除作业带表层土，用编织袋装好，堆放在管沟两边的临时堆放平台；管沟开挖时，沿沟底两测各修筑一条人行踏步，宽约0.5m，满足施工人员在沟底行走。沿管沟两侧沟壁从坡顶至坡脚各布置一条攀登绳，沿攀登绳，间隔2m向沟壁打入斜45°固定钢桩，并将攀登绳固定在固定钢桩上面。辅设轨道前，检查沟壁、沟底，保证沟壁无突出、无松动石块，沟底平整，满足轨道铺设要求。③运布管及组焊。每根防腐管在吊装至运管小车上之前用电火花检漏仪采用25KV电压检漏，发现漏点按设计规范补伤。利用10T卷扬机牵引小车，将钢管沿轨道从下往上牵引到位，然后采用从上往下组对焊接，配合千斤顶，外对口器对口。焊接电源放置在坡顶和坡底，电源与焊机连接电线沿管沟固定在沟壁上。每一个焊位上方修筑一个挡墙，防止滚石伤人，焊坑处安置安全防护网，在陡坡沟内施工时，所有施工人员均配置安全带。④无损检测机补口。管道组对焊接完成一道口后按设计要求立刻进行无损检测，检测合格后立即进行补口。

4)安全措施。针对该地段地形，在施工时，项目部采用了船形爬犁运布管，并配合千斤顶组对焊接的施工方法，这样既克服了运布管的困难，又减轻了工人的施工强度。为确保顺利施工和创优活动顺利进行，项目部决定在该管线施工中做到严格按规范要求抓文明施工和安全管理，保证现场整齐有序，美观大方，实实在在抓安全，确保安全生产。主要安全措施如下：①卷扬机要认真锚固，确保安全、稳定、不移位；②倒向滑轮要装稳、装结实，确保安全可靠；③山坡上要修筑“之”字形人行通道，确保施工人员安全上下；④沟槽两侧安装安全绳，保证施工人员在沟槽内攀爬安全；⑤沟槽两侧布置安全网，确保无松石滚落伤人；⑥每一个对口点，在沟槽内修筑对口平台，尽量创造施工人员有一个良好的作业环境；⑦每一个焊位上方修筑一个挡墙，防止滚石伤人；⑧沟下作业人员必须戴上安全带，确保脚下滑动时的人身安全；⑨严格按两个暂行规定布置施工现场。

5)工程效果。通过采取以上切实可行的措施和手段，该管道工程顺利完成了陡坡段管道安装，创山区陡坡段施工难度最大、陡坡轻轨小车运管距离最长、质量最优(焊接一次合格率100%)、无一起安全事故等新纪录，为今后同行业在不同山区陡坡管道施工提供和积累了宝贵的经验。

5.结语。

论文基于大陡坡段山地油气管道安全施工难点，从油气管道布管、施工顺序、施工和固定方向以及施工机具的配置等方面提出了安全施工方法，工程实例表明提供的施工技术具有较好的适用性及可靠性。论文所做的工作为今后同行业在不同山区陡坡管道施工提供和积累了宝贵的经验。