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          管道研究

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          山區管道應急工程建設管理實踐

          來源:《管道保護》雜志 作者:高建章;戴國文;李天宏;徐強;胡德超;楊猛 時間:2021-1-20 閱讀:

          高建章 戴國文 李天宏 徐強 胡德超 楊猛

          國家管網集團西南管道公司



          摘  要:山區在役管道運行環境復雜,地質條件差,無備用通道,一旦發生應急改建,往往有效工期短,質量要求高,施工難度大。以某山區管道應急工程建設為例,從建設背景、工程特點和施工工法等方面,分析總結并提出了合理化建議。

          關鍵詞:山區管道;應急工程;施工工法;智能工地

           

          西南地區有著山多水多,地質條件差的特點,該區域油氣管道70%以上為大落差山區管道,沿線地形起伏劇烈,穿跨越管段多,水力參數變化大[1]。特別是存在大范圍喀斯特地貌,地質結構復雜,管道設計、施工以及日常維護和應急維搶修工作與普通陸地管道存在較大差異。需要不斷總結經驗教訓,積極探索新技術、新工法,強化質量保障體系,切實提高山區管道工程建設質量和管理效能。

          1  應急工程建設背景

          某應急管道工程地處云貴高原,為確保管道安全運營同時繞避高后果區,決定廢棄原有管道并新選路由建設。該工程被國家、地方政府和公司列入限期建成投產的互聯互通保障項目,建設意義重大。

          新路由途經地段屬典型喀斯特地貌,全長42.68 km ,與載入史冊的抗戰公路“24道拐”相鄰,管線總體處于崇山峻嶺之中。石方工程占比高達85%,高陡邊坡共27處,其中5處為特殊困難段,最陡坡度接近72°,例如地面高差1100 m、坡度高達72°的野豬塘陡坡段(圖 1);坡長600 m的雙江口陡坡段;坡度45°的興和村高陡坡段等。

          該段地形多為沖溝、陡坡,起伏較大,管道沿線海拔在600~1760 m之間,滑坡、崩塌、水毀等地質災害頻發。雨季降雨天數達70%,秋冬進入雨霧季節,冬季有冰凍天氣,雨季、汛期施工效率較低,各項施工措施要求嚴格。

          受復雜運行環境和地方發展因素影響,應急管道工程建設的特殊性更為突出[2,3]。首先表現在設計、施工可用工期短,路由選擇嚴重受限。在路由只有唯一通道背景下,組織管道工程設計、施工專家反復踏勘、多次比選論證山體隧道方案、懸索跨越和翻越陡坡方案,最終確定翻越陡坡路由方案。其次受地形限制,施工難度大。坡度大,連頭口多,工效低,安全風險高,線路平均熱彎16個/km,最大角度90°,冷彎18個/km。大部分地區無道路依托,棄土棄渣處理困難,回填土外運量較大。為減少后期維護困難,對設計、施工質量要求高。土地、林業、礦壓等合規手續辦理存在困難,協調難度大。

          2  應急工程建設實踐

          2.1  施工工法

          采取索道布管、輕軌布管和拖船布管等布管方式,有效解決了高陡邊坡布管難題,同時研發能爬行70°坡度的無損檢測爬行器,提升了無損檢測效率。

          索道布管。適用于山勢陡峭、坡度大于30°以上的陡坡。在興合村陡坡(國內油氣長輸管道最長陡坡索道)、野豬塘陡坡和聯合村沖溝3處采用了索道布管。

          工法原理:在陡坡兩端各設一個塔架支撐承載索,卷揚機牽引滑車布管裝置在索上行走輸送鋼管,同時設置卷揚機收放雙提升繩升降鋼管。除用于布管外,索道還作為管道組對工具及其他材料的運輸工具(圖 2)。

          輕軌布管。適用于坡度大于30°以上的長陡坡。

          工法原理:在管溝底鋪設鋼軌,將鋼管放置在軌道車上,在坡頂進行焊接,利用卷揚機牽引軌道上鋼管,完成一道焊口即將焊接好的鋼管整體沿溝內軌道下滑一根管的長度,最終完成陡坡段溝內管道焊接(圖 3)。

          輕軌布管系統安裝:系統組件包括軌道、運管軌道車、卷揚機、地錨及用于減小卷揚機受力的滑輪組,其中運管軌道車可自制或購買礦井用軌道車改裝,橫向輪距為鋼管直徑的1.2倍以上。首先在管溝內鋪設道木,道木間距為0.8~1.0 m,在道木上安裝固定鋼軌。鋼軌間距應大于管道直徑。在坡頂澆筑埋置式混凝土地錨,安裝卷揚機,最后連接系統的牽引鋼絲繩。然后進行空車試運,以空車沿軌道來回行走2次以上,觀察軌道車運行是否平穩。接著進行載重試運,裝載一根鋼管沿軌道行走,觀察行走是否平穩。試運后,檢查整個輕軌布管系統是否因負重運行產生新的缺陷并改善。

          拖船布管。適用于設備布管較困難,坡度相對較短、平緩的地段。

          工法原理:利用陡坡頂部作業平臺,將鋼管吊放到運管拖船上,頂部平臺上用一臺牽引設備拉住拖船,緩慢前進向下放拖船,拖船在管溝內利用鋼管自重下滑,并在下方用一臺起重設備輔助牽引。運管拖船到達安裝位置后,吊管設備吊起鋼管,撤回拖船,完成布管。

          2.2  工程特點

          工程設計實現了高效率。采用無人機系統聯合作業,利用傾斜攝影計劃,縮短了外協數據采集工期。設計單位、監理、承包商、行業專家共同選線,組織方案比選,確保方案可行,避免路由反復調整。上級單位現場組織初步設計審查,縮短審查審批時間。

          積極推行智能工地系統。全面采集現場實時數據信息,采用二維碼信息錄入,對人員資質、材料、各工序、焊口坐標、水保位置、水保形式、工程量信息進行數字化采集。對關鍵施工段通過移動端實時監控現場施工情況。全線采集管溝開挖、一次回填等關鍵工序靜態、動態影像。通過航飛影像拍攝,清晰記載原始地貌、掃線、管溝開挖、焊接以及地貌恢復等建設期的環境變化信息。通過全景影像還原施工現場,重現施工過程,追溯施工質量,為保障后期管道運維提供數據支撐。為后期結算確認工程量提供參考依據,實現了施工管理分析,確保施工數據真實有效。

          廣泛應用實時監測技術。不穩定性邊坡等重要地段設置地表位移監測設施,監測管道周圍土體變化狀態。在高陡邊坡、不穩定斜坡等17處高風險隱患點,共計布設65組管道應變監測截面,使用60套管道地質災害一體化野外監測樁,接入“管道沿線地質災害監測與預警平臺”,實現實時監測管道應力應變狀態(圖 4)。

          明顯提升施工質量。采用等壁厚設計、優化彎頭彎管,源頭把控焊接質量。采用RT+UT+PAUT+DR組合檢測方式,并對所有焊口100%復評。采取焊接工序100%全程旁站,一次合格率97.72%,一級片率64%,實現焊接質量目標。全線3處索道、27處高陡坡段設計采取了錨桿截水墻、管卡截水墻、錨固墩、混凝土澆筑等穩管措施用以保證管道穩定,經受住了2019年汛期沖刷考驗。

          制定企業標準和施工工法。編制《油氣管道工程用感應加熱彎管制造及3PE防腐技術規范》《油氣管道線路工程智能工地系統建設規范》2項企業標準。規范了山地管道彎管制造要求及線路工程智能工地建設具體要求?偨Y形成山區管道輕軌施工、索道施工、拖船施工和山區大坡度爬行器檢測施工等4項施工工法。

          3  提升應急工程建設管理水平

          3.1  建立山區管道建設技術標準體系

          深入調研,學習借鑒公路、鐵路等工程項目技術成果和管理方法,充分結合山區管道實際,針對路由優化、彎頭彎管防腐、水工保護設計、施工擾動區綜合治理、高陡邊坡管道穩管固管等提升管道本體質量措施,研究制定相應的建設技術標準體系,加強源頭管控。

          3.2  加強企業與政府部門的合作

          建立覆蓋省、區、市(縣)的政企溝通合作機制,在各級政府指導下制定應急工程事故應急響應預案,并向有關部門報備,及時得到政府指導、支持和幫助,減少建設工程手續辦理時間,保證工程順利進行。

          3.3  做好應急工程建設資源儲備

          比選出能勝任山區應急管道建設的隊伍,與設計、施工、檢測等單位簽署合作協議,建立長期合作伙伴關系。按照應急工程類別,完善相應的管理流程、提升工作標準、提高響應效率。

          3.4  積極推進重要備用通道建設

          針對涉及國家能源戰略和重大環境影響的管道工程,如中緬管道跨越瀾滄江等國際性河流和特殊地形地貌,通道單一,搶險難度高[4],推進備用通道建設,縮短應急工程現場施工時間,避免出現管道失效造成能源通道被迫中斷的被動局面。

          4  建議

          山區管道應急工程建設事關國家能源安全和公共安全,應及時開展以下工作。

          (1)根據路由走向確定應急工程點位進行勘察測量,在勘察成果基礎上,論證應急工程設計方案是否合理,確保工程方案優先得到實施。

          (2)對部分長周期采購物資提前選擇供應商,加快項目進展。

          (3)評價單位應提前介入建設工程,設計文件和評價報告相互響應,保證概算準確,工程順利驗收。

          (4)施工承包商應提前介入建設工程,保證設計時對施工作業量、山區水保工程量等準確開列,減少后期變更。

           

          參考文獻:

          [1] 鄒永勝,梁俊,高建章,熊明,吳志鋒,李章青,王維國,張興龍.山地油氣管道智能化建設架構與方法[J].天然氣與石油,2020,38(03):102-107.

          [2] 溫進強,張達.貴州地區山地管道施工安全管理[J].化工管理,2019(13):197-198.

          [3] 魏孔瑞,姚安林,鮮濤,任順順,聶秋露.川渝地區山地管道主要地質災害成因及工程治理[J].管道技術與設備,2015(02):19-21.

          [4] 倫昌海,李向南,張躍雷,朱海強,馬偉平.我國山地管道設計建設投產技術標準現狀研究[J].天然氣與石油,2017,35(02):1-6.


          作者簡介:高建章,1971年生,高級工程師,畢業于北京郵電大學,現從事工程管理專業。聯系方式:028-62721399,eyelashes2008@126.com。

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