悬索跨上管道施工技术

2022-09-10

1 实例工程简介

普光气田后85亿产能建设站外管线工程第一标段, 管线途径后河悬索跨, 然后向东南敷设, 后河悬索跨长度为218m, 位于后河东岸, 跨越公路1处, 桥面距离后河水面的最高高度为27米。桥面敷设管道:2条直缝埋弧焊钢管DN500, 1条无缝钢管DN150。从现场踏勘来看, 悬索跨两岸给予施工的作业空间相当有限, 特别是跨越的西岸, 现有空间基本不能达到施工条件。

2 施工中的难点

2.1 悬索跨上管道的施工, 首先面临的就是悬索跨上作业面小, 大型吊装辅助车辆只能靠近悬索跨东岸, 中间部位无法就位。

2.2 悬索跨河流为当地通往县城的主要水运通道, 来往货运和客运船只频繁, 施工时无法采用驳船拉运施工设备, 配合脚手架施工作业, 而且施工期间为雨季, 河流水位不稳, 给安全施工带来影响。

2.3 如果采用全线先布管后焊接, 大量焊接所需要的辅助设施 (如电加热片、消氢处理设备、热处理设备等等) 和各个工序施工人员会造成施工现场拥挤混乱, 而且更加不利于后期焊口返修、防腐等工作。

2.4 管道先预制后回拖, 传统的单头牵引需要在悬索跨西岸设置牵引设备 (如卷扬机) , 但是南岸的锚固墩及挡墙没有可安装处。

2.5 悬索跨西岸管线连头工作困难, 作业空间严重受制约。

3 施工技术

3.1 方案选定

考虑上述施工中所能遇到的各项难点。项目经过讨论分心后, 决定采用吊车辅助, 多组简易龙门架实施管线组对焊接, 然后进行管道的预制工作, 检查合格后, 完成所有的施工后续工作, 然后管线回拖上桥, 后进行悬索跨东西两岸的管线连头施工。

此方案很好的解决了作业空间等各项问题, 使得不利的作业空间变得更加有利, 同时使得施工人员在施工时更加安全、高效。大大的提高工作效率, 节省施工时间, 节约了施工成本。

3.2 理论计算

技术方案制定后, 由于悬索跨的结构特殊性, 管线单向回拖, 容易造成悬索跨单面起拱, 特别是当预制完的管线回拖至悬索跨中间之前, 使得悬索跨拉绳受力不均匀, 而且回拖中更能造成拉绳的受力不稳。

跨越主跨度为175m, 主索垂度20m, 桥面设1m预起拱。西岸岸边跨度27.5m, 东岸边跨跨度40m, 东岸付跨30m。

索系设计形式:设计主索型号为PES5-139 (JT/6-94) , 主索锚头采用PESM5-139, 直径78mm;设计风索型号为PES5-37 (直径45mm) 。经超张拉后的成品缆索, 卸载至设计拉力147.3t时测量缆索长度, 长度误差不大于1/10000索长。风索主索安装完后, 调整端部调节螺栓, 使风索主索拉力为25t。

半程管道的最大总重为:Tmax=175m/2*0.275t/m=24t

管线回拖时, 悬索跨受力图像为抛物线, 管道回拖至半程时, 为拉绳的最大受力。当管线通过悬索跨主跨的中点时, 受力慢慢降低。经过计算可知, 方案中制定的回拖满足悬索跨的安全要求。

3.3 方案的实施

利用30t吊车 (方便后期管线回拖桥面) 及12具简易龙门架, 配合管线的吊装组对。将简易龙门架焊接在桥面已有的支架基座的钢板上, 然后分别将管线进行组对。

施工之前, 需临时切割掉悬索跨上面人行走道的护栏 (主要为焊接作业位置) , 以便简易龙门架的安装, 同时满足后期电焊工的施焊空间。

施工准备的同时, 在悬索跨的两边搭建脚手架, 上铺轻钢板, 用铁丝进行绑扎, 满足作业时的安全需求, 后期可铺设风雨布, 为24小时轮班作业提供便利。

简易龙门架的制作, 考虑悬索跨的安全空间和管道的尺寸, 简易龙门的尺寸为2m (高) ×1-1.2m (宽) 。龙门架主体采用槽钢[100, 横梁为无缝钢管φ88.9×6, 横梁挂鼻为δ=10mm的钢板。

考虑施工中的管线每根长12m, 重量为12m×0.275t/m=3.3t, 采用5t的手拉葫芦。简易龙门架的安装位置为悬索跨上的主要承重部位。

管道的就位组对, 用聚乙烯冷缠带把所有的桥面上支撑的滚轮进行缠裹, 保护管线的防腐层在滚轮上移动时被破坏。采用吊车将管道放置悬索跨上滚轮后, 利用手拉葫芦将管道挪到龙门架组对位置, 管道依次移动, 同时完成悬索跨两边的管道 (双线) 就位。这样可以大大提供施工作业量, 在保证安全的同时, 可安排机组轮流施工, 人休机不停。

在管道焊接、消氢、检查合格、热处理、防腐等工作完成后, 就需进行管线的回拖。由于悬索跨西岸没有主要的回拖设备, 采用手拉葫芦和钢丝绳在西岸仅做辅助牵引工作, 避免管线回拖时偏向掉下滚轮。

采用吊车 (即先前辅助管线就位时使用的) 将预制完成的管线一端慢慢吊起, 利用预制完成管线的自重, 进行慢慢滚动上桥, 协助管线的回拖。

当管道回拖过半时, 需要在悬索跨东岸利用手拉葫芦和钢绳受力牵引住管道, 避免因管道自重过大 (因管道增长, 重心前移) , 在滚轮上移动速度过快, 使其安全的滚动上桥。

4 结语

通过普光气田主体开发地面集输管网工程的施工, 我胜利油建公司普光项目部对悬索跨上管道的施工有了初步的了解, 而且管线施工中创造的施工作业环境, 使得焊接一次合格率为98%以上, 焊接质量达到大幅提高, 但由于L360MCS (进口管线) 及焊接工艺的特殊性, 焊接技术还有待于进一步提高。但是在跨河悬索跨上管道的施工经验得到了积累, 为长输管道在此类地形的施工中起到一定的借鉴意义。

摘要：近年来, 随着国内油气田的大量开发建设, 管道的建设工程面临多种复杂的地形地貌, 特别最近国内西南区域的气田开发建设不断扩大, 施工环境建设中趋于南方的低山及丘陵间冲沟、谷地、河流等地貌。管道在施工中不再是单一的开挖埋地敷设, 而是也会面对冲沟、河流、桁架及悬索跨等等特殊地形。通过参与普光气田地面集输工程站外管线部分的施工, 总结河流跨越、山谷跨越等复杂施工环境下的特殊施工技术, 为管道在悬索跨上的施工提供一定的经验。

关键词：悬索跨,管道,施工