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管道研究

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山区管道应急工程建设管理实践

来源:《管道保护》杂志 作者:高建章;戴国文;李天宏;徐强;胡德超;杨猛 时间:2021-1-20 阅读:

高建章 戴国文 李天宏 徐强 胡德超 杨猛

国家管网集团西南管道公司



摘  要:山区在役管道运行环境复杂,地质条件差,无备用通道,一旦发生应急改建,往往有效工期短,质量要求高,施工难度大。以某山区管道应急工程建设为例,从建设背景、工程特点和施工工法等方面,分析总结并提出了合理化建议。

关键词:山区管道;应急工程;施工工法;智能工地

 

西南地区有着山多水多,地质条件差的特点,该区域油气管道70%以上为大落差山区管道,沿线地形起伏剧烈,穿跨越管段多,水力参数变化大[1]。特别是存在大范围喀斯特地貌,地质结构复杂,管道设计、施工以及日常维护和应急维抢修工作与普通陆地管道存在较大差异。需要不断总结经验教训,积极探索新技术、新工法,强化质量保障体系,切实提高山区管道工程建设质量和管理效能。

1  应急工程建设背景

某应急管道工程地处云贵高原,为确保管道安全运营同时绕避高后果区,决定废弃原有管道并新选路由建设。该工程被国家、地方政府和公司列入限期建成投产的互联互通保障项目,建设意义重大。

新路由途经地段属典型喀斯特地貌,全长42.68 km ,与载入史册的抗战公路“24道拐”相邻,管线总体处于崇山峻岭之中。石方工程占比高达85%,高陡边坡共27处,其中5处为特殊困难段,最陡坡度接近72°,例如地面高差1100 m、坡度高达72°的野猪塘陡坡段(图 1);坡长600 m的双江口陡坡段;坡度45°的兴和村高陡坡段等。

该段地形多为冲沟、陡坡,起伏较大,管道沿线海拔在600~1760 m之间,滑坡、崩塌、水毁等地质灾害频发。雨季降雨天数达70%,秋冬进入雨雾季节,冬季有冰冻天气,雨季、汛期施工效率较低,各项施工措施要求严格。

受复杂运行环境和地方发展因素影响,应急管道工程建设的特殊性更为突出[2,3]。首先表现在设计、施工可用工期短,路由选择严重受限。在路由只有唯一通道背景下,组织管道工程设计、施工专家反复踏勘、多次比选论证山体隧道方案、悬索跨越和翻越陡坡方案,最终确定翻越陡坡路由方案。其次受地形限制,施工难度大。坡度大,连头口多,工效低,安全风险高,线路平均热弯16个/km,最大角度90°,冷弯18个/km。大部分地区无道路依托,弃土弃渣处理困难,回填土外运量较大。为减少后期维护困难,对设计、施工质量要求高。土地、林业、矿压等合规手续办理存在困难,协调难度大。

2  应急工程建设实践

2.1  施工工法

采取索道布管、轻轨布管和拖船布管等布管方式,有效解决了高陡边坡布管难题,同时研发能爬行70°坡度的无损检测爬行器,提升了无损检测效率。

索道布管。适用于山势陡峭、坡度大于30°以上的陡坡。在兴合村陡坡(国内油气长输管道最长陡坡索道)、野猪塘陡坡和联合村冲沟3处采用了索道布管。

工法原理:在陡坡两端各设一个塔架支撑承载索,卷扬机牵引滑车布管装置在索上行走输送钢管,同时设置卷扬机收放双提升绳升降钢管。除用于布管外,索道还作为管道组对工具及其他材料的运输工具(图 2)。

轻轨布管。适用于坡度大于30°以上的长陡坡。

工法原理:在管沟底铺设钢轨,将钢管放置在轨道车上,在坡顶进行焊接,利用卷扬机牵引轨道上钢管,完成一道焊口即将焊接好的钢管整体沿沟内轨道下滑一根管的长度,最终完成陡坡段沟内管道焊接(图 3)。

轻轨布管系统安装:系统组件包括轨道、运管轨道车、卷扬机、地锚及用于减小卷扬机受力的滑轮组,其中运管轨道车可自制或购买矿井用轨道车改装,横向轮距为钢管直径的1.2倍以上。首先在管沟内铺设道木,道木间距为0.8~1.0 m,在道木上安装固定钢轨。钢轨间距应大于管道直径。在坡顶浇筑埋置式混凝土地锚,安装卷扬机,最后连接系统的牵引钢丝绳。然后进行空车试运,以空车沿轨道来回行走2次以上,观察轨道车运行是否平稳。接着进行载重试运,装载一根钢管沿轨道行走,观察行走是否平稳。试运后,检查整个轻轨布管系统是否因负重运行产生新的缺陷并改善。

拖船布管。适用于设备布管较困难,坡度相对较短、平缓的地段。

工法原理:利用陡坡顶部作业平台,将钢管吊放到运管拖船上,顶部平台上用一台牵引设备拉住拖船,缓慢前进向下放拖船,拖船在管沟内利用钢管自重下滑,并在下方用一台起重设备辅助牵引。运管拖船到达安装位置后,吊管设备吊起钢管,撤回拖船,完成布管。

2.2  工程特点

工程设计实现了高效率。采用无人机系统联合作业,利用倾斜摄影计划,缩短了外协数据采集工期。设计单位、监理、承包商、行业专家共同选线,组织方案比选,确保方案可行,避免路由反复调整。上级单位现场组织初步设计审查,缩短审查审批时间。

积极推行智能工地系统。全面采集现场实时数据信息,采用二维码信息录入,对人员资质、材料、各工序、焊口坐标、水保位置、水保形式、工程量信息进行数字化采集。对关键施工段通过移动端实时监控现场施工情况。全线采集管沟开挖、一次回填等关键工序静态、动态影像。通过航飞影像拍摄,清晰记载原始地貌、扫线、管沟开挖、焊接以及地貌恢复等建设期的环境变化信息。通过全景影像还原施工现场,重现施工过程,追溯施工质量,为保障后期管道运维提供数据支撑。为后期结算确认工程量提供参考依据,实现了施工管理分析,确保施工数据真实有效。

广泛应用实时监测技术。不稳定性边坡等重要地段设置地表位移监测设施,监测管道周围土体变化状态。在高陡边坡、不稳定斜坡等17处高风险隐患点,共计布设65组管道应变监测截面,使用60套管道地质灾害一体化野外监测桩,接入“管道沿线地质灾害监测与预警平台”,实现实时监测管道应力应变状态(图 4)。

明显提升施工质量。采用等壁厚设计、优化弯头弯管,源头把控焊接质量。采用RT+UT+PAUT+DR组合检测方式,并对所有焊口100%复评。采取焊接工序100%全程旁站,一次合格率97.72%,一级片率64%,实现焊接质量目标。全线3处索道、27处高陡坡段设计采取了锚杆截水墙、管卡截水墙、锚固墩、混凝土浇筑等稳管措施用以保证管道稳定,经受住了2019年汛期冲刷考验。

制定企业标准和施工工法。编制《油气管道工程用感应加热弯管制造及3PE防腐技术规范》《油气管道线路工程智能工地系统建设规范》2项企业标准。规范了山地管道弯管制造要求及线路工程智能工地建设具体要求。总结形成山区管道轻轨施工、索道施工、拖船施工和山区大坡度爬行器检测施工等4项施工工法。

3  提升应急工程建设管理水平

3.1  建立山区管道建设技术标准体系

深入调研,学习借鉴公路、铁路等工程项目技术成果和管理方法,充分结合山区管道实际,针对路由优化、弯头弯管防腐、水工保护设计、施工扰动区综合治理、高陡边坡管道稳管固管等提升管道本体质量措施,研究制定相应的建设技术标准体系,加强源头管控。

3.2  加强企业与政府部门的合作

建立覆盖省、区、市(县)的政企沟通合作机制,在各级政府指导下制定应急工程事故应急响应预案,并向有关部门报备,及时得到政府指导、支持和帮助,减少建设工程手续办理时间,保证工程顺利进行。

3.3  做好应急工程建设资源储备

比选出能胜任山区应急管道建设的队伍,与设计、施工、检测等单位签署合作协议,建立长期合作伙伴关系。按照应急工程类别,完善相应的管理流程、提升工作标准、提高响应效率。

3.4  积极推进重要备用通道建设

针对涉及国家能源战略和重大环境影响的管道工程,如中缅管道跨越澜沧江等国际性河流和特殊地形地貌,通道单一,抢险难度高[4],推进备用通道建设,缩短应急工程现场施工时间,避免出现管道失效造成能源通道被迫中断的被动局面。

4  建议

山区管道应急工程建设事关国家能源安全和公共安全,应及时开展以下工作。

(1)根据路由走向确定应急工程点位进行勘察测量,在勘察成果基础上,论证应急工程设计方案是否合理,确保工程方案优先得到实施。

(2)对部分长周期采购物资提前选择供应商,加快项目进展。

(3)评价单位应提前介入建设工程,设计文件和评价报告相互响应,保证概算准确,工程顺利验收。

(4)施工承包商应提前介入建设工程,保证设计时对施工作业量、山区水保工程量等准确开列,减少后期变更。

 

参考文献:

[1] 邹永胜,梁俊,高建章,熊明,吴志锋,李章青,王维国,张兴龙.山地油气管道智能化建设架构与方法[J].天然气与石油,2020,38(03):102-107.

[2] 温进强,张达.贵州地区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,鲜涛,任顺顺,聂秋露.川渝地区山地管道主要地质灾害成因及工程治理[J].管道技术与设备,2015(02):19-21.

[4] 伦昌海,李向南,张跃雷,朱海强,马伟平.我国山地管道设计建设投产技术标准现状研究[J].天然气与石油,2017,35(02):1-6.


作者简介:高建章,1971年生,高级工程师,毕业于北京邮电大学,现从事工程管理专业。联系方式:028-62721399,eyelashes2008@126.com。

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