长输管线下沟工法

一、前言

在长输管线的施工过程中，下沟是一个很重要的环节，下沟的好坏，直接关系到工程的进度，尤其大口径管线平原丘陵段下沟难度大，危险性高，这个课题越来越引起我们的关注。借施工西气东输管道工程的契机，根据已施工26、18、9A标段施工的经验，结合各家施工单位对管道下沟问题的研讨，我们对大口径管道下沟进行了认真的分析、计算和总结，确定对沟上组装，采取吊管机联合吊装作业的方式实现管道下沟，并委托胜利油田胜利勘察设计院结构室用AutoPipe6.0计算机软件对管线下沟做出模拟和计算，确定方案的可行性。 二、要点讨论 1. 下沟机具的选择

⑴吊装时吊管机选择及校核

根据胜利油田胜利勘察设计院结构室用计算机软件对本次施工管线下沟做出模拟和计算设计提供的计算报告中对施工状态的描述，我们对吊管机进行了选用校核。

入沟示意图

计算

已知：70吨吊管机吊钩臂长L=9m，主钩受力：水平方向吊力P1为23470N；竖向吊力P2为125000N。

如草图示。吊管机距离管中心4750mm。

主管线Ф1016x14.6 L485；沟深H=2.5m；吊臂根部距地面h=400mm； 校核：下沟时70t吊管机是否满足吊装能力。 计算结果：

通过设计条件计算出，当吊管机边缘与管沟中心为4750mm时，吊管机在此状态下的

变幅为5930mm，经查吊重曲线表（见下图）可知：变幅6100mm时，吊管机最大吊重13.8t，大于下沟时的竖向吊力12.9t。故变幅在5930mm状态下，吊管机亦满足吊装能力。

图1 模型图

管道的变形图见图2，其中图2 (V) 为竖向变形，图2 (H) 为水平向变形。

图2 (V) 管道竖向变形图

图2 (H) 管道水平向变形图

地形比较

一般地段管沟外形尺寸

吊管机与管沟之间的距离（mm）

结论：从规范提供的数据推算，吊管机与管沟之间的距离均小于4750mm，故70t吊管机（臂长9m）可满足一般地段Ф1016x14.6 L485管线的下沟问题。

根据设计计算分析，施工时，拟选择臂杆长度为9m，最大吊重70t的吊管机进行下沟作业。现拟选择4台70t吊管机联合进行下沟。

⑵吊装索具选择

为保证吊装时母材不受损伤，选用FA型合成纤维吊装带；吊具选用时与70t吊管机配套选择，经查表，型号为：FA40，长度6m/根。每台吊管机配备一套，并留2套备用，以免吊装带在下沟过程中发生损坏而影响下沟工作的进行

管 沟 戈壁地段 农田 A 3585 4415 B 2000 2000

单机吊装截面示意图

管 沟 黄土塬地段 农田 沟底宽度（m） 1.52 1.52 最陡边坡坡比 1：0.33 1：0.67 备注 沟上组焊 沟上组焊 B A 2. 下沟方案

用4台70t吊管机进行下沟作业；每台吊管机配备配套尼龙吊带，起吊点距环向焊缝距离不小于2m，起吊高度不大于1m。

根据计算分析报告，4台吊管机依次在指定地点以20m间距布置，在指挥人员的统一信号下，起升至设计规定位置，开始下管；下管过程中，各吊管机均受到水平和竖向两个方向的作用力，但由于各点受力不同，各吊管机扒杆的倾放角度也不同，根据不同状态下的吊管机的施工状态，完成全过程的吊装工作。在第一节管端触地后，将末端（第4台）吊管机迁移至下沟方向最前方距离第1台吊管机20m处，吊起管段；然后，原第3台吊管机重复上述第4台吊管机操作，将管段放到沟底，每台吊管机依次重复顺序操作，通过吊管机的滚动式移动实现管段下沟（如图）。

管段下至最后一段时，为防止最后一端抬起后震颤晃动，使管子受到内力损伤，下沟时，应尽量降低最后一端的高度，先使其与地面接触，平稳后吊起下沟。 3. 管线下沟过程中应注意的几个问题 ⑴管道下沟前的准备工作

由于是多台吊管机联合作业，作业前应组织有关人员讨论，报施工方案；施工时，召集有关人员现场开会、进行施工前交底。

1).管道下沟前按设计要求对管沟沟底标高、沟底宽度进行检查。清理沟内塌方、石块等杂物；对塌方较大的管沟段，清理后进行复测，保证管沟达到设计要求；土方管沟内积水深度不得大于0.11m。在沟底覆盖一层200厚的细土；当沟底是卵砾石结构时要把沟底的石块挑出来，然后再覆盖一层200厚的细土。

2).吊管机吊管的路线要事先整平好。 在下沟前先把吊管机的行车路线用推土机或铲车把路线上的土堆和水渠等障碍物平整，防止吊管机在行进中出现问题（车陷在泥里出不

来；吊管机下的土堆碍事，吊管机无法平稳的吊管下沟，容易发生事故等）。作业带的平整也方便吊管机错车，加快下沟的速度。

3).防腐检漏人员要事先把管线的防腐层检查一遍，及时处理检查出来的漏点。在对管线进行防腐补口时找出一个人专门进行管体防腐层的检漏工作，把管体上的缺陷和漏点标出，后面的补口人员及时把缺陷和漏点补好，以减少下沟时的防腐检漏人员的工作量，加快管线下沟的速度。

4).管沟两边的石块和大土块都要清理干净，以防管线把其带下管沟搁坏管线的防腐层。在下沟前将管沟里的石块、土块清理干净，但是在管沟边上的石块、土块若被带进管沟，清理的难度很大，因此在吊管机没有吊起管子前组织人员对管线内侧的大土块和石块进行清理，防止类似事件的发生。 ⑵管道下沟时注意事项

起吊时禁止非工作人员进入现场，危险区设警告标志，不准起吊重物从人头上越过，起吊重物不得长时间在空中滞留，所有人员禁止在起重臂或起吊物下方停留或行走。管沟清理测量预先完成，下沟时，沟下不准站人。

1).起重要配备好哨子和指挥旗，所有的吊管机司机要看起重的旗子，听起重的哨子，配合好起重把工作做好。如果司机看不见旗子，可以向现场领导或起重说明，在吊管机前配备一名有相关知识的人在吊管机前指挥。

2).在下沟时，最前面和最后面的吊管机各配2名力工，专门负责摘、挂吊装带，4个人要配合好，注意安全。在后面的力工摘吊装带时要注意：等管子完全落地后才能摘，防止突发事故的发生。

3).在管子吊起还没送进管沟前，防腐检漏人员用两台检漏仪对管线的底部（主要是管线的土墩支撑部分）进行检漏；如果有，一人立即进行补漏，另外一人继续检漏，如果没有漏点，通知起重继续下沟。

4).若管线距离较长，不能一天完成，用袋装土分段逐步垫高的方式将管段引出沟，做到安全缓冲过渡；待第二天施工时集中吊起此段，将管沟恢复至原样后进行下沟。 ⑶弯头地方的下沟

在长输管线的施工过程中，使用弯头是不可避免的。由于长输管线的距离长，受温度的影响大，在热胀冷缩的作用下管线很容易增长，在直线段的影响还小，碰到有弯头的地方影响就要明显很多，最明显的就是增长的管线集中在弯头处，使管线的弯头移位，无法正常的下沟，因此要特别注意管线的弯头部分下沟。如果处理不好弯头部分的下沟，那么将会给管线下沟工作带来很大的影响：不但增加了工作量，还耽误了时间，浪费人力和财力，甚至影响了全线管线的下沟及后继工作的开展，造成很大的经济损失。

9A标段地处我国西北部的河西走廊，这里海拔高，风沙大，昼夜的温差大，对管线的影响特别明显。在32号桩的下沟过程中，正赶上中午时间下弯管，随着70T吊管机的起吊，管线也逐渐的增长，等下到弯头处时，管线的弯头部分已经大部分超出了管沟的宽度。这给管线的下沟带来很多的不便。最后我们只能再次挖宽管沟，到下午才把管线下下去。这样一耽误，不仅打乱了我们原定的下沟计划，而且耽误了后面回填工作的展开，并且影响了我们在另一边的管线焊接工作。

经过总结以往下沟时碰到的问题，我们总结出如下的几点经验： 在管沟开挖时先行控制；

管沟开挖在管线下沟中占有很重要的地位，管沟挖的好坏，关系到管线下沟时的速度和质量，特别是弯管部分。如果在下到弯管处才发现管沟的宽度不够，管线无法下沟，这时再处理管沟就要耗费更多的人力，增加很大的工作量，耽误管线的下沟及后继工作的开展，因此就要在管沟开挖时进行控制。

 首先在测量人员对管沟进行放线时就要把弯管部分注重标出；

 其次在管沟挖到弯管部分时要派专人指导单斗司机挖沟；

 再次管沟挖完后，对管沟进行验收时对弯管部分着重检查，能顺利下沟时方可通过。

在管线下沟时总体统筹

在管线下沟过程中应该充分的考虑到热胀冷缩对管线的影响，给管线的下沟工作带来的困难，尽量在管线变形小的情况下把弯管部分下到管沟中，这样就能把温度对管线的影响降低到最小。因此，在上午对弯管部分下沟是比较合适的时间。为了达到这个目标，就需要我们对管线的整体下沟进行统筹，制订详细的下沟计划，并采取有效手段保证计划的顺利实行。

在管线下沟中常遇到以下两种弯

管线的水平弯：在平原段的施工过程中经常出现水平弯。在管线下沟过程中，水平弯的下沟很重要（特别是角度大的水平弯），如果处理不好，可能使管线无法正常下沟，若强行下沟，可能导致管线防腐层的损伤和管线的埋深不够，达不到质量和技术要求；严重时管线无法下沟，从而导致管线割口、重焊，且重焊的难度很大，给施工带来不便。特别是采用了冷代热工艺后，原来的弯头变成了相连的2～4个弯管，使下沟的难度加大。

管线的纵向弯：管线在穿越冲沟或丘陵时经常出现纵向弯。在管沟开挖的过程中，测量要盯在现场，在管沟成形后对管沟底部的角度进行测量，控制管线的纵向角度，以保证管沟符合管线的角度，顺利下沟；如果管沟的角度小于管线弯头的角度，弯头就会悬空，使弯头处的管线埋深达不到设计的要求；如果管沟的角度大于管线弯头的角度，弯头两边的管线底部就会悬空，使管线埋深达不到设计的要求。

⑷防滚管措施

吊管时，为防止管线滚动，在第一台吊管机前30m，设置牵引车用吊装带做适当牵引稳管。当吊管机吊管下沟时，牵引车稳管，等最后一台吊管机移到前面，吊起管子后，牵引车前移，保持在第一台吊管机前30m的距离继续稳管。 三、结论

本文对大口径管道平原丘陵段下沟从理论计算、实际操作等方面做了比较详尽的总结，今后类似工程下沟施工可以借鉴。由于工程地点不同，土质、地形等特点也不尽不同，实际操作中要根据现场情况不同对待。希望我们在今后的施工中对类似工程不断总结，能形成一套更加成熟的施工工法。