工法参考样本.doc

长输管道双管同沟敷设施工工法

前言
西部管道工程要求Φ813mm原油管道和Φ559mm成品油管道双管同沟敷设，在我国管道建设史上尚属首创，双管同沟敷设存在一定的施工难度，这是对技术管理工作前所未有的施工挑战和学习机遇，为了适应新环境条件的需要，研究及总结西部管道工程双管同沟敷设施工工法是非常必要的。
1 工法特点
1.1本工法实用性强，施工工艺简单，工序衔接紧，工效高，经济实用，操作方便，易于掌握，对周围环境影响减少到最小。
1.2根据不同地形地质条件，合理选择适宜的双管同沟敷设技术方案，减少不必要的工序,提高施工进度，有利于施工组织，保证施工质量。
2.3采用常规的管道施工设备，即可满足双管同沟敷设施工需要，提高了设备综合利用率。
2 适用范围
该工法适用于大管径管道双管同沟敷设的施工，并且满足数字化管道等高技术含量要求的管道施工任务。满足了生产施工的正常、有效运行，便于组织安排不同的施工方案或组合方案来适应不同的地形地质条件要求，从而高效率的完成施工任务。
3 工艺原理
本工法经工程技术人员研究讨论，遵循相关的标准规范、设计要求及管道机械化施工流程，通过对西部管道实践情况的深入总结，在施工过程中，逐步形成沟上组焊吊管下沟、沟下组焊一次成型、单管沟下单管沟上组焊和单管单沟四套施工工艺。双管敷设沟上组焊就是在管沟上面完成原油、成品油管线焊接，然后再用吊管机下沟；双管敷设沟下组焊就是先将管沟开挖好，然后在管沟内完成原油、成品油管线布管焊接，管道一次就位成型，无需下沟作业程序；单管沟下单管沟上组焊就是先将管沟开挖好，原油、成品油管线分别在沟上、沟下布管焊接；单管单沟是在单管焊接完成后，开挖单沟并下沟回填，后续的施工中再开挖另一半管沟。
通过实践发现，双管敷设沟上组焊这种施工技术组焊作业方便，等同于传统的沟上组焊，焊接速度快，缺点是吊管下沟时管线挪动次数多，存在一定的安全风险。双管敷设沟下组焊技术省略了下沟工艺，管道直接就位，可直接完成弯管和弯头连接，减少了连头工作量，但缺点是施工设备搬运频繁、焊接速度慢。
4 工艺流程及操作特点
4.1长输管道施工流程
长输管道施工流程见图4.1，该流程适用于平坦地段长输管道施工中组织机械化流水作业，另外对于其他的地质地形条件，需要局部调整该流程。

冷弯管预制
阀室施工
准备工作
组 焊
测量放线
施工便道修筑
管口清理
作业带平整
分段连通
回填
通球、试压
竣工验交
连 头
防腐管运输
无损检测
布 管
补口补伤
下 沟
管沟开挖复测、修整
公路、河流穿越
调试投产
阴极保护

水工保护
三桩埋设
地貌恢复

三桩埋设
图4.1 长输管道施工流程图

4.2施工方案
通过技术论证，结合施工经验，针对不同施工地形地质条件对双管焊接和双管下沟方法进行选择，主要采取了以下四套施工方案：
4.2.1双管同沟敷设沟上组焊
在相对平坦的戈壁地段、农田地段和沙漠地段采用双管同沟敷设沟上组焊工艺较为合理。
4.2.1.1双管敷设沟上平行布管组焊
在进行双管沟上组焊工艺时，双管沟上组焊按管道机械化施工流程组织作业，根据不同情况，选择先行焊接Φ813mm管道或先行焊接Φ559mm管道，但管线布置的原则是减少大口径管线下沟距离。因此根据两种管道的管径和重量确定Φ813mm管道靠近管沟一侧：Φ559mm管道在沟下位于管道顺油流方向右侧，同时重量轻、管径小，吊管机趴杆角度可以达到35°-45°，因此可以使用吊管机一次吊装到位；因Φ813mm管道靠近管沟，也可以一次就位。如果Φ559mm管道靠近管沟，则因Φ813mm管道管径大，吊管机不能趴杆到位，直接导致Φ559mm管道需要沟下二次调整，增加了吊管机起吊次数。
双管敷设沟上平行组焊施工平面布置见图4.2.1-1，要求Φ813mm机组与Φ559mm机组施工间距控制在1km以上。双管沟上平行组焊下沟程序见图4.2.1-2、图4.2.1-3、图4.2.1-4及图4.2.1-5。

559机组
813机组
9m宽堆土区
5m宽管沟带
27
米
宽
施
工
作
业
带
13 m宽设备行走区
0km 1 km 2 km

图4.2.1-1 双管沟上平行组焊平面布置图

图4.2.1-2 管道施工作业带断面示意图
施工作业带宽度27m
13m
1m
作业带边线
作业带边线
管中心线

图4.2.1-3 Φ813mm管道下沟就位示意图
施工作业带宽度27m
1m
作业带边线
作业带边线

图4.2.1-4 Φ559mm管道沟上调整示意图
施工作业带宽度27m
1m
作业带边线
作业带边线

图4.2.1-5 Φ559mm管道下沟就位示意图
施工作业带宽度27m
1m
作业带边线
作业带边线

4.2.1.2双管敷设沟上单排同向布管组焊
先进行Φ559mm管道沟上组焊，Φ559mm管道下沟后，再进行Φ813mm管道沟上组焊。实际上是两条管道先后在同一管墩上进行施工，与传统的沟上组焊没有多大的区别。两个机组相隔5km向前推进施工，559机组在先，813机组在后进行沟上组焊；管道补口合格后，每5km管段下沟一次。施工机组平面布置如图4.2.1-6。
813机组

9m宽 堆土区
5m宽 管沟带
图4.2.1-6 双管沟上单排同向组焊平面布置图
27
米
宽
施
工
作
业
带
13 m宽设备行走区
0km 5 km 10 km

559机组

本施工工艺对作业机组组织施工比较容易，但需要合理组织和调度；满足总体进度的要求，管敦二次利用；φ559mm管道完成5km管段下沟后，后续813机组及时到位，进行沟上组焊，避免管沟长时间不能回填。
4.2.1.3双管敷设沟上相向布管组焊
标段任务区间内，两个机组从两端向中间施工作业，以9km左右为一区间，即：813机组从0-4km进行沟上组焊，559机组从9-4km进行沟上组焊；各自组焊完成，无损检测和补口合格后，进行下沟作业；之后两机组继续向前施工，直到该区间管段全部完成，再转移新的区间施工。施工机组平面布置详见图4.2.1-7。
813机组
9m宽 堆土区
5m宽 管沟带
图4.2.1-7 双管沟上相向组焊平面布置图
27
米
宽
施
工
作
业
带
13 m宽设备行走区
0km 4 km 9 km
559机组

本施工工艺在合理的区间内，φ559mm管道和φ813mm管道组焊，基本在接头处同步完成，下沟后各自继续向前组焊，管墩二次利用，能满足总体进度的要求。
4.2.1.4管线下沟
根据布管及预制管线位置，先进行靠近管沟大口径管线的下沟就位，然后进行另一条管线的下沟。远离管沟的管线需进行一次倒管。
下面就Φ813×11mm管道下沟过程，通过公式计算以及吊管机性能曲线进一步说明此方案，引用Φ813×11mm管道下沟鸟瞰图，如下图4.2.1 -8，图中实线为起吊位置，图中虚线为下沟就位。具体尺寸详见A-A向断面图：管沟深度3.0m、管沟坡度1：0.33。
L
2894
2894

图4.2.1-8 Φ813mm管道下沟俯视图
A
A

2894
3330
5200
3330
2465
5068
1：0.33
3000
A-A向 断面图
500
500
1000
559500
813559500

因为Φ813mm管道下沟后一次就位，下沟前后吊管机处于两种状态，其摆幅分别为2.465m、5.068m。根据摆幅尺寸查阅吊管机的起吊性能曲线图4.2.1-9，得出起吊工作载重分别为23t、9t。

70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
吊杆摆幅（m）
起吊重量（t）
最大起吊性能曲线
工作性能曲线
图4.2.1-9 吊管机起吊性能曲线

经分析起吊工作载重越小对起吊管道长度限制越小，计算得到Φ813×11mm管道重量分布为217.66kg/m，根据以上几项已知条件，得出吊管机起吊管道过程中，最大净间距为L=9×1000/217.66=41.6m。
通过以上公式计算过程，分别得出Φ813×11mm、Φ813×12.5mm和Φ813×14.2mm管材吊管下沟最大净间距见表4.2.1。
表4.2.1 吊管下沟最大净间距
序号
管道规格（mm）
最小工作载重（t）
允许吊装净间距（m）
1
Φ813×11
9
41.3
2
Φ813×12.5
9
36.4
3
Φ813×14.2
9
32.1
允许吊装净间距是吊管机间最大距离，根据吊装现场地形、气候及标准SY0401-98要求，调整吊管机间距24m。
4.2.2双管敷设沟下组焊
双管敷设沟下组焊工艺适合在含土量极少地形起伏较大的戈壁地段、河流穿越、峡谷、冲沟和山区地段等施工作业。
当双管沟下组焊时，先进行Ф559mm管道的组焊，后进行Ф813mm管道的组焊。施工机组平面布置见图4.2.2。
813机组
9m宽 堆土区
5m宽 管沟带
图4.2.2 双管沟下平行组焊平面布置图
27
米
宽
施
工
作
业
带
13 m宽设备行走区
0km 1 km 2 km
559机组

施工难点为如何保证沟下施工人员安全，如何保证单管施工就位准确，如何保证Φ559mm管道在热胀冷缩条件下不偏移原位置。
为解决此问题，采取了加宽作业带，增加降坡量，管道靠近管沟中心焊接，防腐完成后用吊管机调整就位、管道就位后用土袋压覆防止管道温差变形等措施。
4.2.3单管沟下、单管沟上组焊
单管沟下、单管沟上组焊工艺适合于在相对平坦、含土量少的地段施工。
按图4.2.3布置施工机组进行单管沟下、单管沟上组焊工艺时，沟下进行Ф559mm管道的组焊，沟上进行Ф813mm管道的组焊。沟下管道焊接防腐完毕后，利用吊管机调整管线位置使其就位，撤出垫管编织袋。两管下沟时间间隔较长时，对已就位管线先进行局部回填、压载。沟上管线施工完毕后，直接采用吊管机下沟就位。由于559机组焊接综合进度优于813机组，可以满足总体进度要求。
施工优点是Ф559mm管道沟下组焊就位一次成型，Ф813mm管道组焊相当于单管施工，并且下沟一步到位。
813机组
9m宽 堆土区
5m宽 管沟带
图4.2.3 单管沟下、单管沟上组焊平面布置图
27
米
宽
施
工
作
业
带
13 m宽设备行走区
559机组

4.2.4单管单沟
单管单沟敷设适用于盐沼、湿地等地下水位较高地段，管沟内有积水的地段管沟不易成型，管沟暴露时间过长就会造成塌方。采取单沟分别敷设减少管沟暴露时间，开挖与下沟同时进行，保证管线埋深。其难点是能否保证另一半管沟开挖过程中不损伤已回填管道、能否保证两管间距满足设计要求。
为保证施工质量满足设计要求，主要采取以下措施：一是通过绘制管沟断面图，并实际试验性开挖管沟，确定了在设计要求两管净距1.2m情况下，进行二次开挖，完全可以不挖通一次开挖管沟；二是项目部运用RTK（实时动态测量系统）精准定位进行保证；三是做地表标识，在回填管沟地表面中线上准确划出已经敷设管道的中心线。
5 材料与设备
根据工程施工总体要求，合理配置焊接及土石方施工机组。以下按照单个施工机组配置主要施工设备，见表5。
表5 主要材料与设备表
序号
设备名称
规格
数量
备注
一
施工Φ813mm管道每个半自动焊接机组主要设备
1
挖掘机
PC220
1

2
吊管机
40t
2

3
综合焊车
DZ80
5

4
电焊机
V-350p
10

5
RTK
S82
1

二
施工Φ559mm管道每个半自动焊接机组主要设备
1
挖掘机
PC220
1

2
吊管机
40t
2

3
综合焊车
DZ80
4

4
电焊机
V-350P
8

三
土石方施工机组主要设备
1
挖掘机
PC220
4

2
吊管机
70t/40t
4
813机组下沟采用70t吊管机、559机组下沟采用40t吊管机
3
RTK
S82
1

4
电火花检漏仪
SL-13
1

5
推土机
T160
2

6 质量控制
执行中华人民共和国石油天然气行业标准《输油输气管道线路工程施工及验收规范》（SY 0401—98）中的有关规定。主要指标如下：
6.1管道组焊、探伤、补口补伤符合设计要求和SY 040l—98 规范规定。
6.2两管之间间距符合设计要求。
6.3管道埋深符合设计要求。
双管同沟敷设主要应控制好两管之间间距和管子埋深，下沟后或就位后及时进行检查调整。山区段施工应避免管线被掉下的碎石砸伤防腐层和管体，长时间暴露在外面的管线应该用编织袋装土覆盖进行保护。
7 安全控制措施
7.1沟上和沟下作业的机组应有一定的安全距离，施工作业时必须检查管子的支撑、沟壁情况，是否有松动和塌方的可能，必要时采取加支撑等措施，以保安全。
7.2下沟工作前，应先对吊管机进行安全检查。吊具使用尼龙吊带。使用前，对吊具进行吊装安全检查。
7.3下沟及回填作业中，应注意各机械的相互配合，无关人员禁止进入工作区。
7.4清沟及其它沟下作业不得与管道下沟同段同时进行，管道下沟前，由安全员对下沟段进行安全检查，检查防止管道滚沟的措施是否可靠，确认沟内或管道与管沟间无人、牲畜、物品或工具，通行路口处设醒目标志和安排专人巡防把守后，方可进行下沟作业。
7.5根据管径不同，下沟作业应使用4台吊管机同时作业，严禁单机作业，以免发生滚管事故。
7.6下沟必须专人指挥，以免发生混乱，出现事故。
7.7大风、雨雾天气应停止下沟作业。
7.8施工人员必须按规定穿戴劳保用品。山区沟下作业应有专人监控沟上松动的石块。
7.9下沟结束后方可进行沟下数据的采集。
8 环保措施
结合工程所在地的实际，坚持环保优先的原则，使环境保护得以有效实施。由于双管同沟敷设施工十分困难，给环境保护工作造成了一定的难度，但坚持做到保护环境优先为大原则。
8.1优先考虑环保，建设绿色管道。
甘肃地区植物被铲除要几年甚至更长的时间恢复，如果毁掉了也许那里可能从此不会有绿色；积极承担保护员工健康，保障施工安全，维护生态环境的责任；努力实现搞好民族团结，遵守国家、地区的健康、安全与环保政策的HSE承诺。
8.2在施工中尽量放线不扫线，尽可能不在作业带外施工作业，保护好戈壁滩的硬壳表面少受破坏，
8.3对作业带内的植被也是采取“宁绕不压，宁压不毁”的措施进行有效的保护。
8.4配备必要设施，保护生态环境。
在作业施工时严格做到不乱丢工业垃圾和生活垃圾，为每个作业施工机组配置了工业和生活垃圾箱和焊条头回收箱，对工业垃圾和生活垃圾进行统一回收存放，然后进行统一回收处理，一定程度上规范了员工的环境保护意识和行为。
8.5加大处罚力度，增浓环保意识。对违反环境保护的人和事从不手软。
9 效益分析
9.1经济效益
若采用单管施工方案，每条管道作业带需要25米，两条管道作业带需要50米，采用双管同沟敷设方案，两条管道的作业带仅需29米，大大减少了工程对土地的占用，相应减少了土地征地费用，节约了工程投资；同时也减少了工程对环境的影响，此外，双管同沟敷设也有利于投产后的运行、维护和管理工作。
双管同沟敷设只开挖一条管沟，进行测量放线，节减了施工工序和施工资源配备；对于中小型河流、水塘和鱼塘等双管同沟敷设施工一次完成，节省了二次办理施工许可手续、围堰导流等工作；对于公路和铁路的顶管作业、套管安装、道路恢复等工作一次完成。下面按照Φ559mm和Φ813mm管道双管同沟敷设施工与两条单管分别组织施工进行比较，如表9.1所示。
表9.1 经济效益分析表
序号
施工项目
节省费用
说 明
1
人工费
1,575,000元
项目管理人员30人，按照3,500元/人.月标准、工期15个月计算：30×3500×15=1,575,000元。
2
生产指挥车
225,000元
按项目部设置10辆指挥车、租赁价格250元/天、工期450天来计算车辆节省费用，即10×250×450=225,000元。
3
施工机具
5,572,600元
节省2个Φ559管道下沟机组，每个机组设置4台40t吊管机。以40t吊管机台班费用1548元、工期450天计算节省费用是1548×4×2×450=5,572,600元。
4
接桩测量放线
2,652元/公里
双管同沟敷设施工节省一次接桩测量放线工序
5
管沟土方开挖
9536元/公里
按管沟挖深3.0m、放坡1：0.33、管道壁距管沟0.3m，具体见示意图：
3.0
0.99
1:0.33
1:0.33
0.99
0.3
0.3
1.2

按照双管同沟开挖管沟每公里土方量是： [(0.813+0.559+1.2+0.3×2) × 2+0.99×2] × 3.0/2×1×1000=12486m3；按照单管开挖Φ813管沟每公里土方量是：[(0.813+0.3×2）×2+0.99×2] × 3.0/2×1×1000=7209m3；按照单管开挖Φ559管沟每公里土方量是：（（0.559 +0.3×2）×2+0.99×2）×3.0/2×1×1000=6447m3。
每公里节省开挖土方量是（6447+7209）-12486=1170 m3，。
以综合单价费用101771元/公里，计算节省费用是1170×101771/12486=9536元/公里。
6
管沟石方开挖
51962元/公里
计算过程同上，以综合单价费用554535元/公里，计算节省费用是1170×554535/12486=51962元/公里。
7
原土回填
1823元/公里
计算过程同上，以综合单价费用19454元/公里，计算节省费用是1170×19454/12486=1823元/公里。
8
施工便道便桥
285019元/项
节省一次费用。
9
地貌恢复
1753元/公里
以综合单价费用4174元/公里，按双管同沟敷设施工征地面积比单管情况大约节省费用是（50-29）/50×100%×4174=1753元/公里。
通过上表比较，双管同沟敷设比两条单管分别施工节省5.1万元/公里，大庆油田建设集团管道工程公司负责西部管道八、九A标段全长225km线路工程，共节约施工费用1147.5万元，中国石油管道第三工程分公司负责西部管道六、七标段全长227 km线路工程，共节约施工费用1157.7万元。
9.2社会效益
双管同沟敷设减少作业带征地面积；减少对地表原始地貌破坏面积，减少植被造成碾压和破坏，便于维持当地生态环境；避免二次征地，精简征地过程，利于农田、林地等地貌养生恢复，创造了良好的社会效益。
西部管道工程建立了EPC管理模式，实现了中国石油集团公司和中国石油股份公司对西部管道提出的建设“精品工程”和高标准、高质量、高效率的“三高”目标。
10 工程实例
中国石油管道第三工程分公司承担西部原油成品油管道工程第六、七标段227km的双管同沟敷设施工任务，大庆油田建设集团管道工程公司负责第八、九A标段225km的双管同沟敷设施工任务，在施工中应用本工法，施工人员没有发生一例重特大安全事故；施工质量优良，焊接一次合格率达到99.5%；施工效率高、进度快；由于工法运用得当，减小了人力和机械设备的投入。这项工法的应用，不仅总结出一套切实可行的施工方法，填补了国内大型管道双管同步建设的空白，也为我国大型管道双管乃至多管同沟敷设施工总结了宝贵的施工经验。2006年，中国石油管道局和大庆油田建设集团参照本工法顺利完成了新疆英买力气田群产能建设外输管线工程三管同沟敷设施工任务。随着我国石油天然气管道建设的发展，长输管道双管同沟敷设施工工程的实例还可能遇到，所以此项工法的应用前景广阔。

15 / 16