大口径输气管道黄土塬地段斜井穿越施工工法Word文档下载推荐.docx

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斜井穿越采用的关键技术如下：

4.0.1人工开挖斜井技术：

利用黄土梁地区土质的易挖掘性和易成型性，按照管线设计坡度和方向，进行人工开挖掘进，开挖过程中须准确控制开挖走向和坡度。

4.0.2管道“一接一”安装就位技术：

利用摩擦力和管道自身重力作用，采用卷扬机和滑轮组进行调节控制，直至将安装管道全部牵引进斜井内。

4.0.3斜井回填技术：

在主管穿越之前在井内开挖沟槽，用镀锌铁皮制作泥浆溜槽，管道穿越完成后，用搅拌机将泥浆搅拌均匀后，沿泥浆溜槽下滑填满斜井井壁与管道之间的空隙。

第5章施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

5.2操作要点

5.2.1测量放线

1复测转角点，测放管道中心线、溜管预制场地及施工便道占地边界线。

溜管及预制场地一般都选择在作业带上，且占地尺寸为管道中心线两侧各20m。

2原始地面和斜井两端高程测量，管道中心线确定后，对斜井穿越段进行地面高程测量，以确定斜井坡度和井口位置。

3黄土梁地段斜井测量：

对斜井两端高程进行测量，同时还要对台阶之间的接点（埋深最小的台阶底部）进行测量，这些关键点埋深必须满足设计要求。

4作业坑位置确定：

作业坑由井口和坡道组成，井口是预制管段连头焊接的地方，斜坡道是斜井、井口和地面之间的连接线，是人员、物料、土方对外输送的通道。

位置的选择在保证能进行溜管作业的同时，还应保证周围有足够的场地用于堆放物料和弃土。

5.2.2作业带清理

根据测量结果，对预制平台以及井口占地范围内附属物进行清理。

5.2.3施工便道修筑

对于施工设备不能直接进入施工现场的地段，应修筑施工便道。

1黄土梁地段：

在黄土梁地段施工设备不能直接进入施工现场，需修筑“Z”字型盘山道，“Z”字型盘山道宽度在5～8m间。

2冲沟地段：

在冲沟顶部施工设备一般不能直接进入，可利用附近小型冲沟或山间小道修筑施工便道。

5.2.4作业坑开挖

在斜井作业施工前，首先要进行作业坑的开挖。

井口的大小为坑底中心线两侧各2.5m，长度也为5m，深度应保证该点的设计埋深；

斜坡道宽度应保证手推车的顺利输送，陡度以方便施工为宜。

为了加快施工进度，该作业坑可通过机械挖掘完成。

5.2.5人工开挖斜井

黄土塬土质为黄土，除表层风化形成沙土比较松软外，底层比较坚硬，在采取一定的安全措施后，可进行斜井开掘。

施工作业时，根据斜井坡度选择斜井开挖方向，一般是从顶部向下开挖。

在斜井顶端将卷扬机通过钢丝绳与手推车相连，带动手推车从井里向井外行走，从而将挖出的土方送至井外的堆土区。

为了确保手推车顺利将土送到井外，在送土过程中，需有一人始终扶着小车，以控制小车的行走方向，斜井坡度为20°

～30°

斜井掘进施工要点：

1走向控制

开挖前，应在地面上定出斜井方向，并在斜井顶上地面打木桩。

井口形成后，在井外斜井方向的延长线上打一排木桩，间距以lm为宜，并用细线将木桩相连以控制斜井方向。

斜井开挖到一定长度后，将井外控制引导到井内壁上，同样打上一排木桩，用细线相连以控制井的掘进方向。

2坡度控制

对最初掏挖的斜井井口用仪器控制坡度。

在逐渐掘进过程中，在井壁上打一排木桩用细线相连，该线坡度即为斜井坡度。

掘进过程中随时测量此线与地面的垂直距离，即可准确控制坡度。

3安全措施

1）井内照明：

在井外设置发电机，通过电缆向井内供电照明。

2）井内安全工作箱

为了防止斜井在掘进过程中发生土块坍落，对施工人员构成威胁，采用钢制结构制作一个井内安全工作箱，如图，2名操作人员在工作箱内进行掏土等作业，掏一段将工作箱下移一段。

图井内安全工作箱

3）井内通风

为保证井内工作人员呼吸畅通，在井口放置一台鼓风机，通过一根尼龙管向井内供气，随井掘进一起向内延伸。

4）井内通讯

随着井的掘进，井内、井外人员之间的直接通话越来越困难。

为进一步确保安全施工，使井内、井外人员及时沟通联系，井内、井外人员各配置一部有线话机，以确保通讯畅通，另外还要配备哨子，一旦电话发生故障，立即使用备用的哨子，提醒井内人员采取相应的应急措施。

5）风干：

斜井掏完后，使井自然风干3～4天，撒出安全支架。

6）在井口作业坑外搭设遮雨棚，防止雨水进入井内。

7）在遮雨棚外放置挡水墙，并沿墙挖排水沟。

8）每天施工完成后，把井口遮挡，防止其他人员进入。

5.2.6电缆沟和回填沟开挖

斜井开挖完成后，要根据设计图纸要求和回填施工要求，在斜井底部两侧各开挖一条300mm×

300mm的沟槽，以敷设硅管套管和回填用的铁皮，如图

图斜井断面示意图

5.2.7硅管套管和回填用铁皮安装

在斜井管道安装前，首先将硅管套管和回填用的铁皮安装完成，铁皮安装时要注意铁皮不能露出地面，以免溜管时损坏管道防腐层。

5.2.8溜管操作坑开挖及管段预制平台修筑

在斜井施工期间，在距离井口一定距离的作业带上平整出一块管段预制场地，并在斜井开挖结束后，在井口处开挖出溜管作业场地（安装卷扬机和滑轮组的操作场地）。

5.2.9卷扬机、滑轮组的安装和第一段“二接一”管段预制

1卷杨机和动滑轮组的选择

1）通过以下公式计算管道下滑时产生的最大拉力

Fn=F1－Fs，Fs=F2*μ（

式中：

Fn为管道最大拉力，Fs为摩擦力,Fg为管道最大重力,α为斜井角度，μ为摩擦系数。

2）通过以下公式计算卷杨机最大受力

F=Fn/（2*N）（

F为卷杨机的最大拉力，N为动滑轮的组数。

3）根据以上公式可以选择动滑轮的组数和相应吨位的卷杨机。

2将卷扬机和滑轮组安装在操作坑内。

如图

3在平台上进行两根钢管“二接一”管段的焊接预制，并严格按照管道施工工艺进行管道的焊接、无损检测和防腐，以确保管道焊接和防腐质量。

图卷扬机安装

管道包裹

溜管作业过程中，管道防腐层和收缩套最容易受到损伤，因此，在溜管前，应用柔性物（草袋、毛毡）将管道包裹，外表用竹片保护，铁丝捆扎牢固，以确保防腐层和收缩套（带）不受到损伤。

预制管段安装就位

将预制好的第一个“二接一”管段的一端（斜井底端方向）焊接封头，然后用吊管机（加长杆）直接将该预制管段吊放到斜井内，当第一个预制管段尾端接近井口时停止溜管，然后与第一台卷扬机联接固定。

管道“一接一”安装就位

当第一个“二接一”管道就位后，采用吊管机吊装下一根管道进行对口、焊接、无损检测、防腐和管道包裹。

然后将管道与第二台卷扬机联接，在吊管机的配合下固定管道后解除第一台卷扬机的联接，之后启动第二台卷扬机慢慢放松钢丝绳，管道在自身的重力下下滑，当管道下滑到一定位置时，再联接第1台卷扬机，解除第二台卷扬机的联接，如此交替进行，直到管道到达预定位置，如图

当管道到达预定位置后，再重复以上工作，直到斜井全部管道安装完毕。

图溜管示意图

回填

管道安装就位后斜井井壁与管道之间存在空隙，采用普通的回填方式难以填实。

针对这种情况，西气东输二线东段EPC项目部组织运行单位、业主和设计在内的各参建单位，聘请专家做了进一步论证。

根据论证结果，斜井内回填采用黄土泥浆填充的施工方法。

为了防止管道在泥浆回填过程中漂浮，必须在单独试压完成后，管道有水的情况下进行泥浆填充。

主管穿越前在井内开挖沟槽，用镀锌铁皮制作泥浆溜槽，管道穿越完成后，用搅拌机将泥浆搅拌均匀，沿泥浆溜槽下滑填满斜井内的空间。

1填充材料

黄土泥浆采用斜井开挖的黄土，加水和适量的添加剂拌和而成。

添加剂可选用腐植酸钠和水玻璃等。

腐植酸钠（HA—Na）为乌黑晶亮、有光泽的无定性颗粒，无毒无臭无腐蚀，极易溶于水，在浆体中用作降粘、降滤失剂，可增加浆体的流动性；

水玻璃为硅酸钠溶液状态，硅酸钠在以水为分散剂的体系中为无色、略带色的透明或半透明粘稠状液体，硬化后具有较高的强度，作为添加剂时可提高材料的强度，提高浆体硬化速度。

2施工所需设备、材料

需泥浆搅拌机2台，称量设备1台，镀锌铁皮（厚2mm，用量根据斜井长度确定）。

3泥浆配合比

表泥浆配合比方案（单位：

重量百分比）

水玻璃

腐植酸钠

黄土

水

1%

3%

77%

19%

4泥浆溜槽制作

斜井开挖完成后，在斜井底板上，紧贴顺气流方向左侧开挖宽30cm、深30cm小沟槽，将用镀锌铁皮加工成的溜槽（30cm深，30cm宽）一节一节嵌入小沟槽，形成泥浆溜槽。

镀锌铁皮高度不能超过斜井底板，防止穿越施工时损伤防腐层。

5斜井填充

主管试压完成后，在管道内有水的情况下，在斜井顶部井口用泥浆搅拌机将泥浆按标准配比搅拌均匀，然后顺溜槽将泥浆灌入斜井底部。

为防止斜井底部泥浆的压力过大发生泄漏，可先在斜井底部沿斜井先灌注10～15m长度，待泥浆凝固后再向上填充。

水工保护和地貌恢复

由于采用斜井施工，水工保护及地貌恢复工程量较小，只需对管道焊接预制场、施工便道处和斜井进出口处进行地貌恢复和水工保护即可。

第6章材料与设备

6.1主要施工机具和设备

表6.1-1主要施工机具和设备表

序号

设备名称

型号规格

单位

数量

状态

备注

1

吊管机

90T

台

2

焊接工程车

3

卷扬机

管道安装

4

挖掘机

PC220LC

5

喷砂车

6

发电机

根据卷杨机功率配置

7

外对口器

φ1219mm

8

环形加热器

9

小型汽油发电机

井内照明

10

鼓风机

井内通风

11

检漏仪

12

焊条烘干箱

13

倒运土

14

指挥车

15

皮卡

16

客车

17

东风车

18

对讲机

19

手推车

装卸土

21

有线电话

22

安全支撑架

副

若干

井内支护

23

全站仪

6.2手段用料（斜井施工用）

表6.2-1主要手段用料表

材料名称

规格

钢板

6×

2×

20mm

张

U形环

50t

个

25t

工字钢

根

槽钢

200mm

枕木

铁皮

1m宽×

2mm厚

m

180

第7章质量控制

7.1质量标准

7.1.1《西气东输二线管道工程线路工程施工技术规范》Q/SYGJX0109-2008；

7.1.2《西气东输二线管道工程管道防腐补口补伤技术规范》Q/SYGJX0113-2007；

7.1.3《西气东输二线管道工程水工保护技术规范》Q/SYGJX0118-2007；

7.1.4《西气东输二线管道工程线路焊接技术规范》Q/SYGJX0110-2007。

7.2质量保证措施

7.2.1开挖斜井之前，要准确测量地形地貌标高和管道敷设标高、入土角度和出土角度，开挖过程中要控制好斜井的坡度和方向。

7.2.2斜井管道穿越段焊口必须采用100％射线探伤和100％超声波探伤，以保证焊接质量。

7.2.3施工时避免对防腐层的损坏，严格进行电火花检漏。

第8章安全措施

8.1安全标准

8.1.1《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》（原劳动部1996年第3号令）

8.1.2《西气东输二线管道工程安全与环境监理技术规范》Q/SYGJX0119—2008

8.2安全保证措施

8.2.1开工前必须对施工人员进行安全教育培训和安全技术交底，编制应急演练预案，并进行应急演练。

8.2.2施工现场拉警示带、插警示旗子，防止闲散人员进入现场。

8.2.3进行卷扬机起重作业前，必须对施工机械进行详细检查。

8.2.4吊装作业由专人进行统一指挥。

8.2.5斜井在等待溜管焊接期间，用编织袋装土将井口封住，一方面防止雨水进入，另一方面避免小孩进入嬉戏、玩耍而带来的危险。

第9章环保措施

9.1环保标准

9.1.1《中华人民共和国环境保护法》1989年12月26日颁布施行

9.1.2《环境管理体系规范及使用指南》GB/T24001-1996

9.1.3《石油天然气工业健康、安全和环境管理体系》（SY/T6276-1997）。

9.2环境保证措施

9.2.1施工中遵守国家、当地政府及业主等关于环保、水土保持、文物保护等方面的政策和规定，遵守国家有关规章制度。

9.2.2凡受到施工车辆、机械破坏的地方都要及时修整，恢复原貌。

9.2.3在施工中，保持现场整齐、有序，处置好施工机械和多余的材料，及时把现场的废料、垃圾运走。

9.2.4现场应设置足够数量的环保警示标志牌，做好环保教育。

9.2.5工程竣工后，恢复原有地貌。

第10章效益分析

该工法的应用，在保证工程质量和缩短施工工期的同时，大大减少了施工占地、减少了土方开挖量和后期水工保护工程量，降低了施工成本。

另外，还减少了水土流失，保护了黄土塬脆弱的植被，并增加了管道运行的稳定性。

10.1经济效益

下面以西气东输二线（东段）干线18标段EB008桩的斜井穿越施工为例，与传统大开挖穿越法相比，进行具体的效益分析：

1采用大开挖穿越法施工（如图10.1所示）

该陡坡实际角度为80°

，高差为83m，吊管机的安全工作角度为18°

，因此降坡按照18°

考虑，降坡宽度平均为15m，降坡土方量为：

（83m÷

tg18°

－83m÷

tg80°

）×

83m×

15m÷

2=149910m3

图10.1-1大开挖方式施工的土方量示意图

另外由于开挖宽度和高度较大，需要多次倒土才能倒运出作业带，按照平均倒土4次计算，倒运土方量为：

149910m3×

4=599640m3

所以，开挖费用:

149910×

9=1349190元；

倒运费用:

599640×

3=1798920元；

回填费用:

149910×

3.5=524685元；

水工保护费用为：

2000×

95=190000元（水工保护采取2：

8水泥土挡墙，方量约2000m3）。

总费用为：

1349190元+1798920元+524685元+190000元

=3862795元≈386万元

备注:

费用单价按照西二线东段18标段投标单价计算，土方开挖9元/方，土方倒运3元/方，回填3.5元/方，水工保护95元/方。

2采用斜井法穿越法施工

斜井坡度为25°

，斜井长180m，斜井的断面尺寸为1.6m×

1.6m，斜井开挖按照1500元/m，斜井回填500元/m：

斜井开挖回填费用：

180m×

（1500+500）元/m=360000元

水工保护费为10000元，占地面积700m2，冲沟立面地表破坏面积（冲沟底作业坑）为10m2。

360000元+10000元=370000元=37万元

下表是两种施工方法的具体项目对比统计表：

施工方法

开挖土方量

总费用

占地面积

冲沟立面破坏地表植被面积

大开挖穿越

149910m3

386万元

34512m2

6502m2

斜井法穿越

460m3

37万元

1800m2

10m2

3该处节省费用为：

386万元－37万元=349万元。

斜井的管道安装和大开挖的管道安装费用按照基本持平考虑。

第11章应用实例

1998年，在义马-郑州煤气管道工程施工中，中国石油天然气管道局第三工程分公司承担了129km的施工任务，其中斜井10条，总长度1.43km。

2007年，在兰州～郑州～长沙成品油管道全线共设计斜井穿越127条，总长度为8.681km，其中国石油天然气管道局第三工程分公司承担的11、12标段斜井穿越73条，总长度为4.549km。

2009年，在西气东输二线（东段）干线输气管道工程施工中，中国石油天然气管道局第三工程分公司承担了位于三门峡地区的第18标段的施工，全长126.06km。

该标段沿线地形地貌主要为低山、黄土丘陵和黄土台塬。

其中低山、黄土丘陵地段地形起伏较大，管线需要翻越受雨水冲刷严重的冲沟和沟谷，局部地形起伏剧烈，坡度较大，在施工中采用该工法施工2处，斜井总长度350m。

通过人工挖掘斜井与“一接一”溜管技术相接合，解决了传统的“大开挖”法存在的诸多施工和社会问题。

这种工艺具有明显的“安全、节省、环保”优势，是攻克大中型冲沟、台地、黄土坡等黄土塬地区进行管道施工难题的有效方法。

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