学文网【摘要】 长输管道在山区陡坡施工难度大，工期长，不确定因素较多，采用悬索和轻轨牵引法，省去了许多重型设备，降低了施工风险，提高了工效。
【主题词】 山区陡坡、管道、施工、悬索、轻轨牵引
1.引言
管道运输是能源输送的主要手段。随着国名经济的迅速发展，能源需求的日益增长，长输管道铺设量与日俱增，如西气东输一线、西气东输二线、中亚天然气管道、兰城中贵管道铺设等等。管道经过地方地势复杂，环境恶劣，尤其是山区区域，在长距离陡坡地段进行管道铺设困难重重，危险巨大，是我们重点研究、关注的地方。
2.山区长距离陡坡管道施工的难点
山区自然环境恶劣，气象变化无常，可能面对地震、滑坡、浓雾、暴雨及泥石流等危害。其次，陡坡地段有高落差，坡角大，作业带受限等特点，这就导致施工作业便道修筑难度大，运布管、设备停放困难，进而可能出现滚管、设备滑坡、人员坠落等的风险。因而选择一种安全、可靠、高效的施工方法是关键所在。
根据多年施工经验，经实践检验，现就下面成功的陡坡管道施工方法做一介绍。
3．施工方法
3.1 方法选择
长距离陡坡管道施工可能遇到坡度大（坡度大于30°）区段，为降低上述风险，宜采用悬索施工法，而对于坡度相对较缓（小于30°）区段，宜采用轻轨牵引法施工。
3.2 方法总述
在长距离陡坡管道施工中，当采取了悬索施工法时，我们可以在坡顶、坡底分别架设桅杆、索道，索道上安装运送滑车组和升降滑车组，卷扬机作为动力将管材、焊机运送至施工作业带，其他材料、小型设备均可利用索道系统进行运输；在坡段较缓区段，选择轻轨牵引进行管材运输、布管。整个坡道都采用四步搭的方式进行管道组对焊接。陡坡地段悬索、轻轨施工布置示意***如下。
3.3 技术措施
长距离陡坡施工一般分为以下几个工序：测量放线作业带清理桅杆及缆索系统安装轻轨安装管沟开挖管材及施工设备运输管道安装水工保护回填及地貌恢复余土（石）外运轻轨拆除索道拆除。
3.3.1 测量放线
根据坐标确定转角桩点进行放线。山体有茂密的森林和植被，利用基站式GPS进行桩点定位，按中心线位置和作业带宽度进行放线，满足悬索作业要求。
3.3.2 作业带清理
采用人工砍伐树木植被，并运到山脚或山顶，清理作业带内杂物。修筑宽1.5m的可通行人的临时道路，用于向山坡运输桅杆及安装材料。
3.3.3 桅杆及缆索系统安装
根据现场地形特点及管线走向、高程，确定索道、支撑桅杆及地锚的位置。然后用经纬仪测定支撑桅杆站立点、地锚设置点，使支撑桅杆及主地锚的中心在一条轴线上。
桅杆采用轻质钢结构组装件，人工单件搬运到桅杆安装位置进行组装。支撑桅杆安装采用搬立法安装。
索道架设：安装、固定主索，主索上安装滑动小车，小车通过钢丝绳、滑轮组与卷扬机相连。施工时先用人工架设一根辅助钢丝绳，再利用此施工主索的牵引，进行索道架设，索道架设完并调整好主索的初始垂度后，分别将主索在两侧主地锚坑和桅杆上锁固。
索道设计：
1）吊装荷载：
跨距:L（根据现场情况选定）
施工走线自重一般为：G1=3.6kg/m*L;
吊物（防腐管或其他设备）的最大重量：G2（已知）
吊索具重量：G3（已知）
2）索道垂度：索道垂度按照索道跨度确定，一般取跨度的1/15~1/20。
3）桅杆主肢采用无缝钢管，一般可选用Φ273mm*10mm规格。桅杆高度一般选择为15m左右。
4）桅杆采用20号无缝钢管制作，对其进行强度校核时，通常校核其压弯稳定性，桅杆中部所受抗弯压力为：
σ=N+G4/ΦF+M/W
N---桅杆所受正压力；
G4---桅杆中部以上重量；
Φ---折减系数；
F---桅杆横截面积；
M---桅杆中部所受弯矩；
W---桅杆抗弯模量；
σ---桅杆所受抗弯的应力；
通过计算出的桅杆中部所受抗弯压力来选择桅杆。[σ]1.5σ
[σ]是桅杆许用应力
5）主地锚设计吨位为40t，副地锚设计吨位为20t。
3.3.4 管沟开挖
考虑到斜坡段坡度较大，管沟开挖采用设备与人工相结合的方式进行管沟开挖。如果坡段含石方层，那么石方层使用液压镐进行石方破碎。
管沟开挖土方堆砌于管沟两侧，为防止土方侧滑，局部应砌筑挡土墙。坡度大、管沟两侧没有足够空间堆砌的地段，利用悬索将多余土石方运至平缓地段空地。
3.3.5 轻轨安装
1）锚固坑开挖和锚固浇注
按测定的位置设置卷扬机锚固坑，开挖后，浇注锚固坑。
2）轨道铺设
管沟开挖验收合格后，在未架设悬索的较缓地段管沟内铺设轻轨，轻轨采用方木与钢轨组装而成。轨道的安装过程中要保证轨道的安装质量，不得出现悬空、管道弯曲现象。轻轨应牢固的固定在沟底，双轨标高应相同，间距一致。
3）安装卷扬机、牵引系统和滑轮
在轻轨两端安装卷扬机，安装配套、牵引系统和滑轮，供平缓地段水平牵引管材。
3.3.6 管材及施工设备悬索运输
管材及施工设备采用悬索吊运输。如下***。
3.3.7 管道安装
管材、弯头和一体焊机用悬索吊车吊至安装点后，在沟内进行组对和焊接、无损检测、补口等工作。焊接位置坡度大于20°的，应修整出施工操作平台，确保施工作业的安全。
3.3.8 水工保护
管线就位后，按设计要求砌筑管沟内截水墙。由于坡度较大，截水墙施工宜自下向上进行，砌筑好一道截水墙后，回填一段管沟，以利于下一截水墙的稳定，方便施工。
3.3.9 回填及地貌恢复
细土回填采用悬索吊斗从山坡下堆土场吊运至管沟上方，如下***。
原状土石回填在细土回填完成后，悬索地段采用悬索进行回填，铺设轨道段采用挖掘机进行回填。
回填完成后，多余的土石方用悬索吊斗从坡上吊至山顶或山下堆土场运走。
3.3.10 轻轨及索道拆除
轻轨在主管道安装完成后陆续拆除轻轨，采用悬索将轻轨材料运输出作业带；悬索在本段施工任务全部完成后，由专业人员进行拆除，拆分成单件后由人工运输出作业带。
3.4 HSE保证措施
环境保护方面，清理作业带期间，作业带的宽度限制在15m之内，以减小对环境的破坏。在森林地区，采用人工清理作业带的方法。加强动、植物的保护，防止水土流失，不得污染水源。在植被茂盛的地区，还需加强森林防火措施。
施工安全方面，必须有持特种资质的人员安装、调试、操作卷扬机和悬索系统。在坡度较大的地段，应设置挡石墙，防止陡坡段的土石方滑落，危及下方施工人员及周围群众的安全。沿管道设置安全防护网，防止碎石滚落伤害施工人员和设备，工作区域要设置栅栏和标志。沟下作业时，应设置防护箱，其次需有专人负责警戒，发现石块下落或倒塌等险情，应立刻提醒施工人员转移或躲避。雨季期间，在横坡段挖排水渠，以确保洪水的排放并保护施工设备、管沟、以及管沟中的管线。
做好地质灾害预警，积极获取相关预报信息，重点防地震，防上山体滑坡，防泥石流，防暴风雪等。
4.结束语
在长距离陡坡采用悬索和轻轨牵引的施工方法，具有安全，可靠，高效的特点。减少了吊管机、焊接车等重型设备在危险地段的使用所带来翻车、滑坡的危险，也降低了人员在复杂地势中下误操作的风险。这个方法的成功率高，实践性强，是我们管道施工中较好的施工工法。
引用文献：
《长输管道施工技术》 茹慧灵2007石油工业出版社
注：文章内所有公式及***表请以PDF形式查看。
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