高建章 戴國(guó)文 李天宏 徐強(qiáng) 胡德超 楊猛

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道公司

摘  要：山區(qū)在役管道運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，地質(zhì)條件差，無(wú)備用通道，一旦發(fā)生應(yīng)急改建，往往有效工期短，質(zhì)量要求高，施工難度大。以某山區(qū)管道應(yīng)急工程建設(shè)為例，從建設(shè)背景、工程特點(diǎn)和施工工法等方面，分析總結(jié)并提出了合理化建議。

關(guān)鍵詞：山區(qū)管道；應(yīng)急工程；施工工法；智能工地

西南地區(qū)有著山多水多，地質(zhì)條件差的特點(diǎn)，該區(qū)域油氣管道70%以上為大落差山區(qū)管道，沿線地形起伏劇烈，穿跨越管段多，水力參數(shù)變化大[1]。特別是存在大范圍喀斯特地貌，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管道設(shè)計(jì)、施工以及日常維護(hù)和應(yīng)急維搶修工作與普通陸地管道存在較大差異。需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，積極探索新技術(shù)、新工法，強(qiáng)化質(zhì)量保障體系，切實(shí)提高山區(qū)管道工程建設(shè)質(zhì)量和管理效能。

1  應(yīng)急工程建設(shè)背景

某應(yīng)急管道工程地處云貴高原，為確保管道安全運(yùn)營(yíng)同時(shí)繞避高后果區(qū)，決定廢棄原有管道并新選路由建設(shè)。該工程被國(guó)家、地方政府和公司列入限期建成投產(chǎn)的互聯(lián)互通保障項(xiàng)目，建設(shè)意義重大。

新路由途經(jīng)地段屬典型喀斯特地貌，全長(zhǎng)42.68 km ，與載入史冊(cè)的抗戰(zhàn)公路“24道拐”相鄰，管線總體處于崇山峻嶺之中。石方工程占比高達(dá)85%，高陡邊坡共27處，其中5處為特殊困難段，最陡坡度接近72°，例如地面高差1100 m、坡度高達(dá)72°的野豬塘陡坡段（圖 1）；坡長(zhǎng)600 m的雙江口陡坡段；坡度45°的興和村高陡坡段等。

該段地形多為沖溝、陡坡，起伏較大，管道沿線海拔在600～1760 m之間，滑坡、崩塌、水毀等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。雨季降雨天數(shù)達(dá)70%，秋冬進(jìn)入雨霧季節(jié)，冬季有冰凍天氣，雨季、汛期施工效率較低，各項(xiàng)施工措施要求嚴(yán)格。

受復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境和地方發(fā)展因素影響，應(yīng)急管道工程建設(shè)的特殊性更為突出[2,3]。首先表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、施工可用工期短，路由選擇嚴(yán)重受限。在路由只有唯一通道背景下，組織管道工程設(shè)計(jì)、施工專家反復(fù)踏勘、多次比選論證山體隧道方案、懸索跨越和翻越陡坡方案，最終確定翻越陡坡路由方案。其次受地形限制，施工難度大。坡度大，連頭口多，工效低，安全風(fēng)險(xiǎn)高，線路平均熱彎16個(gè)/km，最大角度90°，冷彎18個(gè)/km。大部分地區(qū)無(wú)道路依托，棄土棄渣處理困難，回填土外運(yùn)量較大。為減少后期維護(hù)困難，對(duì)設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量要求高。土地、林業(yè)、礦壓等合規(guī)手續(xù)辦理存在困難，協(xié)調(diào)難度大。

2  應(yīng)急工程建設(shè)實(shí)踐

2.1  施工工法

采取索道布管、輕軌布管和拖船布管等布管方式，有效解決了高陡邊坡布管難題，同時(shí)研發(fā)能爬行70°坡度的無(wú)損檢測(cè)爬行器，提升了無(wú)損檢測(cè)效率。

索道布管。適用于山勢(shì)陡峭、坡度大于30°以上的陡坡。在興合村陡坡（國(guó)內(nèi)油氣長(zhǎng)輸管道最長(zhǎng)陡坡索道）、野豬塘陡坡和聯(lián)合村沖溝3處采用了索道布管。

工法原理：在陡坡兩端各設(shè)一個(gè)塔架支撐承載索，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引滑車布管裝置在索上行走輸送鋼管，同時(shí)設(shè)置卷?yè)P(yáng)機(jī)收放雙提升繩升降鋼管。除用于布管外，索道還作為管道組對(duì)工具及其他材料的運(yùn)輸工具（圖 2）。

輕軌布管。適用于坡度大于30°以上的長(zhǎng)陡坡。

工法原理：在管溝底鋪設(shè)鋼軌，將鋼管放置在軌道車上，在坡頂進(jìn)行焊接，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引軌道上鋼管，完成一道焊口即將焊接好的鋼管整體沿溝內(nèi)軌道下滑一根管的長(zhǎng)度，最終完成陡坡段溝內(nèi)管道焊接（圖 3）。

輕軌布管系統(tǒng)安裝：系統(tǒng)組件包括軌道、運(yùn)管軌道車、卷?yè)P(yáng)機(jī)、地錨及用于減小卷?yè)P(yáng)機(jī)受力的滑輪組，其中運(yùn)管軌道車可自制或購(gòu)買礦井用軌道車改裝，橫向輪距為鋼管直徑的1.2倍以上。首先在管溝內(nèi)鋪設(shè)道木，道木間距為0.8～1.0 m，在道木上安裝固定鋼軌。鋼軌間距應(yīng)大于管道直徑。在坡頂澆筑埋置式混凝土地錨，安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)，最后連接系統(tǒng)的牽引鋼絲繩。然后進(jìn)行空車試運(yùn)，以空車沿軌道來回行走2次以上，觀察軌道車運(yùn)行是否平穩(wěn)。接著進(jìn)行載重試運(yùn)，裝載一根鋼管沿軌道行走，觀察行走是否平穩(wěn)。試運(yùn)后，檢查整個(gè)輕軌布管系統(tǒng)是否因負(fù)重運(yùn)行產(chǎn)生新的缺陷并改善。

拖船布管。適用于設(shè)備布管較困難，坡度相對(duì)較短、平緩的地段。

工法原理：利用陡坡頂部作業(yè)平臺(tái)，將鋼管吊放到運(yùn)管拖船上，頂部平臺(tái)上用一臺(tái)牽引設(shè)備拉住拖船，緩慢前進(jìn)向下放拖船，拖船在管溝內(nèi)利用鋼管自重下滑，并在下方用一臺(tái)起重設(shè)備輔助牽引。運(yùn)管拖船到達(dá)安裝位置后，吊管設(shè)備吊起鋼管，撤回拖船，完成布管。

2.2  工程特點(diǎn)

工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高效率。采用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)聯(lián)合作業(yè)，利用傾斜攝影計(jì)劃，縮短了外協(xié)數(shù)據(jù)采集工期。設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理、承包商、行業(yè)專家共同選線，組織方案比選，確保方案可行，避免路由反復(fù)調(diào)整。上級(jí)單位現(xiàn)場(chǎng)組織初步設(shè)計(jì)審查，縮短審查審批時(shí)間。

積極推行智能工地系統(tǒng)。全面采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，采用二維碼信息錄入，對(duì)人員資質(zhì)、材料、各工序、焊口坐標(biāo)、水保位置、水保形式、工程量信息進(jìn)行數(shù)字化采集。對(duì)關(guān)鍵施工段通過移動(dòng)端實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)施工情況。全線采集管溝開挖、一次回填等關(guān)鍵工序靜態(tài)、動(dòng)態(tài)影像。通過航飛影像拍攝，清晰記載原始地貌、掃線、管溝開挖、焊接以及地貌恢復(fù)等建設(shè)期的環(huán)境變化信息。通過全景影像還原施工現(xiàn)場(chǎng)，重現(xiàn)施工過程，追溯施工質(zhì)量，為保障后期管道運(yùn)維提供數(shù)據(jù)支撐。為后期結(jié)算確認(rèn)工程量提供參考依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了施工管理分析，確保施工數(shù)據(jù)真實(shí)有效。

廣泛應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)。不穩(wěn)定性邊坡等重要地段設(shè)置地表位移監(jiān)測(cè)設(shè)施，監(jiān)測(cè)管道周圍土體變化狀態(tài)。在高陡邊坡、不穩(wěn)定斜坡等17處高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)，共計(jì)布設(shè)65組管道應(yīng)變監(jiān)測(cè)截面，使用60套管道地質(zhì)災(zāi)害一體化野外監(jiān)測(cè)樁，接入“管道沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)（圖 4）。

明顯提升施工質(zhì)量。采用等壁厚設(shè)計(jì)、優(yōu)化彎頭彎管，源頭把控焊接質(zhì)量。采用RT+UT+PAUT+DR組合檢測(cè)方式，并對(duì)所有焊口100%復(fù)評(píng)。采取焊接工序100%全程旁站，一次合格率97.72%，一級(jí)片率64%，實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量目標(biāo)。全線3處索道、27處高陡坡段設(shè)計(jì)采取了錨桿截水墻、管卡截水墻、錨固墩、混凝土澆筑等穩(wěn)管措施用以保證管道穩(wěn)定，經(jīng)受住了2019年汛期沖刷考驗(yàn)。

制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和施工工法。編制《油氣管道工程用感應(yīng)加熱彎管制造及3PE防腐技術(shù)規(guī)范》《油氣管道線路工程智能工地系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范》2項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范了山地管道彎管制造要求及線路工程智能工地建設(shè)具體要求。總結(jié)形成山區(qū)管道輕軌施工、索道施工、拖船施工和山區(qū)大坡度爬行器檢測(cè)施工等4項(xiàng)施工工法。

3  提升應(yīng)急工程建設(shè)管理水平

3.1  建立山區(qū)管道建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

深入調(diào)研，學(xué)習(xí)借鑒公路、鐵路等工程項(xiàng)目技術(shù)成果和管理方法，充分結(jié)合山區(qū)管道實(shí)際，針對(duì)路由優(yōu)化、彎頭彎管防腐、水工保護(hù)設(shè)計(jì)、施工擾動(dòng)區(qū)綜合治理、高陡邊坡管道穩(wěn)管固管等提升管道本體質(zhì)量措施，研究制定相應(yīng)的建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)源頭管控。

3.2  加強(qiáng)企業(yè)與政府部門的合作

建立覆蓋省、區(qū)、市（縣）的政企溝通合作機(jī)制，在各級(jí)政府指導(dǎo)下制定應(yīng)急工程事故應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，并向有關(guān)部門報(bào)備，及時(shí)得到政府指導(dǎo)、支持和幫助，減少建設(shè)工程手續(xù)辦理時(shí)間，保證工程順利進(jìn)行。

3.3  做好應(yīng)急工程建設(shè)資源儲(chǔ)備

比選出能勝任山區(qū)應(yīng)急管道建設(shè)的隊(duì)伍，與設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等單位簽署合作協(xié)議，建立長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系。按照應(yīng)急工程類別，完善相應(yīng)的管理流程、提升工作標(biāo)準(zhǔn)、提高響應(yīng)效率。

3.4  積極推進(jìn)重要備用通道建設(shè)

針對(duì)涉及國(guó)家能源戰(zhàn)略和重大環(huán)境影響的管道工程，如中緬管道跨越瀾滄江等國(guó)際性河流和特殊地形地貌，通道單一，搶險(xiǎn)難度高[4]，推進(jìn)備用通道建設(shè)，縮短應(yīng)急工程現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間，避免出現(xiàn)管道失效造成能源通道被迫中斷的被動(dòng)局面。

4  建議

山區(qū)管道應(yīng)急工程建設(shè)事關(guān)國(guó)家能源安全和公共安全，應(yīng)及時(shí)開展以下工作。

（1）根據(jù)路由走向確定應(yīng)急工程點(diǎn)位進(jìn)行勘察測(cè)量，在勘察成果基礎(chǔ)上，論證應(yīng)急工程設(shè)計(jì)方案是否合理，確保工程方案優(yōu)先得到實(shí)施。

（2）對(duì)部分長(zhǎng)周期采購(gòu)物資提前選擇供應(yīng)商，加快項(xiàng)目進(jìn)展。

（3）評(píng)價(jià)單位應(yīng)提前介入建設(shè)工程，設(shè)計(jì)文件和評(píng)價(jià)報(bào)告相互響應(yīng)，保證概算準(zhǔn)確，工程順利驗(yàn)收。

（4）施工承包商應(yīng)提前介入建設(shè)工程，保證設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)施工作業(yè)量、山區(qū)水保工程量等準(zhǔn)確開列，減少后期變更。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒永勝，梁俊，高建章，熊明，吳志鋒，李章青，王維國(guó)，張興龍.山地油氣管道智能化建設(shè)架構(gòu)與方法[J].天然氣與石油，2020，38(03)：102-107.

[2] 溫進(jìn)強(qiáng)，張達(dá).貴州地區(qū)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，鮮濤，任順順，聶秋露.川渝地區(qū)山地管道主要地質(zhì)災(zāi)害成因及工程治理[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2015(02)：19-21.

[4] 倫昌海，李向南，張躍雷，朱海強(qiáng)，馬偉平.我國(guó)山地管道設(shè)計(jì)建設(shè)投產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀研究[J].天然氣與石油，2017，35(02)：1-6.

作者簡(jiǎn)介：高建章，1971年生，高級(jí)工程師，畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)從事工程管理專業(yè)。聯(lián)系方式：028-62721399，eyelashes2008@126.com。