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1、第 4 3 卷第 8期 2 0 1 4年 8月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y V o 4 3 N O 8 A u g u s t ，2 0 1 4 乌兰布和沙漠小口径长输管道施工技术 沈亚超，李卫国 ( 新疆石油工程建设有限责任公司，新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 0) 摘 要：宁夏石化成品油外输管道工程全线近 1 3处于乌兰布和沙漠，管道沿线沙丘承载力低 ，严重制约 了管沟开挖和管道下沟作业。经过现场踏勘及论证 ， 决定采用单侧沉管施工方法。实践证明， 采用单侧沉管方 法成功解决了小 口 径管
2、道沙漠地段下沟问题，同时该技术施工工艺简单、能减少风险、 节约成本 、 使作业更加 流畅及可靠等特点。 关键词：沉管下沟；长输管道；小口径；施工技术 ；流水作业 中图分类号 ：T E 8 9 文献标识码 ： A 文章 编号 ： 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 4)0 8 1 6 2 9 0 2 Co ns t r uc t i o n Te c hn i que o f Pi pe l i ne - s e t t l e d Di t c h i ng i n Sma l l Ca l i be r Lo n g Di s t a n c e Pi pe l i n e Co
3、n s t r u c t i o n i n Ul a n buh De s e r t S HEN Y a c ha o， L1We i - gu o ( Xi i a n g P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g&C o n s t r u c t i o n C o ， L t d ， Xi n j i a n g K e l a ma y i 8 3 4 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ne a r l y o n e t h i r d o f Ni n g x i a p e t r o c h
4、e mi c a l p r o d u c t s P i t I e l i n e s i s l o c a t e d i n U1 a n b u h d e s e r t wh e r e t h e l o w b e a ri n g c a p a c i t y ma k e s i t h a r d t o e x c a v a t e t h e d i t c h a n d l a y t h e p i p e s Ba s e d o n t h e fie l d r e c o n n a i s s a n c e a n d d e mo n s
5、 t r a t i o n we d e c i d e d t o u s e t h e t e c h n i q u e o f p i p e l i n e s e t t l e d d i t c h i n g T h e p r a c t i c e s h o ws t h a t t h i s me t h o d i s f e a s i b l e a n d r e l i a b l e i n d e s e rt a r e a T h i s s i mp l e c o n s t ruc t i o n t e c h n o l o g y
6、c a n e f f e c t i v e l y r e d u c e r i s k s a n d s a v e c o s t a s we l l a s ma k e t h e flo w p r o c e s s mo r e s mo o t h l y a n d r e l i a b l e K e y wo r ds ： P i p e l i n e - s e t t l e d d i t c h i n g ； L o n g - d i s t a n c e p i p e l i n e ； S ma l l c a l i b e r ； C
7、o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e ； F l o w p r o c e s s 宁夏石化成品油外输管道工程起 自银川市 ，止 于巴彦淖尔市临河 区，全长 3 8 0 k m。其 中有近 1 3 0 k m管线穿过我 国第八大沙漠一乌兰布和沙漠 ， 管道 敷设所经地区地貌单元为 固定沙丘 、半 固定沙丘 、 流动沙丘，地形起伏较大，地貌变换频繁。其中管 线经过流动沙丘长达 7 0 k m。 在长输管道施工中，常规下沟的方法是在管道 的一侧沿管道 中线开挖管沟 ，管沟满足设计及验收 规范标准后 ，用数台吊管机逐步 吊管下沟 ，随后用 推土机 ( 挖掘
8、机 )回填 ，这样就完成了管道下沟作 业这一工序。但在沙漠地貌环境下存在吊管设备难 以行走以及管沟成型困难等制约因素 ，给管道的施 工增加了难度” 。 。根据 以上这种情况 ，通过限产踏 勘后经参建各方技术和管理人员多次讨论，决定采 用沉管法 卅 来进行管沟开挖和管线下沟的试作业。 1 沉管施工技术 1 1 施工技术简介 沉管法下沟就是 ， 对在沟上已组焊防腐完成的 管道，不用吊管机，而是直接开挖管沟，利用管道 自身重力沉入沟底 的下沟方法。主要用于沼泽湿地 沙漠等管沟难以形成或大型吊管机无法通行的管道 施工地段。当管道在 自重力下沉到沟底后 ，另两台 挖掘机立即回填，恢复地貌。 1 2施 工
9、工 艺 沙漠段沉管下沟施工工艺见图 1 。 2 单侧沉管施工工艺 由于工程为 2 1 9 1口径管道 ，为缩减作业带宽 度及保护环境 ，采用单侧沉管下沟施工工艺。 2 1 施工准备 ( 1 )施工前 应先熟悉设计 图纸 ，勘查现场 。 掌握所要经过沙丘的地形 、地貌 、地层地质情况。 ( 2)由于沙漠中风沙较 大 ，且流动沙丘沙丘 移动较为严重。宜制作 2 m左右竹竿 ( 为防止被风 吹倒，插入沙中0 5 1 0 m左右 ) 并绑上红色布条作 为转角桩 ( 控制桩 ) ， 沙丘起伏大的地段增加定位桩 的密 度 。 ( 3 )用绑红布条的竹竿定位中线后 ( 百米一 个 ) ， 根据设计要求测出作
10、业带边线。 同样采用竹杆 收稿 日期： 2 0 1 3 1 2 - 2 8 作者简介 ： 沈亚超 ( 1 9 7 8 -) ， 男，工程师， 2 0 0 4年毕业于辽宁石油化工大学油气储运专业， 现主要从事油气储备库及长输管道 的建设工作。E m a i l x j y j s y c l 2 6 c o m 。 1 6 3 0 当 代 化 工 2 0 1 4年 8月 小旗 ( 可不同颜色 区别 )做标志。 量放线的边界线进行作业带清理 。扫线应按设计要 ( 4) 为保护沙漠脆弱的环境，必须严格按测 求的标高进行。 施 工 准 备_ 测 量 放 线 _ 作 业 带 清_ 运 管 、 布 管 组
11、 对 焊 接卜 补 口 、 补 伤 防 腐 层 检-_ 沉 管 下 沟 卜_ _-4 坐 标 采 集_ 管 沟 回 填-_ 地 面 检 漏 三 桩 埋 设 卜 _一 _- 地 貌 恢 复l 清 理 现 场 图 1 沙漠段沉管下沟施工工艺 F i g 1 Co n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f p i p e l i n e s e t t l e d d i t c h i n g i n d e s e r t 2 2 沉管下沟 ( 1 ) 沉管下沟前 ， 应根据项 目文件要求提前报 请标段监理请监理到场进行全程旁站监督。 ( 2) 沉管
12、下沟前 ， 应向沟机操作人员交代管沟 深度设计要求 ，用白色漆油笔在防腐层上醒 目位置 标注设计开挖深度 ，以保证管道下沟后埋深满足设 计要求。 ( 3) 沉管下沟应由挖掘机机手 、测量工 、 质检 员、安全监督员、防腐工等共同配合完成，且应由 专人 ( 施工员 )统一指挥 。 ( 4)沉管下沟前 ，应检查下沟段落防腐层 补 口、补伤情况，并对管体外防腐层进行外观检查， 若检测出防腐层有漏点，应立即修补。用电火花检 漏仪全面检查管体是否存在漏点 ( 应重点对悬空段 进行检漏 ) ，电火花检漏需要与沉管施工 同步进行 。 ( 5) 沟机的挖斗在距离管道 2 0 0 m m处应缓慢 入土开挖 ，谨
13、慎挖掘 ，确保斗铲不碰触管道。为防 止沟机碰伤管道防腐层， 可在管道上套上 1 P ,m厚度 的橡胶板圆筒 ，圆筒帮上拉绳 ，使橡胶筒在人的拖 动下能够及时对挖掘机开挖部分的管道进行防护。 挖掘过程中应有专人进行监督，提示沟机操作谨慎 操作，一旦发现有防腐层被碰伤的情况，应立即进 行补伤并再次检漏。 ( 6 ) 开挖管沟时， 管头可以依靠 自身挠度贴附 于沟底，管端摆到管沟中心线位置后，继续开挖， 管道依靠管道 自重逐步沉降至管沟底部 ，完成沉管 施 工 。 ( 7)完成一段沉管下沟后 ( 约 2 0 0 I n) ，及时 用 G P S 进行三维坐标数据采集。 ( 8) 数据采集完后立即进行
14、进行管沟回填 ，回 填后管顶覆土厚度应符合设计要求， 必须保证埋深。 ( 9)管沟回填一般地段 自然沉降 3 0 d 后 ，对 管道防腐层进行地面检漏，符合设计规定为合格。 ( 1 0) 按照图纸要求完成三桩埋设后对施工现 场进行平整 ，将地貌恢复到原貌并清理现场垃圾及 剩余物资。 施工破坏的作业带按照要求恢复至原貌。 ( 1 1 ) 施工必须满足 G B 5 0 3 6 9 2 0 0 6 油气长输 管道工程施工及验收规范 及相关设计文件的要求。 3 沉管法下沟经济性 比较 以一处下沟点为例 ，沉管法和吊管法人员及设 备需求情况如表 1 和表 2 所示。 表 1 人员需求比较 Ta b l
15、e 1 Co mp a r i s o n o f p e r s o n n e l r e q u i r e me n t ( 下转 第 1 6 3 4页 ) 化 工 2 0 1 4年 8月 大的研究结果 ， 输送量愈大 、 距离愈长 、 地温愈低 ， 液化管道输送的经济意义愈大。 由于 L N G 在常压下的饱 和温度在一 1 6 3 左 右，与周围环境存在巨大温差，使得液化天然气在 管道 中输送的过程 中不可避免的要从外界吸收热 量 ，再加上摩阻等因素的影响，必然导致管道中液 化天然气温度的升高，如果不采取措施，就会在管 道中形成很不稳定的两相流动，降低输送效率，提 高输送的不确定性
16、。因此， 对于 L N G长距离管道输 送来说 ，必须要在 中途建设液化站来降低管道中液 化天然气的温度，使管道中始终保持液相输送。 在总结分析几种经典且技术相对成熟的液化流 程之后， 鉴于 L N G长输管道中间液化站有别于液化 工厂的实际条件 ，提出了液化站的流程设计 ，并且 对其进行了分析。 液化站是 L N G 长输管道运行过程中及其重要 的环节， 它是一个 L N G长输管道系统能否正常运行 的决定性因素。 本文主要对 L N G长输管道 中间液化 站的流程进行 了研究 ， 为 L N G长输管道技术的研究 工作提供了一个参考依据， 从而推动 L N G长输管道 事业 的发展 ，有助
17、于我 国 L N G技术的进一步提高。 在天然气的液化方面，国外发达国家已经具有了比 较成熟的技术 。 2 0世纪 6 0年代在 阿尔及利亚成功建造了世界 上第一座工业规模的天然气基本负荷行液化工厂， 该工厂采用的流程是级联式液化流程。 随着 L N G事 业的快速发展 ， 液化技术也不断提高与创新。级联 式液化流程采用的是纯物质作为制冷剂，再次之后 又研制出混合制冷剂液化流程。2 0世纪 7 0年代， 研制出丙烷预冷的混合制冷剂液化流程，并成功应 用到 L N G工业当中。 此后， 由于该流程同时兼有级 联式液化流程和混合制冷剂液化流程的优点 ，大多 数的液化工厂普遍采用该流程。后来法国一家
18、公司 有成功研究出代表天然气液化流程未来发展方向的 整体结合式级联型液化工厂 。 参考文献： 1 敬加强，梁光川 ，蒋宏业 液化天然气技术问答 M 北京 ：化学 工业 出版 社 ，2 0 0 7 1 1 2 王引真，熊伟 ， 王彦芳 油气管道选材【 M】 北京：中国石化 版社， 2 O1 O 3 薛蓉，李磊 国际 L N G贸易的发展趋势分析 J _商业时代 ， 2 0 1 1 f4 ) ： 4 1 - 4 2 4 顾安忠液化天然气技术手册 M】 北京 ：机械工业出版社 ，2 0 1 0 5 梁光川 郑云萍，李又绿， 等液化天然气( L N C ) 长距离管道输送技 术 J J l天然气与石油
19、，2 0 0 3 ，2 1( 2)：g - 1 0 6李 士富 油 气处 理工艺 及计算 【 M 北京 ：中国石化 出版社 ， 2 O1 O 1 0 1 3 7 陈雪，马国光，谢建飞 L N G长输管道输送技术研究c J 石油化 一 设计 2 0 0 6 2 3( 2 )： 5 6 5 8 (上接 第 1 6 3 0页 ) 4 结 论 经过工程实践证明，小 口径管道在沙漠地段 采用单侧沉管作业与通用的作业法相比，具有以 下优点 ： ( 1 ) 施工工艺简单 ，同时管沟开挖和管道下 沟同步进行， 管沟开挖、下沟、回填、地貌恢复等 形成了一条龙作业，缩短了项目周期。 ( 2) 避免吊管机等设备在承
20、载力较低的沟边 下沟作业施工 ，消除了人机安全隐患。同时大大 减少了人员及设备需求，降低了工程的成本。 ( 3) 由于减少了一条设备行走道 ( 相对于 吊 管法及双侧沉管法 )，缩小了作业带范围 ，从而 见减小了重型机械设备对地表的破坏，有效地保 护了沙漠的植被。 参考文献： 1 吴滨流动沙漠地段长输管道施工常见问题及对策 J l油气 田 地面工程，2 0 1 2 ，3 1 ( 7 ) ：8 O 2胡国强 ， 熊新强 ， 尚增辉沙漠地段天然气管道施工技术 J 石 油规划设计2 0 0 5 ，1 6 ( 6 ) ：1 9 2 1 3 张力 ， 李道德 ，彭顺斌单侧沉管在沙漠地段长输管道施 中 的应用【 j _天然气与石油，2 0 1 1 ，2 9 ( 4 ) ：2 3 2 5 4 李远智双侧沉管方法在沙漠地段管道工程中的应用 石油 工程建设，2 0 0 7 ，3 3 ( 1 ) ：7 9 8 0