沉管法在大口徑長輸管道工程中應(yīng)用

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1、沉管法在大口徑長輸管道工程中應(yīng)用　　摘要:敷設(shè)大口徑長輸管道在水網(wǎng)和沙漠地段，會遇到管溝不易成型、大型工程機械無法進場等困難，帶來很大挑戰(zhàn)給管溝開挖和管道整體下溝。施工方法應(yīng)采用雙側(cè)沉管，可解決這一難題。我們進行力學(xué)分析在對此工法中的管道承載問題上，采用此工法進行施工的要點和注意事項，我們結(jié)合工程實例介紹，提供有益的經(jīng)驗為水網(wǎng)和沙漠地段的管道建設(shè)。關(guān)鍵詞:沉管法；管道；應(yīng)用中圖分類號：U23文獻標(biāo)識碼：A引言8隨著我國不斷開發(fā)的油氣田，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用的大口徑長輸管道。管道不可避免要跨越河流，在管道工程建設(shè)過程中，經(jīng)過丘陵、岫巖、沙漠、山區(qū)、沖溝、沼澤等各種地帶，其中帶來很大

2、困難的是沙漠和水網(wǎng)地段的管道建設(shè)，如管材無法運輸，管溝不易成型，大型工程機械無法進等。增大的長輸管道管徑，沙漠和水網(wǎng)地段的施工難度進一步加大。修筑作業(yè)帶、冬季施工、井點降水等方法是以前水網(wǎng)地段施工主要的施工方法，既增加了建設(shè)成本，又耽誤了建設(shè)工期。本文結(jié)合平泰線→西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò)線7標(biāo)與陜京二線輸氣管道→山西太原陽曲段5標(biāo)水網(wǎng)地段的施工經(jīng)驗，對水網(wǎng)地段大口徑長輸管道的沉管法施工技術(shù)著重進行介紹。一、沉管法介紹沉管法：采用溝上組焊方式對水網(wǎng)地段管道的管道中心線上，然后開挖管溝在沿管道兩側(cè)，將管道自然降落到管溝內(nèi)的施工方法，是利用管道自身重力作用。在于施工比較容易組織是沉管下溝方法的

3、優(yōu)點，減少臨時占地，能提高工效，操作簡便、作業(yè)人員設(shè)備安全可以得以保證，管道施工的各種質(zhì)量要求不會降低。沙子具有流動性和管溝不易成型的特點，所以這種方法也適用于沙漠地段。二、沉管法管道受力分析1、力學(xué)模型管道下溝的方式見圖1(a)，管道下溝的受力狀態(tài)可簡化為受均布載荷的超靜定梁模型見圖1(b)：圖12、力學(xué)分析2.1由力學(xué)知識可知，支反力FRB和均布載荷Q在支點處產(chǎn)生的變形之和為零，因此：2.2由材料力學(xué)可知：可以求出：A截面的彎矩：B截面的彎矩：8代入以上公式計算比較，得MA-MB>0，B截面彎矩比A截面彎矩大，B截面為最大危險截面：可以求出：2.3梁C點撓度公式為:式中：撓度

4、/mm—f；慣性矩/mm4—I;應(yīng)力/MPa—δ；抗彎截面系數(shù)/mm—W；外徑/mm—D；均布載荷/(N/mm)—q；彈性模量/MPa—E；截面彎矩/(Kn.m)—M；內(nèi)外直徑比—a；總跨度/mm—L；2.3分析計算取X70鋼，安全系數(shù)n=1.2，彈性模量E=2.1x105MPa，[δ]=δS/1.2=402.5MPa，屈服極限δS=483MPa。有關(guān)計算結(jié)果見表1：表18以上計算我們可以看出，在沉管施工過程中D1016mm等的各類大口徑管道，相應(yīng)的管道最大應(yīng)力為許用應(yīng)力，如果管溝深度超過極限撓度￡max，這個時候可能處于不安全狀態(tài)。所以在遇到這類沉管施工過程中，管溝的深度必須全

5、程嚴(yán)格跟蹤，把它的極限撓度控制在￡max范圍內(nèi)。三、實例應(yīng)用1、工程概況平泰線→西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò)線7標(biāo)與陜京二線輸氣管道5標(biāo)→山西太原陽曲段。人工修整階梯狀農(nóng)田的地勢，約在150m左右的每階長度，逐步升高的BF235樁至BF240樁。粉狀土，質(zhì)地均勻的地質(zhì)情況由施工圖紙?zhí)峁?，為III級的工程分級。歷史上本地段為河谷地帶，地下水位也很高，施工當(dāng)年夏季當(dāng)?shù)亟涤炅枯^大，是兩側(cè)山地降雨匯水區(qū)，即使是少雨季節(jié)，導(dǎo)致水位升高在該段地下。地耐力下降較大，由于土壤含水率上升后，大型吊管機等重型履帶設(shè)備無法進入，因為施工期間正值雨季。按照施工規(guī)范要求的陜京二線輸氣管道，必須有6臺70t以上吊管機同

6、時作業(yè)，在管道整體下溝時，但因土壤承載力差的沼澤地段，無法在其上行走的70t吊管機，不能采取正常地段的整體吊裝下溝、溝上組焊的作業(yè)方法，要想確保管道建設(shè)的正常進行，必須采取措施。2、總體方案的施工8經(jīng)過反復(fù)勘察與現(xiàn)場調(diào)研，淤泥層較厚，管溝成型困難，在進行多處試開挖中，現(xiàn)場試挖管溝的深度達到3m，淤泥淤滿只需1個多小時，不好的井點降水效果。同時采取適當(dāng)?shù)拇胧?，在試開挖時還發(fā)現(xiàn)作業(yè)條件，可以達到30t吊管機的作業(yè)條件。確定采用雙側(cè)沉管法施工，是根據(jù)現(xiàn)場的情況，最大深度為3.5m的此段管溝設(shè)計，可以達到上述計算極限范圍值。2.1工藝流程恢復(fù)地貌→回填→陰極保護→輔助穩(wěn)管→沉管下溝→補口

7、補傷→焊縫檢測→組焊→布管→加強作業(yè)帶→清理作業(yè)帶→修筑便道。2.2土壤處理或加固措施在施工作業(yè)通道上2.2.1采用土工格室法、土工布網(wǎng)片墊層法，在土質(zhì)松軟時。增加地耐力方法是：在原地基上鋪設(shè)一層土工布，清除表面軟土以后，再鋪300~500mm干土，分層碾壓，在上鋪竹網(wǎng)片或鋼絲網(wǎng)片、格室網(wǎng)片上。2.2.2作業(yè)帶上鋪墊管排和木排，是根據(jù)現(xiàn)場施工情況，將管排鋪墊在施工作業(yè)帶上，是利用挖掘機和人工配合，以便設(shè)備行走的施工機具。施工完成后的一段管道，重復(fù)利用，將管排取出，鋪在下一段作業(yè)帶