地下管线

各位领导各位专家大家好！地下管线施工成套技术中建八局工业设备安装有限责任公司中建八局科技开发项目验收•一、立项背景及项目开发意义•二、整体开发思路和研究方法•三、技术资料组成•四、技术成果构成•五、成套技术创新点•六、关键技术研制总结报告•七、新技术应用和工法介绍•八、技术水平、效益及市场前景分析•九、工程照片汇报纲要现代化管道施工技术的发展，以及对施工环境保护的需要，特别在长距离输送管线施工方面，由于设计勘察不可能提供很完整、完善的作业带地质条件，因此在施工过程中不可避免的遇到各种复杂的地质状况，对管道的施工质量、施工工期影响很大。鉴于上述情况，总结长距离地下管线各方面比较先进的施工技术，形成完整的成套技术，对提高公司施工水平和施工质量，对以后类似工程的施工起着很好的借鉴作用。南京城市天然气利用工程中应用当时国内和国际上比较先进的“长距离大口径水平定向钻穿越技术”、“长距离顶管结合爆破施工技术”、“天然气专用管道下向焊接技术”等技术，再结合我公司长期的管道施工经验，总结和编制一套较为完整的地下管线成套技术可以提升公司在该方面的技术实力和竞争能力，并可以作为公司相关工程施工的技术储备，填补局和总公司的空白。一、立项背景及项目开发意义为了使“地下管线施工成套技术”成果具有先进性和广泛的适用性，我们在总结和开发过程中着力加大新技术的推广应用和关键施工技术的突破与创新，并以南京城市天然气利用工程作为载体进行开发和总结。但地下管线由于材质和适用范围的不同，因而呈现多样化的特点。为了使本技术成果具有先进性和广泛的适用性，在选材时主要以长输管道工程为代表，详细阐述其特有的施工工艺；同时结合我公司已施工过的市政管道工程，综合阐述其地下管线通用施工工艺。所以该地下管线施工成套技术主要借鉴“西气东输—南京城市天然气利用工程”和营口港储罐安装工程中的埋地管道施工的实际施工经验，以及过往工程如南京城北污水处理厂外管线敷设工程和杭州七格污水处理厂管道安装工程等相关的先进技术配套总结完成。二、整体开发思路和研究方法三、技术资料组成本成套技术主要由以下资料组成：第一章科技开发项目申请表第二章科技开发计划项目执行报告第三章综合研制报告第四章关键技术研究总结第五章新技术推广应用总结第六章查新报告第七章效益综合分析第八章用户报告第九章技术指标检测报告及验收记录附录施工采用的标准规范。四、技术成果构成我们在总结和开发过程中针对工程难点，结合施工经验，进行了关键技术的创新和新技术的推广应用，总结形成了五项具有代表性的关键施工技术、八项新技术推广应用和两项施工工法，组成了地下管线施工成套技术。五项关键技术是：长距离大口径管道水平定向钻穿越施工技术、长距离顶管结合爆破技术、天然气专用管道下向焊接施工技术、预制直埋球硅复合保温管施工技术、长距离管道电子跟踪清管施工技术。八项新技术推广应用是：井点降水施工技术、地基处理与管道基础施工技术、地下水平顶管施工技术、围堰施工技术、管道回拖方式选择应用技术、长输管线试压通球清管技术、管道阴极保护施工技术和光缆传输系统(SCADA系统）施工技术。两项施工工法是：PCCP管安装施工工法、大口径球墨铸铁管施工工法。五、成套技术创新点1、天然气专用管道焊接质量控制长距离输气管线所要解决的关键问题是焊接质量问题，针对管线的材质及用途特殊性，焊接采用国内较先进的下向焊技术，具有效率高，焊缝成型好等优点，焊机主要采用LINCOINPC-400逆变下向焊直流焊机。并且根据工程特点，大部分焊接作业在野外进行，施工时配备了大量野外作业焊接设备，包括发电机、运输机械、可移动焊接设备、通讯联络设备等，保证了焊接质量。2、复杂地形下的多种穿越技术的结合长输管线沿途非开挖施工段较多，南京城市天然气利用工程全程共有12段定向钻穿越，19段顶管穿越，3座穿越铁路箱涵，项目部组织协调施工人员及机具，采用先进、经济、合理的施工手段进行施工，取得了很好的效果。在穿越方式的选择上，根据地质勘探的情况，科学合理选择穿越方式，保证了工程技术经济指标实现。五、成套技术创新点3、局部地下爆破技术的应用在顶管穿越施工中，特别是最困难的东杨坊段顶管过程中，该段顶管由于地质情况复杂，周边企事业单位较多，施工协调难度相当大，项目部组织了有丰富经验的施工作业队伍，采用局部地下爆破技术，解决了地下风化岩、基岩较多的困难，有力推进了工程的进展，在非常不利的条件下胜利保质保量完成任务，确保了第一阶段通气目标的实现。4、定向钻穿越施工过程控制在定向钻穿越施工中，采用国际先进的DD330型钻机，完成了秦淮河，农科院等超长距离的大孔径（D900）定向钻穿越施工，施工中主要控制点包括：入出土点坐标、入出土点角度、穿越过程中控向、泥浆配制，回拖过程中控制等。在控向环节，采用了英国Sharewell公司生产的MGS定向系统，在整个穿越过程中采用地面信标系统（Tru-Truckersystem）配合MGS系统进行准确跟踪定位。在管线回拖过程中保证连续作业，避免因停工造成阻力增大，在泥浆配制方面，在不同的阶段，不同的地层采用了不同的泥浆，保证了整个穿越过程的顺利进行。五、成套技术创新点5、管道回拖方式选择在长距离顶管两工作井对顶测控方面，从开始就严格要求，采用先进的测控技术进行控向，使最终偏差控制在管线施工允许的范围内。各段顶管内穿芯管回拖过程中，考虑到管材外壁防腐层保护及各个地段不同的外部条件，因地制宜，采用多种不同的管道回拖手段，例如“分段组焊回拖法”、“分段顶进回拖法”、“水浮回拖法”等方法，设计制造了管线回拖专用滚轮，根据顶管的用途，采用专题会议讨论并制定符合工程要求的顶管交接验收标准，完善交接验收手续，保证了工程施工的连续性。。六、关键技术研制总结报告1、长距离大口径管道水平定向钻穿越施工技术1）施工难点①主管线穿越河流时，穿越长度大，地质条件复杂；②现场条件不允许采用开挖施工，如采用顶管施工容易发生透水事故，继而造成安全隐患；③作业条件差，施工场地狭小。2）应对措施针对上述出现的问题，课题研究小组与业主方进行磋商，决定引进国际及国内较为先进的水平定向钻穿越技术。3）关键技术简介水平定向钻穿越技术主要根据图纸所给的入土点和出土点设计出穿越曲线，利用美国生产的威猛穿越机械按照穿越曲线先钻出导向孔，然后进行扩孔处理，利用泥浆的护壁及润滑作用将已预制试压合格的管段进行回拖，完成管线的施工。该施工技术可用于大型河流、地面障碍物较多且地质情况较差的地段，施工有着独特的优势。缺点：由于受出土角控制在5～12度限制，对于埋深较大，管段较短或地下障碍物较多的地段不适合采用该项技术。4、应用效果南京城市天然气工程中外管线主管施工过程中多处采用该项技术，如九乡河、七乡河、沪宁高速公路段。该项施工技术工艺先进，与开挖施工或顶管施工相比较，可以减少工程中机具、人员的投入，大大的降低劳动工人的作业强度、改善劳动作业条件。施工时占地面积小，施工噪音低，对施工区域周围的居民生活几乎不构成影响。由于采用地下穿越施工不影响江河及道路通航，不损坏当地的地形结构，很好的保持了施工作业区域的地形地貌。施工可以不受季节、天气气候限制，可以全天候作业，具有施工操作简单、成功率高、安全可靠等特点。因此对缩短施工工期、提高工程质量发挥重大作用。由于不采用开挖施工，没有基坑内施工作业，因此不必担心坍方事故，安全风险小。六、关键技术研制总结报告六、关键技术研制总结报告钻孔曲线示意图钻机被安装在入土点一侧，从入土点开始，沿着设计好的线路，钻一条从入土点到出土点的曲线，作为预扩孔和回拖管线的引导曲线。六、关键技术研制总结报告扩孔示意图在钻导向孔阶段，钻出的孔往往小于回拖管线的直径，为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3～1.5倍，需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径。六、关键技术研制总结报告回拖管道示意图地下孔经过预扩孔，达到了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。六、关键技术研制总结报告2、长距离顶管结合爆破技术1）施工难点①地上建筑物及其他障碍物多，拆迁或搬迁所需费用大，时间长；②现场地质为风化岩或强风化岩，定向钻无法穿越；③单纯采用顶管施工，掘进速度慢，工期长。2）应对措施根据南京城市天然气利用工程东杨坊段外管线施工出现的这一状况，课题研究小组积极寻求外部专家的技术支持，多次现场试验，总结出顶管内采用小剂量装药爆破的施工方案，并最终取得良好的实际效果。3）关键技术简介采用浅孔爆破：主爆孔采用瑞典阿特拉斯BBD-12型手持风动凿岩机，钻孔直径Ф42mm，对于个别突出岩石以及二次破碎，可采用内、外部爆破相结合，或辅以风镐凿除。六、关键技术研制总结报告钻孔角度采用水平和25º倾斜孔（周边孔），取爆破单耗为3～4kg/m3，采取3级布孔形式。即中间1孔为空孔，其作用为下级孔创造必要的辅助临空面；第2级孔为掏槽孔，其作用为最后级孔创造临孔而且能避免围岩不过度破坏；第3级孔为周边孔，在已具较好临空面的前提下，使紧挨围岩的那部分岩石能顺利从围岩剥离，并有利于围岩稳固。为了提高岩石的破碎度，并有效控制一次起爆药量，降低爆破振动。全部采用塑料导爆管非电起爆系统，实施多段毫秒微差爆破新技术，且该起爆系统不受雷电、射频电和杂散电流的影响，确保爆破施工的安全。4）应用效果由于采用小孔进行装药，且事先经过严格的爆破试验，对周围的岩石层扰动影响极小，安全可靠同时可以加快施工速度。对于有扰动超挖部分，管底部采用沙石进行回填，管侧壁及管顶部采用加压注浆处理，不影响地面土层的稳定。该项技术在南京城市天然气利用工程中应用证明效果非常理想，不仅极大的缩短了工期，而且降低了工人的劳动强度，取得了良好的效果。六、关键技术研制总结报告3、天然气专用管道下向焊接施工技术1）施工难点①室外焊接，气候条件复杂，受空气湿度、风速影响大；②焊接要求高，焊缝要求100％射线和100％超声波检测；③为满足管线的通球要求，对管道焊缝内壁成型要求高。2）应对措施由于下向焊接技术公司没有现成的焊接工艺评定和技术成果可以借鉴，课题研究小组重新做了下向焊的焊接工艺评定，并在公司范围内选派多名焊工外出培训，取得了下向焊接资质。3）关键技术简介针对大口径、厚壁天然气专用管材：L415（X60）、L360(X52)、L290(X42)等，采用纤维素焊条手工电弧焊与自保护药芯焊丝半自动下向焊相结合的焊接技术，既可以确保焊接质量，又能大幅度提高施工效率。使用一般的直流焊机进行纤维素型焊条焊接，在小电流时易出现断弧、粘条、电弧不稳等问题。经过试验，我们选用的手工电弧焊机有美国六、关键技术研制总结报告LINCOLN公司的DC-400，美国MILLER公司的XMT-304，北京时代集团公司的ZX7-400B，济南奥太公司的ZX7-400ST。它们具有陡降外特性；外拖推力电流足够大；适当提高静特性曲线外拖拐点，可以达到小熔滴过渡等特点。下向焊时要求单面焊双面成型，背面焊缝要求焊波均匀，焊缝表面光滑且略有凸起，因此根焊是保证背面成形良好的关键。在施工过程中，我们采用对称焊流水作业，即根焊、填充、盖面各有两名电焊工对称施工焊，流水施工，对称施焊。4）应用效果此下向焊接技术成功地应用于南京城市天然气利用工程的天然气专用管材的焊接，如外管与场站约60km管线，焊口合格率高达99.4％，减少了返修和探伤工作量。半自动下向焊接技术的运用，既保证了焊接质量，又大幅度提高施工效率，收到了良好的社会效益和经济效益。六、关键技术研制总结报告4、预制直埋球硅复合保温管施工技术1）施工难点①现场埋地管道地下水丰富，普通保温材料吸水后绝热率无法保证使用要求；②现场靠近海边，使用环境腐蚀性强。2）应对措施选用新的保温材料，解决高温高湿管道地下直埋技术难题。3）关键技术简介预制直埋球硅复合保温管道是以球硅为骨料，以多种化学助剂复合而成的一种新型防腐保温管道。该产品采用新的简捷的整体浇注保温结构，具有良好的绝热、防腐、阻燃性，同时具有稳定性好，容重轻，