沉管法在大口径长输管道工程中应用

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1、沉管法在大口径长输管道工程中应用　　摘要:敷设大口径长输管道在水网和沙漠地段，会遇到管沟不易成型、大型工程机械无法进场等困难，带来很大挑战给管沟开挖和管道整体下沟。施工方法应采用双侧沉管，可解决这一难题。我们进行力学分析在对此工法中的管道承载问题上，采用此工法进行施工的要点和注意事项，我们结合工程实例介绍，提供有益的经验为水网和沙漠地段的管道建设。关键词:沉管法；管道；应用中图分类号：U23文献标识码：A引言8随着我国不断开发的油气田，已经得到了广泛的应用的大口径长输管道。管道不可避免要跨越河流，在管道工程建设过程中，经过丘陵、岫岩、沙漠、山区、冲沟、沼泽等各种地带，其中带来很大

2、困难的是沙漠和水网地段的管道建设，如管材无法运输，管沟不易成型，大型工程机械无法进等。增大的长输管道管径，沙漠和水网地段的施工难度进一步加大。修筑作业带、冬季施工、井点降水等方法是以前水网地段施工主要的施工方法，既增加了建设成本，又耽误了建设工期。本文结合平泰线→西气东输冀宁联络线7标与陕京二线输气管道→山西太原阳曲段5标水网地段的施工经验，对水网地段大口径长输管道的沉管法施工技术着重进行介绍。一、沉管法介绍沉管法：采用沟上组焊方式对水网地段管道的管道中心线上，然后开挖管沟在沿管道两侧，将管道自然降落到管沟内的施工方法，是利用管道自身重力作用。在于施工比较容易组织是沉管下沟方法的

3、优点，减少临时占地，能提高工效，操作简便、作业人员设备安全可以得以保证，管道施工的各种质量要求不会降低。沙子具有流动性和管沟不易成型的特点，所以这种方法也适用于沙漠地段。二、沉管法管道受力分析1、力学模型管道下沟的方式见图1(a)，管道下沟的受力状态可简化为受均布载荷的超静定梁模型见图1(b)：图12、力学分析2.1由力学知识可知，支反力FRB和均布载荷Q在支点处产生的变形之和为零，因此：2.2由材料力学可知：可以求出：A截面的弯矩：B截面的弯矩：8代入以上公式计算比较，得MA-MB>0，B截面弯矩比A截面弯矩大，B截面为最大危险截面：可以求出：2.3梁C点挠度公式为:式中：挠度

4、/mm—f；惯性矩/mm4—I;应力/MPa—δ；抗弯截面系数/mm—W；外径/mm—D；均布载荷/(N/mm)—q；弹性模量/MPa—E；截面弯矩/(Kn.m)—M；内外直径比—a；总跨度/mm—L；2.3分析计算取X70钢，安全系数n=1.2，弹性模量E=2.1x105MPa，[δ]=δS/1.2=402.5MPa，屈服极限δS=483MPa。有关计算结果见表1：表18以上计算我们可以看出，在沉管施工过程中D1016mm等的各类大口径管道，相应的管道最大应力为许用应力，如果管沟深度超过极限挠度￡max，这个时候可能处于不安全状态。所以在遇到这类沉管施工过程中，管沟的深度必须全

5、程严格跟踪，把它的极限挠度控制在￡max范围内。三、实例应用1、工程概况平泰线→西气东输冀宁联络线7标与陕京二线输气管道5标→山西太原阳曲段。人工修整阶梯状农田的地势，约在150m左右的每阶长度，逐步升高的BF235桩至BF240桩。粉状土，质地均匀的地质情况由施工图纸提供，为III级的工程分级。历史上本地段为河谷地带，地下水位也很高，施工当年夏季当地降雨量较大，是两侧山地降雨汇水区，即使是少雨季节，导致水位升高在该段地下。地耐力下降较大，由于土壤含水率上升后，大型吊管机等重型履带设备无法进入，因为施工期间正值雨季。按照施工规范要求的陕京二线输气管道，必须有6台70t以上吊管机同

6、时作业，在管道整体下沟时，但因土壤承载力差的沼泽地段，无法在其上行走的70t吊管机，不能采取正常地段的整体吊装下沟、沟上组焊的作业方法，要想确保管道建设的正常进行，必须采取措施。2、总体方案的施工8经过反复勘察与现场调研，淤泥层较厚，管沟成型困难，在进行多处试开挖中，现场试挖管沟的深度达到3m，淤泥淤满只需1个多小时，不好的井点降水效果。同时采取适当的措施，在试开挖时还发现作业条件，可以达到30t吊管机的作业条件。确定采用双侧沉管法施工，是根据现场的情况，最大深度为3.5m的此段管沟设计，可以达到上述计算极限范围值。2.1工艺流程恢复地貌→回填→阴极保护→辅助稳管→沉管下沟→补口

7、补伤→焊缝检测→组焊→布管→加强作业带→清理作业带→修筑便道。2.2土壤处理或加固措施在施工作业通道上2.2.1采用土工格室法、土工布网片垫层法，在土质松软时。增加地耐力方法是：在原地基上铺设一层土工布，清除表面软土以后，再铺300~500mm干土，分层碾压，在上铺竹网片或钢丝网片、格室网片上。2.2.2作业带上铺垫管排和木排，是根据现场施工情况，将管排铺垫在施工作业带上，是利用挖掘机和人工配合，以便设备行走的施工机具。施工完成后的一段管道，重复利用，将管排取出，铺在下一段作业带