CN1558129A - 管道穿越河流施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道穿越河流施工方法，属于在水下铺设管道技术领域。其特征是采用长臂单斗控掘机在自制浮箱上进行水下挖沟，然后将已预制好的穿越管道两端封堵，利用密闭管道能在水上漂浮的特性，用施工设备牵引管道漂流过河就位，再向管道内注水使其下沉到管沟内，最后压管稳固和回填。其施工工序是：施工准备、测量放线、水下挖沟、漂管沉管、稳管回填。该施工方法已在西气东输管道工程的江南水网区域试用，成功穿越60～100米通航河流8条，总宽度800多米，施工质量达到设计要求及国家标准。与“开挖导流渠、围堰截流、抽水清淤、大开挖”穿越河流施工方法对比，优点是缩短工期，节省大量资金，不影响正常航运，施工安全，不污染破坏环境。
Description
(一)技术领域
本发明涉及到在水下铺设管道的施工方法，其基本技术特征是水下挖沟和漂浮沉管，称为：“管道穿越河流施工方法”。
(二)背景技术
管道穿越河流，尤其是穿越通航河流，被称做长输管道施工中的“咽喉工程”，不但技术难度高，投资多，而且工期长，风险大。我公司于1970年3月，在国内首次采用“泥浆循环二级放管湿顶法”，将长474米，直径159毫米的输油管道成功穿越黄河底部。两年后又在国内首次采用“机械推进、水力冲刷、曲线穿越二级顶管法”，将长438米，油管直径219毫米、中层套管直径273毫米。外层套管直径325毫米的复壁管道整体穿越黄河，其最深处在河床面以下23.47米。1973年6月，又在国内首次采用“冲吸式水利挖沟沉管法”，将长748米，油管直径426毫米、套管直径630毫米的复壁管道成功铺设在黄河底下。其中后两项管道穿越河流新技术于1978年荣获全国科学大会奖。1995年我公司应用自行研制的“驳载式滩海管沟挖掘机”(专利号95110332.6)，在渤海湾成功铺设我国第一条海底输气管道。2000年应用自行研制的“滩海登陆管道拖管方法及专用装置”(专利号00129318)、“海底管道陆地预制管段下海发送装置”(专利号00256422)，在渤海湾成功铺设国内第一条滩海登陆输油管道。2001年我公司中标西气东输管道工程第26标段68公里，直径1016毫米，壁厚26.2毫米，工作压力10MPa，位于无锡、苏州江南水网地区。68公里管道主干线要穿越池塘102个、河流90余条，其中通航河流8条，河宽一般在60～100米左右。由于水面较宽，河水流动，小型船只航运频繁，无法采用封航、围堰、抽水清淤、开导流渠、大开挖等施工方法，也不宜采用上述“曲线顶管法”、“水力冲吸沉管法”和滩海管道施工方法。经检索专利文献，其中“有关铺设水下管道的改进”(专利号97122627)是用铺管铺设海底管道，我们无法采用。“江河挖泥船”(98250388)也不适合在水下挖管沟。上述已有技术都不能解决我们面临的施工难题，只能借鉴某些施工经验。
(三)发明内容
鉴于上述已有技术都不能用于西气东输管道工程在江南水网地区穿越河流施工，我们独辟蹊径，勇于创新，在国内首次采用“水下挖沟，漂浮沉管”穿越河流施工方法，并获得成功。
本发明是由下述技术方案实现的：
管道穿越河流施工方法的基本技术特征是：采用长臂单斗挖掘机在自制浮箱上进行水下挖沟，然后将已预制好的穿越管道两端封堵，利用密闭管道能在水上漂浮的特性，用施工设备牵引管道漂流过河就位，再向管道内注水使其下沉到管沟内，最后压管稳固和回填。其施工工序是：施工准备、测量放线、水下挖沟、漂管沉管、稳管回填。各工序的技术内容(或称子工序)是：
施工准备：包括管道预制及探伤，防腐层检测及修补，管端封堵和安装进水、排水管。浮箱拖运、下水及组装，埋地锚，系钢丝绳。挖掘机上浮箱，并防滑固定，由此构成水下挖沟装置。
测量放线：根据图纸设计要求，先在河岸两边撒白灰，插标志旗、标志桩，确定出管沟中心线、管沟边线和施工作业带边界线。根据土壤性质、水流速度、开挖深度等，确定管沟度宽度和管沟坡度等数据，沟底宽度为管径加3～4米，坡度1∶2～1∶6。
水下挖沟：由长臂单斗挖掘机根掘河岸两边的标志物，在浮箱上进行水下挖沟作业，并要求管沟一次成形，经测量合格后再移动位置继续挖沟作业，直至整条管沟挖成。在靠近河岸边，挖出的河泥直接放置在河岸上，离河岸较远可将河泥放在小型泥驳上再运到岸上。水下管沟成形后，再挖河岸两边放坡段的陆上管沟。然后由潜水员用高压水枪对管沟冲扫平整，达到设计要求。
漂管沉管：在河底管沟开挖的同时，在预制好的管段一侧挖出一条发送沟，发送沟直通河边，使河水进入发送沟，其水深1米左右能浮起管段。用吊管机将管段放入发送沟内，管段处于漂浮状态，用施工设备牵引管段漂送到位。用水泵向管段内注入洁净水，使预制管段慢慢下沉到沟底。
稳管回填：沉管就位达到设计要求后，由潜水员配合，用浮箱和吊机将马鞍形水泥压块逐个安装压在已就位的管道上，然后回填。最后在管道两端围堰，露出管头，用空压机和清管器将管道内积水扫出，为管道连接做好准备。
上述管道穿越河流施工方法，已在西气东输管道工程第26标段的江南水网区域试用，成功穿越通航河流8条，总宽度800多米，施工质量满足设计文件及国家标准规范的要求。该施工方法与“开挖导流渠、围堰截流、抽水清淤、大开挖”穿越河流施工方法对比，提前工期60天，节省资金777.2万元，并且基本上不影响正常航运，施工过程中工伤事故和设备事故极少，未对当地水土及生态环境造成任何污染和破坏，深受工程各方和当地居民好评。该施工方法在今后大口径长输管道穿越中、小通航河流时，将会有良好的推广应用前景。
(四)附图说明
附图1是本发明的施工工序流程及各工序的简要技术内容框图。
附图2是本发明的水下挖沟示意图。
(五)具体实施方式
结合附图说明一个实施例：
如图1所示，本发明的施工工序是：施工准备、测量放线、水下挖沟、漂管沉管、稳管回填。各工序的技术内容是：施工准备工序包括管道预制及探伤、防腐层检测及修补、管端封堵、浮箱拖运、下水及组装、挖掘机上浮箱。测量放线工序包括插标志旗定中心线和边线、确定管沟尺寸数据。水下挖沟工序包括河底挖沟及测量、两岸放坡段挖沟、管沟平整。漂浮沉管工序包括挖发送沟、吊管下沟、牵引漂管到位、管内注水沉管。稳管回填工序包括吊起重块压管、回填、管端围堰露头、扫除管内积水。
当河流水面与河岸地面落差较大时，岸上的发送沟深度不必挖到能进河水，否则挖土量和回填量太大。在吊管下沟之前也可以在无水的发送沟D内均布数个高压气囊，穿越管段落在气囊上，在吊管机和气囊滚动滑行相结的情况下，由施工设备牵引管段下水，漂浮就位，并严防破坏防腐层。
由图2所示，水下挖沟装置包括浮箱1、长臂单斗挖掘机2、钢丝绳或漂浮缆3和地锚4。挖掘机2臂长18米，稳固安置在浮箱1上。浮箱1由四个12×2.5×1.5m的小浮箱组装而成为一体，载重70吨以上。钢丝绳3共四根，地锚4共四只，A是河流，B是河岸，C是河底管沟，D是岸上发送沟。挖掘机2挖成一段管沟后，浮箱1由钢丝绳3牵引向前移动一次位置继续挖沟。并随时检测管沟是否合格，直至挖成整条水下管沟。如果河两岸地形开阔，地锚4也可由推土机或吊管机等重型设备替代，这样更便于调整钢丝绳3使浮箱1一次次向前移位。
Claims (3)
1.一种管道穿越河流施工方法，其特征是采用长臂单斗挖掘机(2)在自制浮箱(1)上进行水下挖沟，然后将已预制好的穿越管道两端封堵，利用密闭管道能在水上漂浮的特性，用施工设备牵引管道漂流过河(A)就位，再向管道内注水使其下沉到管沟(C)内，最后压管稳固和回填，其施工工序是：施工准备、测量放线、水下挖沟、漂管沉管、稳管回填，各工序的技术内容是：
施工准备：包括管道预制及探伤，防腐层检测及修补，管端封堵和安装进水、排水管，浮箱(1)拖运、下水和组装，埋地锚(4)，系钢丝绳(3)，挖掘机(2)上浮箱(1)并防滑固定，由此构成水下挖沟装置；
测量放线：根据图纸设计要求，先在河岸(B)两边撒白灰、插标志旗、标志桩，确定出管沟中心线、管沟边线和施工作业带边线，根据土壤性质、水流速度、开挖深度等，确定沟底宽度和管沟坡度等数据，沟底宽度为管径加了3～4米，坡度1∶2～1∶6；
水下挖沟：由长臂单斗挖掘机(2)根据河岸(B)两边的标志物，在浮箱(1)上进行水下挖沟作业，并要求管沟(C)一次成形，经测量合格后再移动位置继续挖沟作业，直至整条管沟(C)挖成，再挖河岸(B)两边放坡段的陆上管沟，然后由潜水员用高压水枪对管沟(C)冲扫平整，达到设计要求；
漂管沉管：在河底管沟(C)开挖的同时，在预制好的管段一侧挖出一条发送沟(D)，发送沟(D)直通河边，使河水进入发送沟(D)，其水深1米左右能浮起管段，用吊管机将管段放入发送沟(D)内，管段处于漂浮状态，用施工设备牵引管段漂送到位，向管段内注入洁净水，使其慢慢下沉到沟底；
稳管回填：沉管就位达到设计要求后，由潜水员配合，用浮箱和吊机将马鞍形水泥压块逐个安装压在已就位的管道上，然后回填，最后在管道两端围堰，露出管头，用空压机和清管器将管内积水扫出，为管道连接作好准备。
2.根据权利要求1所述的管道穿越河流施工方法，其特征是漂管沉管工序在吊管下沟之前，也可以在无水的发送沟(D)内均布数个高压气囊，穿越管段落在气囊上，在吊管机和气囊滚动滑行相结合的情况下，由施工设备牵引管段下水，漂浮就位，并严防破坏防腐层。
3.根据权利要求1所述的管道穿越河流施工方法，其特征是水下挖沟装置包括浮箱(1)、长臂单斗挖掘机(2)、钢丝绳或漂浮缆(3)和地锚(4)，挖掘机(2)臂长18米，稳固安置在浮箱(1)上，浮箱(1)由四个12×2.5×1.5m的小浮箱组装而成为一体，钢丝绳(3)共四根，地锚(4)共四只，钢丝绳(3)一端系地锚(4)，另一端系到浮箱(1)上，如果河两岸地形开阔，地锚(4)也可由推土机或吊管机等重型设备替代。
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