許 松 呂忠濤 楊 奇 曹 鋮 辛宏偉

中國(guó)建筑第四工程局有限公司 陜西 西安 710065

集中供熱是改善城市環(huán)境、改善城市大氣質(zhì)量、提高城市現(xiàn)代化水平的重要措施，具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，符合國(guó)家節(jié)能減排的政策要求，是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策重點(diǎn)支持發(fā)展的行業(yè)。供熱管網(wǎng)按照敷設(shè)方式分為架空式和直埋式，施工過(guò)程經(jīng)常遇到管網(wǎng)穿越高壓線、地下管線、河流等情況，復(fù)雜環(huán)境下集中供熱管網(wǎng)施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1 工程概況

鳳翔縣集中供熱二期管網(wǎng)工程位于鳳翔縣境內(nèi)，工程范圍包括DN900、長(zhǎng)約7 km的蒸汽管網(wǎng)，DN800、長(zhǎng)約9.5 km的供回雙向熱水管網(wǎng)這2個(gè)部分。

管道敷設(shè)沿線共穿越高壓線20余次，其中最高電壓330 kV，最近距離3 m，高壓線下管網(wǎng)施工工程量大，施工安全要求高；管道地埋敷設(shè)沿線共穿越石油管道3處、天然氣管道4處、河流2處，施工設(shè)計(jì)方案的選擇將直接關(guān)系到項(xiàng)目的安全生產(chǎn)情況。

2 工程重難點(diǎn)

長(zhǎng)輸熱網(wǎng)管線沿線地下及地上障礙物多，地理落差170 m，施工操作空間不夠，施工難度大，致使機(jī)械使用率低，人工作業(yè)部分增多，施工進(jìn)度將受到制約，如何通過(guò)巧妙的施工方式解決上述問(wèn)題，是本工程研究的重點(diǎn)[1-2]。

3 施工工藝流程

3.1高壓線下管道吊裝施工方法

3.1.1 基本原理

高壓線為架空敷設(shè)，集中供熱管網(wǎng)在高壓線下穿越時(shí)，經(jīng)常遇到施工操作空間不夠的問(wèn)題，后來(lái)通過(guò)巧妙的施工方式，滿足高壓線對(duì)安全距離的要求，既使管網(wǎng)施工正常進(jìn)行，又使得高壓線在集中供熱管網(wǎng)施工過(guò)程中正常供電。

通過(guò)降低原地面標(biāo)高，使施工作業(yè)空間既滿足高壓線的安全距離，又滿足管溝開(kāi)挖的施工空間。在進(jìn)行管道吊裝時(shí)，通過(guò)將管道在地面提前焊接接長(zhǎng)，之后利用2臺(tái)汽車吊在管道兩端進(jìn)行吊裝的方式，合理避開(kāi)高壓線垂直、水平方向的安全距離。

3.1.2 架空管道高壓線下吊裝施工方法

此處以鳳翔縣集中供熱二期管網(wǎng)工程蒸汽段柱號(hào)1 006～1 009區(qū)間330 kV高壓線下管道吊裝施工為例，介紹高壓線下管道吊裝施工方法。

1）柱號(hào)1 005～1 008上方存在330 kV的高壓線，根據(jù)高壓線安全距離要求，吊裝需滿足所有人員、材料、設(shè)備活動(dòng)范圍不能進(jìn)入以高壓線為圓心的7 m半徑以內(nèi)。

2）由于在高壓線下的垂直安全距離無(wú)法滿足汽車吊起吊垂直高度的要求，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，計(jì)劃將長(zhǎng)12 m的蒸汽管道通過(guò)焊接接長(zhǎng)為長(zhǎng)48 m的管道，在高壓線水平投影9 m范圍外采用2臺(tái)25 t汽車吊，在高壓線9 m水平投影內(nèi)利用1輛50裝載機(jī)托住管道進(jìn)行管道吊裝，如圖1、圖2所示。

圖1 柱號(hào)1 005～1 008區(qū)間管道吊裝

圖2 管道吊裝時(shí)吊車吊點(diǎn)及裝載機(jī)舉托點(diǎn)位置

3）管道應(yīng)力計(jì)算。σ＝M/W，τ＝F/A，其中σ為拉應(yīng)力，M為彎矩、W為截面屬性、τ為剪切應(yīng)力、F為剪力、A為截面面積。

按照第四強(qiáng)度準(zhǔn)則求得焊縫處截面應(yīng)力，與焊縫強(qiáng)度做比較后確定是否滿足強(qiáng)度要求。

因?yàn)棣樱?2.125 MPa＜235 MPa×0.8＝188 MPa，所以管道焊縫滿足要求。

3.1.3 地埋高壓線下管溝吊裝施工方法

此處以鳳翔縣集中供熱二期管網(wǎng)工程熱水段G1-59處高壓線下管溝開(kāi)挖為例，介紹高壓線下管溝開(kāi)挖施工方法。

1）考慮到在高壓線下管線施工的所有設(shè)備、機(jī)械、人員、材料活動(dòng)范圍均滿足高壓線安全距離要求，主要采取以下2種施工措施：

① 垂直方向：保證所有機(jī)械設(shè)備、材料、人員在施工過(guò)程中不進(jìn)入高壓線垂直安全距離線以上。

② 水平方向：保證所有機(jī)械設(shè)備、材料、人員在以高壓線為中心線，其兩邊寬度各10 m范圍內(nèi)滿足高壓線安全距離要求。

2）以高壓線為中心線，其兩邊寬度各10 m范圍內(nèi)控制人員、機(jī)械設(shè)備、材料活動(dòng)高度，主要包括：管溝開(kāi)挖（需控制挖機(jī)工作高度，必要時(shí)降低原始地貌高程）、灰土墊層施工（需控制裝載機(jī)、壓路機(jī)工作高度）、混凝土墊層施工（需控制泵車、混凝土運(yùn)輸車工作高度）、管道吊裝（需控制吊車吊裝時(shí)管道的高度）、管溝回填土（需控制裝載機(jī)、壓路機(jī)的工作高度）。

3）管溝開(kāi)挖區(qū)域與高壓線平面交叉位置如圖3所示。

圖3 管溝開(kāi)挖區(qū)域與高壓線平面交叉位置

3.1.4 安全文明施工措施

1）按照電力部門下發(fā)的關(guān)于加強(qiáng)高壓線巡視嚴(yán)防外力破壞的通知及注意事項(xiàng)，并告知項(xiàng)目所有施工及技術(shù)人員，做到對(duì)高壓線下施工安全的全員管理。

2）涉及高壓線下施工的必須由專職的安全員和技術(shù)人員實(shí)行安全值班制度，每個(gè)工點(diǎn)開(kāi)工前，工區(qū)組織相關(guān)技術(shù)和安全人員對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，提高現(xiàn)場(chǎng)施工人員高壓線下作業(yè)的安全意識(shí)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工員進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)告知，保證施工安全。

3）施工現(xiàn)場(chǎng)在顯眼處設(shè)立安全警示標(biāo)識(shí)，標(biāo)明高壓線電壓、安全操作距離，施工期間若發(fā)現(xiàn)異常或者檢測(cè)出機(jī)械感應(yīng)電集中現(xiàn)象，應(yīng)立即停止作業(yè)，不得自行處理，必須立即向上級(jí)匯報(bào)，安排專業(yè)人員進(jìn)行處理。

4）進(jìn)入高壓線下危險(xiǎn)區(qū)域，必須戴好安全帽和絕緣手套、穿防護(hù)鞋才能進(jìn)行施工。在高壓線下立警戒桿，標(biāo)桿頂以下為安全作業(yè)空間。在高壓線下進(jìn)行管道吊裝時(shí)，必須有專人進(jìn)行指揮，施工高度不得高于安全作業(yè)空間，防止施工機(jī)械觸碰高壓線。

5）吊裝作業(yè)。起重設(shè)備操作人員、指揮人員及其他各種工作人員必須取得操作合格證，在吊裝作業(yè)過(guò)程中，必須有專人進(jìn)行指揮，施工高度不得逾越安全作業(yè)空間，防止施工機(jī)械觸電危害人身安全，造成經(jīng)濟(jì)損失。

6）針對(duì)不同區(qū)段高壓線離地距離，應(yīng)采取相對(duì)應(yīng)的安全防護(hù)措施，施工時(shí)通知電力部門派專人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管，起重設(shè)備操作人員、電工在施工期間必須配備絕緣手套、絕緣鞋，并按安全防護(hù)用品使用要求進(jìn)行規(guī)范穿戴，嚴(yán)禁無(wú)防護(hù)措施進(jìn)行施工。

7）陰雨及大風(fēng)等惡劣天氣條件下應(yīng)停止在高壓線下及附近施工，防止高壓感應(yīng)電傷人，禁止施工人員疲勞作業(yè)。電表及電敏感性儀器在高壓線下施工時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線，若需要放置在高壓線下時(shí)，必須加設(shè)防護(hù)罩，以免儀器損壞。

3.2穿越石油、天然氣等地下管線施工措施

集中供熱是城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一，供熱管道建設(shè)與埋地管道有越來(lái)越多的交叉和沖突。如何防止地下管線受到損害，確保施工管道的安全性，并減少管道擾動(dòng)，是本工程需要解決的一個(gè)難題。

1）施工順序：開(kāi)挖探溝→人工開(kāi)挖溝槽→鋪管→回填壓實(shí)。

2）管線探明。在施工前協(xié)調(diào)地下管線相關(guān)管理部門來(lái)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)相關(guān)部門人員現(xiàn)場(chǎng)指定位置，采用人工開(kāi)挖探坑探明地下管線所在位置，開(kāi)挖至自然地坪下800 mm后，應(yīng)以每100 mm為一層逐步向下開(kāi)挖，且不得使用羊鎬等尖物刨挖，挖土鐵鍬與地表面夾角應(yīng)盡量縮小，以免損傷地下已建輸送管道，直至管線完全暴露后確定管線走向。

3）開(kāi)挖溝槽。在明確地下管線走向后，天然氣、石油管道等在管道線路中心線兩側(cè)各5 m地域范圍內(nèi)，禁止使用機(jī)械進(jìn)行挖掘，全面采用人工開(kāi)挖溝槽，且應(yīng)控制開(kāi)挖溝槽的坡度為1∶0.33，以防止塌方。管溝開(kāi)挖至已建地下管線底部后，為避免土體位移造成塌方，可采用懸吊或下支撐的方式對(duì)管線進(jìn)行固定保護(hù)，管線固定保護(hù)時(shí)需考慮永久性或臨時(shí)性，同時(shí)需考慮拆除便捷性和安全性，如磚砌支墩為永久性，快拆鋼管懸吊為臨時(shí)性，需考慮懸吊部位不會(huì)受到土體的形變而造成管道位移的影響。

4）鋪設(shè)管道。管溝開(kāi)挖完成并經(jīng)天然氣、石油單位人員驗(yàn)收后，進(jìn)行管道穿越。穿越時(shí)先單管下溝至管道一側(cè)，在距兩端管口2 m處各綁扎10 t吊帶，然后由起重工指揮2臺(tái)25 t吊車同時(shí)吊起管道向前緩慢送管，送管過(guò)程中管道應(yīng)始終保持與天然氣、石油管道距離2 m以上，直到單管中心穿越至輸氣、石油管道下，該過(guò)程注意不要與天然氣、石油管道發(fā)生碰撞。穿管完成后，由人工對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行清理，然后由管口兩端各向東西兩側(cè)焊接管道，逐漸遠(yuǎn)離輸氣、石油管道，焊口無(wú)損檢測(cè)合格后應(yīng)立即進(jìn)行防腐補(bǔ)口。

5）土方回填。管道焊接完成后，及時(shí)回填已建天然氣兩側(cè)管溝，以減少輸氣管道暴露的時(shí)間，在管道線路中心線兩側(cè)各5 m地域范圍內(nèi)回填，應(yīng)人工分層夯實(shí)，保證管道附近土質(zhì)的穩(wěn)定性。天然氣管道基礎(chǔ)注意夯實(shí)，避免塌陷造成管道斷裂。

3.3管道穿越河流的施工方法

在長(zhǎng)輸管道施工中，管網(wǎng)穿越河流地段一直都是施工難點(diǎn)，管道穿越一般小型河流通常采用的做法是圍堰導(dǎo)流大開(kāi)挖方式，將管道穿越處隔斷，在河床外重新開(kāi)挖導(dǎo)流渠，使河水暫時(shí)改道，從而完成河流穿越，科學(xué)合理的施工方案不僅能保證施工的可行性、安全性，而且決定了工程進(jìn)展的速度、工作的效率及工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3.1 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

本工程河床寬約10 m，采用大直徑導(dǎo)流管圍堰設(shè)計(jì)，圍堰前先在溝槽開(kāi)挖兩側(cè)埋設(shè)DN800導(dǎo)流管，將截流后的上游河水引至下游。

3.3.2 施工方法

1）測(cè)量放線。根據(jù)開(kāi)挖溝槽斷面、長(zhǎng)度尺寸，施工前，在岸邊標(biāo)明管溝中心線、管溝開(kāi)挖邊線、圍堰邊線等。

2）堆土圍堰。根據(jù)開(kāi)挖溝槽寬度、長(zhǎng)度及放坡比例，將焊接好的DN800管道擱置在河道內(nèi)導(dǎo)流，先采用袋裝土圍堰，然后裝載機(jī)、長(zhǎng)臂挖掘機(jī)相互配合，按作業(yè)帶邊線堆土，堰頂高出施工期最高水位1 m，且不超過(guò)河岸最低點(diǎn)，河流圍堰完成后，邊開(kāi)挖邊抽積水，將堰間積水排入下游，若河道水流較大，則采用多根管道導(dǎo)流或圍堰開(kāi)挖導(dǎo)流溝槽。

3）管溝開(kāi)挖。管溝開(kāi)挖應(yīng)和穿越管道預(yù)制同步進(jìn)行，開(kāi)挖時(shí)河底淤泥較多，且管溝較深容易塌方，因此管溝采用分級(jí)開(kāi)挖。在開(kāi)挖的過(guò)程中，要不間斷地抽水，使管溝內(nèi)的滲水基本排出渠外，滿足管溝的開(kāi)挖需要。待管溝開(kāi)挖完成后，立即用測(cè)量?jī)x器對(duì)管溝的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，確保管溝達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高。

4）吊裝、布管、組對(duì)。管道吊裝使用50 t吊車，下管時(shí)設(shè)專人指揮，用寬度不小于75 mm的尼龍吊帶和鋼絲繩吊鉤配合使用，逐根下管，將管道放置在溝底沙袋上，管道對(duì)口處應(yīng)墊置牢固，在焊接過(guò)程中不得產(chǎn)生錯(cuò)位和變形，管道焊口之間的距離應(yīng)滿足焊接操作的需要。

5）焊接。管道焊接先采用氬弧焊打底單面焊接，焊縫寬度為17～20 mm，焊縫厚度為1.5～2.5 mm，且超出坡口邊緣2～3 mm，底部施焊完成后，清除熔渣、飛濺物，再進(jìn)行填充層焊接，最后進(jìn)行蓋面層焊接，蓋面層焊縫應(yīng)表面完整，焊縫表面不得出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾渣、熔合性飛濺等。待無(wú)損探傷檢驗(yàn)傷檢測(cè)合格后，接頭保溫安裝前要將鋼管兩端的浮銹、泥土、污物清理干凈，將熱熔套搭接兩端用打包帶扎緊，不得松動(dòng)，當(dāng)熱熔套兩端融化后的聚乙烯溢出，熱熔套出現(xiàn)變形，直至熱熔套與外管融為一體時(shí)，切斷電源，然后熱熔套兩端用熱收縮帶加熱收緊。

6）管溝回填、地貌恢復(fù)。溝槽經(jīng)隱蔽工程驗(yàn)收合格后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填，溝槽回填要逐層進(jìn)行，中部為至管頂回填細(xì)砂夯實(shí)，上部為回填土，回填土中不準(zhǔn)有凍塊、混凝土塊、樹(shù)枝等雜物，管道回填時(shí)，要求兩側(cè)同時(shí)投填，以防止管道發(fā)生偏移，回填要求分層夯實(shí)，施工完成后，進(jìn)行水工保護(hù)施工，恢復(fù)地貌，河流較大時(shí)建議采用導(dǎo)流渠。

4 結(jié)語(yǔ)

鳳翔縣集中供熱二期管網(wǎng)工程地處黃土梁昴溝壑區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，野外施工難度大。針對(duì)施工中存在的技術(shù)難題進(jìn)行研究攻克，提出滿足質(zhì)量、安全、進(jìn)度、成本等要求下最經(jīng)濟(jì)的施工方案，并在此基礎(chǔ)上，總結(jié)上述研究成果及工程經(jīng)驗(yàn)，可為類似工程提供借鑒。