1、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
2、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
3、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
4、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。
5、 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LINCOIN PC-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
6、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
7、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-Trucker system）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
8、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。
9、。,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）施工难点主管线穿越河流时，穿越长度大，地质条件复杂； 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；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
10、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512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
11、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1.31.5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
12、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； 现场地质为风化岩或强风化岩，定向钻无法穿越；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-1
13、2型手持风动凿岩机，钻孔直径42mm，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25倾斜孔（周边孔），取爆破单耗为34kg/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
14、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）施工难点室外焊接，气候条件复杂，受空气湿度、风速影响大；焊接要求高，焊缝要求100射线和100超声波检测；为满足管线的通球要求，对管道焊缝内壁成型要求高。2
15、）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
16、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
17、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；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，抗压强度高，较好的韧性和弹性，含湿率低等一系列较好特点，解决了高温管道地下直埋技术难题，目前已广泛应用于石油化工、电力
18、、城市集中供热、建筑等行业。4）应用效果预制直埋球硅保温管道在营口港鲅鱼圈港区墩台山原油储运工程中主要应用为原油、柴油、蒸汽、油污水管线的埋地施工，连接营口港原油储运50000立方原油储罐至末端火车栈桥及码头，总管道延长米达310米。在整个工艺施工中被列为重点、难点，在营口港工程中应用效果良好 。,5、长距离管道电子跟踪清管施工技术1）施工难点室外长距离输油及输气管道一般来讲，具有管道直径大，单根管线长度长；采用普通的方法进行管道的试压及吹扫工作很难满足管道使用要求。2）应对措施采用先进的通球清管技术，解决长距离大口径管道的通球扫线问题。3）关键技术简介由于受管道直径大的影响采用一般的水冲洗或
19、压缩空气吹扫，在实际施工操作上极为不易。电子通球清管技术可以很好的解决上述难题，并可以一次性实现管道的清通排水、内壁除锈的作用。它是指在管道内事先放置成品电子清管器，以无油压缩空气作为动力推动清管器在管道内前进，以达到清除管内杂质、排水和除锈的目的。4）应用效果在营口港鲅鱼圈港区成品油及液体化工品储运工程中，从化工品转换站到装卸船码头的五根化工管线以及火车栈桥末端到火车栈桥转换站、火车栈桥转换站到化工品转换站五根化工管线共计10500米采用本技术，节约了水资源、减少了环境和噪音污染，取得了良好的效果和经济效益。,六、关键技术研制总结报告,新技术推广应用共八项： 1、井点降水施工技术轻型井点系统
20、适用于在粗砂、中砂、细砂、粉砂等土层中降低地下水位。单层轻型井点系统可降低水位深度36m，多层轻型井点可降低水位深度612m。管井适用于中砂、粗砂、砾砂、砾石等渗透系数大、地下水丰富的土、砂层或轻型井点不易解决的地方。管井井点排水量大、降水深，可以沿基坑或沟槽的一侧或两侧作直线布置，也可沿外围四周呈环状布设。 2、地基处理与管道基础施工技术管道应铺设在未被扰动的坚实原状土层上，管道工程中钢管、铸铁管、预应力混凝土管一般不用做基础，可直接铺设在地基上，一般情况下地基可不做加固处理。但在管道施工中，会经常遇到软弱土层的情况，此时需要对地基进行处理。,七、新技术应用和工法介绍,3、地下水平顶管施工技
21、术穿越铁路、公路、河流、建筑物等障碍物铺管，或在城市道路下铺管，常常采用顶管施工。采用最多的管材是各种圆形预制管道，如钢管、普通钢筋混凝土管，以及其他各种合金管道和非金属管道，也可采用方形、矩形和其他非圆形的预制或现浇的钢筋混凝土管沟。穿越道路和河堤可采用直接顶进施工法，穿越重要铁路通常则采用套管顶管的方法，即采用顶管法先将套管顶过铁路，穿越管则铺筑于套管内。套管真径视穿越管管径大小，在10001500mm范围选用。 4、围堰施工技术围堰是一种临时施工设施，围堰的作用是将水中施工部位围护起来以便在其中进行正常施工。管道埋设至河岸处，先拦截一半河宽的河流修筑围堰，再用水泵抽出堰中河水，在堰内开挖
22、沟槽，铺筑管线，管线铺筑后，塞住管端管口，回填沟槽。再拆除第一道围堰，回填砂土，使水流在此河床上部通过。然后拦截另一半河宽的水流，建造第二道围堰，再用水泵抽去第二道围堰中的水，开挖沟槽并接管，完工后清除第二道围堰。,七、新技术应用和工法介绍,5、管道回拖方式选择应用技术在南京城市天然气利用工程长距离输送管道施工过程中，由于管道沿城郊结合部敷设，沿线周边环境情况多种多样：能够占用的施工作业面条件不尽相同，因此，受作业环境条件限制、根据穿越方式的不同、本着因地制宜的原则，采取的管道组焊、回拖方式也不完全相同。 在整个工程施工过程中，在充分考虑环境因素、技术因素、可利用资源因素、技术经济指标等各个方
23、面综合因素影响后，项目课题组制定了不同的管道回拖前地面组焊及回拖方案。 6、长输管线试压通球清管技术以本工程门站绕城试验段南端610管线为例，本段管道沿线高差约55.4m，试压管线全长约17.8km，清管试压用水约5800方。采用分段清管、试压，整体气压通球排水方法，由一次注水完成整个工序，节省人力、物力、水源及机械，缩短工期。分段清管试压后的管线相互连为一体的焊缝，根据国家施工规范规定，试压后管线特殊地段焊口连接仅进行100%射线探伤即可，无须再次试压。,七、新技术应用和工法介绍,7、管道阴极保护施工技术室外埋地长输管线的阴极保护越来越受到重视，阴极保护施工质量的好坏直接关系到管线的使用寿命
24、。现阴极保护材料多半采用铝镁合金、锌镁合金作为牺牲阳极。在南京城市天然气工程中多处管段均采用本技术，主要设置在定向穿越、水平顶管等管线外防腐容易遭到破坏且无法进行检查修补的地方。 8、光缆传输系统(SCADA系统）施工技术 SCADA（Supervisory Control and Data Acquistion）即“监视控制和数据采集系统”，该系统被广泛应用于供水、供电、燃气、油田等行业，主要功能是完成数据的采集控制和远程传输。光缆与电缆同是通信线路的传输媒介，其施工敷设方法基本相似，建筑方式也大都相同，但是它们之间有较大区别，除了它们传输的信号分别是光信号或电信号外，光缆中的光纤是以二氧化
25、硅为主要成分的石英光导纤维(简称二氧化硅玻璃系光纤)制成，它不同于电缆中的铜芯导线,有不同的区别和各自的特点，这些对于安装敷设施工都有密切关系，必须加以注意。,七、新技术应用和工法介绍,两项施工工法:为尽量涵盖地下管道安装方法，本成套技术将两种常见管道安装方法编制为工法，对常规地下管道安装有很好的参考作用。 1、 PCCP管安装施工工法：被认定为局优秀三级工法。 2、大口径球墨铸铁管施工工法：被认定为江苏省省级施工工法,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,成套技术对各个关键部位、关键工序技术进行了总结，对各种复杂的地下地质条件可以根据本成套技术具体内容，结合现场实际情况
26、单个或组合使用，能够适应新设备、新技术的应用和发展，据此形成的成套技术水平能达到“国内先进”水平。通过对地下管线施工成套技术的开发，进行技术革新，仅在南京城市天然气利用工程和营口港储罐安装工程中就产生了206.054万元的经济效益。形成的成套技术立足于国内施工装备情况，能更好地指导工程施工，提升企业整体施工水平和施工质量，为将来承揽更多的施工任务打下良好的基础，应用前景广阔。,九、工程照片,九乡河定向钻穿越,定向穿越用机具,九、工程照片,管道下向焊对称施焊图,预制完毕的球硅复合保温管道,九、工程照片,清管器放入发球阀内，准备作业,清扫完管线从收球阀中 取出完好的电子清管器,九、工程照片,水浮回拖法施工实景1,水浮回拖法施工实景2,感谢各位领导和专家的指导！谢谢大家！,
