引黃入焦穿沁工程拖管二次對接施工技術

王書寧，張建國，劉玉新

（1.焦作市黃河華龍工程有限公司，河南焦作454000；2.河南昊森水利建筑工程有限公司，河南焦作454000）

引黃入焦穿沁工程拖管二次對接施工技術

王書寧1，張建國2，劉玉新1

（1.焦作市黃河華龍工程有限公司，河南焦作454000；2.河南昊森水利建筑工程有限公司，河南焦作454000）

河南焦作沁北引黃灌溉工程穿沁倒虹吸項目采用大型定向鉆穿越沁河及其堤防。受地形限制，拖管施工需進行二次對接。分析了拖管的施工方案，探討了二次對接的施工流程、人員和機械準備、吊車吊管入溝、修筑管墩排漿和工作坑、粗略對位停機、對接設備就位、鉆機拖管對口、焊接鋼管等工藝。

引黃入焦；穿沁工程；拖管施工；二次對接

1 工程概況

1.1 穿越情況

河南焦作沁北引黃灌溉工程是以灌溉為主，兼顧區域生態景觀的多目標、多功能于一體的供水工程、民生工程。穿沁倒虹吸工程為沁北引黃灌區工程的一個重要工程項目，也是施工技術難點最大的一個項目。沁河倒虹吸壓力鋼管呈雙線布置，兩管間距為15m，管身總長度為1 827m。壓力管管身采用L485直縫埋弧焊鋼管，外徑為1 016mm，管壁厚20.6 mm。倒虹吸管建基面最大埋深為河床下約33.5m。

沁河倒虹吸管道穿越沁河及堤防采用大型定向鉆，定向鉆敷設長度為1 750 m。定向鉆入土點位于沁河左堤外，距大堤外坡腳370m，入土點高程為97.00 m，入土角為8°，進口曲線段圓弧半徑為1 600 m（大于1 500D）。在沁河左堤下，管頂距大堤坡腳底面33m。管道水平段長1 074.32m，管頂高程為67.508m。定向鉆出土點位于沁河右堤外，距大堤外坡腳290m，出土點高程為98.00m，出土角為7°，出口曲線段圓弧半徑為1600m（大于1 500D）。在沁河右堤下，管頂距大堤坡腳底面32.5m。

1.2 工程地質概況

工程區地質自上而下分為5層，第一層為粉細沙，黃褐色夾亞沙土薄層，松散，層底標高為71.9，層底深度約5m；第二層為中沙，褐色含少量礫石，層底標高為70.4，層底深度約6.5m；第三層為粗沙，黃褐色，含少量礫石，層底標高為71.9，層底深度約5m；第四層為黏土，黃色夾雜灰綠色，含黑色鐵錳結合及姜結石，姜結石含量局部密集，硬塑，層底標高為59.9，層底深度約17m；第五層為黏土，灰綠色夾雜黃色、棕紅色，含黑色鐵錳結核及姜結石，堅硬，層底標高約59.9，層底深度約17m。

2 拖管施工方案

2.1 拖管管溝設計

該工程拖管管溝線路規劃時，為了最大限度地避開各種墳地、變壓器、井、建筑物等，最終開挖管溝的長度不能滿足鋼管總長的施工，需要二次對接。該工程為雙管線施工，管線線路從入土點處向南開挖雙管溝，在280m處匯合后，向南開挖成單管溝，單管溝長度為1 280m，再向南由于為馬家墳，所以管溝總體長度為1 560m（包含發送溝100m）。開挖管溝的長度只能鋪設鋼管1 450m，管溝的長度不能滿足鋼管1 750m的長度，鋼管必須二次對接，二次對接的鋼管長度為300m。根據地形、施工等因素，選定在管溝1 100m處順著管溝軸線西邊再開挖一個300m長的淺管溝，用于放置二次對接的300m鋼管。拖管施工中，拖到1 100m處進行鋼管的二次對接。

2.2 鋼管擺放

東線鋼管從雙管溝的東線管溝100m處開始擺放，然后向南到單管溝，擺放東線鋼管1 450m。東線的300m鋼管擺放在淺管溝內。東線鋼管只需一次對接，二次對接鋼管是從管溝1 100m至1 400m處的300m鋼管。

西線鋼管從雙管溝的西線管溝100m處岸上順著向南擺放至1 100m處。在1 100m處的淺管溝岸上，與平行東線對接鋼管繼續擺放300m。跳過淺管溝后，繼續向南擺放至1 450m。在管溝1 000m處向西再征長350m、寬8m的占地，擺放西線準備二次對接的鋼管。西線鋼管需要兩次焊接，第一次焊接為東線鋼管拖進后，將預留的350m鋼管進行分節連接焊接，保證西線鋼管的1 450m長度；第二次焊接為西線鋼管的二次對接。

2.3 鋼管施工方案

東線鋼管在管溝向南900m處的防腐廠加工好后，運到管溝處，用吊車將其放置于主管溝內，一節一節地排放（一節為12m）。然后，進行組對焊接。西線鋼管從防腐廠運到管溝旁，用吊車吊到主管溝岸邊，在岸邊一節一節組對焊接至1 100m。向南的350m鋼管和淺管溝岸旁需要二次對接的300m鋼管進行四節四節組對焊接。東線鋼管拖完后，將西線后350m的鋼管吊入管溝，進行組對焊接，保證西線第一節1 450m長的鋼管。全部焊接完成后，西線鋼管開始第二次對接。

3 二次對接施工技術

水平定向鉆拖管中進行二次對接是制約水平定向鉆施工的一個重要環節。二次對接時間的長短決定著定向鉆是否能成功拖管。對接時間過長，可能會造成鋼管在鉆好的孔道內被淤沙淤積住，從而使鋼管被抱死。若抱死的程度較大，超過定向鉆拖管的最大拉力，則造成鋼管拖拉不動［1～2］。

3.1 施工流程

穿沁倒虹吸工程拖管二次對接施工工藝流程如圖1所示。

圖1 二次對接施工工藝流程Fig.1 Construction process of second docking

3.2 人員和機械準備

人員和機械的準備也是二次對接成功的一個關鍵。本工程人員設置為：總指揮1人，指揮吊車1人，指揮焊接、挖掘等其他機械1人，施工人員4人，高級焊工3人。所需設備包括：起重機5臺、挖掘機2輛、焊機4臺（1臺備用）、泥漿泵1臺、割口設備1套、機動車1輛等。

3.3 吊車吊管入溝

鋼管開始拖進時，5臺起重機全部到位。由吊車指揮人員按照吊機的工作距離分布好5臺起重機，由南向北，循序將300m鋼管安全拖入主管溝。

3.4 修筑管墩排漿

在對接處前后20m處修筑支墩。用挖掘機挖土堆放在西線鋼管的兩側和底部，將管溝內泥漿全部斷開，形成對接處出現40m長的管溝坑。然后，用泥漿泵將此管溝坑的泥漿全部抽出，至主管溝內。

3.5 修筑工作坑

管溝坑內的泥漿抽完后，用挖掘機在鋼管二次對接處順著西線鋼管開挖一個長5m、寬3m的工作坑。鋼管地面離工作坑底部50 cm。工作坑必須保證干燥，施工人員能進行割口、焊接等施工。

3.6 粗略對位停機

吊車吊管只剩對接處的3節鋼管時，修筑好工作坑。鋼管拖進至對接口時，由總指揮指揮定向鉆拖動鋼管尾端至二次對接300m鋼管的前端交錯50 cm處，定向鉆停機，停止拖進。

3.7 停機割口修口

用割口設備對兩個需要對接的鋼管端頭處的封頭進行切割，并修出坡口。對鋼管端頭進行打磨處理，為二次對接做準備。

3.8 對接設備就位

在處理焊口的同時，兩臺挖掘機停在對接處管溝的兩側，兩輛吊車分別在兩個管墩處將鋼管用吊帶吊好。焊接設備、隔板、照明設施連接，準備齊全，等待割口結束后，準備開始精確對接。

3.9 鉆機拖管對口［3］

焊口修好，對接設備就位，總指揮通知定向鉆機開始拖管。吊車吊動鋼管緊密配合定向鉆的拖進，南北岸通訊暢通，保證拖管速度為1 cm的微移，致使鋼管兩個端口嚴密對口。

3.10 吊車、挖掘機精確調整就位

鋼管兩個端口嚴密對口后，總指揮對焊口的軸向、橫向進行檢查。

檢查合格后，挖掘機將鋼管軸向壓正，吊車配合，通知鉆機進行微量拖進，保證焊縫間隙。然后，通過挖掘機和吊車來回調動鋼管，保證焊縫間隙均勻和強度滿足要求。

3.11 焊接鋼管，防腐處理

鋼管精密對接后，先進行氬弧焊局部打底，將鋼管固定好后，開始氬弧焊全部打底焊接。焊接完成后，挖掘機和吊車可以撤離現場，開始對二次焊接處進行防腐處理。

3.12 二次對接完成，開始拖管

鋼管二次對接焊接防腐完成后，定向鉆開鉆，開始拖管，直至將焊好的鋼管全部拖到鉆好的孔道內。

4 結語

在引黃入焦穿沁工程中，拖管成功關系著整個工程的成功。鋼管二次對接是拖管施工中的一個至關重要的項目。二次對接施工時間尤為重要，如果二次對接耽誤時間過長，就可能造成鋼管在孔道內抱死，以至于整個工程的失敗。該工程鋼管二次對接由于總體安排有序，人員指揮得當，多處工序的不同工種銜接合理，南北岸的相互配合較好，順利地完成了工程施工。

［1］劉剛，徐舟，羅京新.定向鉆穿越回拖管道徑向變形原因分析［J］.油氣儲運，2008，27（04）：60－61.

［2］尚仲虎，徐大榮，楊海濱.定向鉆穿越管道回拖抱管原因分析及處理［J］.長江大學學報：自然科學版，2013（26）：152－153.

［3］肖守金，劉永松，武尚.水平定向鉆鋪管過程中回拖力計算方法的改進［J］.油氣儲運，2013（3）：309－312.

[責任編輯 楊明慶]

TV671

B

10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2016.03.003

2015-06-10

王書寧（1976－），男，河南滑縣人，工程師，主要從事水利水電工程施工。