沙漠沼泽滩涂水网地带大口径管道施工方案优化

科技项目立项报告

项目名称：沙漠、沼泽、滩涂、水网地带大口径管道施工方案优化研究专题负责单位：中国石油天然气管道第二工程公司专题负责人：xx起止年限：2001年４月—2001年8月目录一、课题概要二、立项的必要性和意义三、国内外现状及发展趋势四、主要研究内容、技术路线及关键技术五、预期成果及主要技术、经济指标六、立项条件七、进度安排八、负责单位、协作单位任务分工九、技术经济效益分析，市场预测十、经费预算

一、课题概要

沙漠、沼泽、滩涂、水网地带是管道工程施工（特别是西气东输管道工程)的重点和难点，而施工技术方案的优劣将直接影响工程项目的工期、质量和经济效益。因此，应当对此课题进行认真的优化和研究。沙漠地区最大的特点是砂多，气候干燥，昼夜温差大，风多风大，沙漠承载能力低，砂子的安息角小（只有30-35度）。因此，在沙漠地区不仅运管、布管困难、管沟开挖边坡系数大，而且高浓度的粉尘给设备正常运转及焊道质量都造成很大的影响。沼泽、滩涂及水网地段施工，由于这些地段地下水位高或常年有地表水，或土壤含水率饱和，会给修筑施工便道、布管、运管及管沟开挖成形带来许多困难。比如沼泽地，常年有地表水，且地下水与地表水连通，就是把地表水抽干，土壤也缺少承载力，而且一挖管沟，管沟就成了水渠，不采取特殊措施管沟很难成形。针对这些问题，需研究这些特殊地段所需的设备、机具和施工方法。1、沙漠运输车辆，吊装和挖沟设备。2、水网、沼泽地区的钢管运输、组焊、挖沟、回填的设备和机具。3、解决湿地降水、排水问题和寻求最佳的施工方案。二、立项的必要性和意义

我国长输管道经过30多年来的发展，我们已基本掌握了∮800mm以下各类介质管输送道的施工技术，积累了一定的经验，装备了一定数量的施工机具和设备，造就了一大批能干会管的管理人才和技术工人。但是，随着管道建设向大口径、长距离、高强钢等方向的发展，对施工技术及装备水平也提出了更高的要求。管线口径增大和壁厚增加，这不仅是传统意义上的工作量的增大，而是一种质的变化，因此过去的施工技术和装备已不能适应大口径管线的需要。管线距离长，所经地区地形、地物、地貌及自然气候会比过去更复杂，更加千变万化。传统的施工技术观念已不能满足新的施工生产需要了。由于采用高强钢，对焊接工艺、设备、材料、管理、焊接质量等也提出了更高的要求，而对特殊地段则要求更加特殊，不论是焊前预热、焊接参数、焊后缓冷乃至热处理或无损检测，都与一般管线不同。如何保证特殊地段的焊缝质量将是我们研究的重点。鉴于以上种种原因，认真研究大口径、长距离管道的施工技术，既是十分必要的，也是必须的，其意义十分深远，主要体现在：１、为以后开展长距离、大口径管道施工积累经验、创造业绩，搞好技术储备。２、提高我国管道施工的技术及装备水平，做到对特殊地段的施工心中有数，措施得力，方案可行，从而增强国际竞争能力。３、通过研究，解决复杂地段施工所需的设备及机具问题，确定合理的资源配置，建立一套完整的施工方案和措施。４、培养和锻炼一批管理及施工人员，做好人员储备。５、为以后确定管线局部走向，评估管道队伍施工能力，节省投资费用，选择最佳施工方案，避免资源浪费，提供第一手资料。三、国内外现状及发展趋势：

截止90年代末，我国共计建设输气管道10600多公里，φ426mm以上干线4800多公里。管道建设经过30年的发展，施工装备和施工技术水平不断提高。管道施工方法从手工焊接流水作业，逐步向手工半自动焊机械化流水作业发展，90年代末我局自行研制管道全位置自动焊设备，和部分引进的管道自动焊设备已开始装备施工队伍，并应用于管道施工。国内虽有在沙漠、沼泽、滩涂、水网地带成功建设管道的经验，但管道口径小、距离较短，不适应大口径长输管道施工。我们目前的施工装备主要适用φ800mm以下管道建设，总体水平落后于国际先进水平，施工单位大部分装备的是一般管道施工设备，缺乏专业配套的适用于大口径的沙漠、沼泽、滩涂、水网地带施工设备和机具。沼泽、滩涂、水网地区土质含水量高、承载能力极弱、压缩性也高。泥沼的这一物理、机械特性给管道施工造成了极大的困难，特别是夏季施工更困难。正常条件下所采用的一般施工技术在这里极不适用；即使采用特殊的施工技术，也难以适用于任何季节，还必须采用特殊的施工方案和专用设备，而且还应考虑如何结合陆上和海上两种施工方法。按国外经验在湿地、沼泽地区管道施工中应解决三个问题：软地基处理；施工方法和机具；预制化（即采用组装化施工技术）。

目前，国外沼泽地区管道铺设主要采用三种形式：埋设法，即把管线全部铺设在地下，一般要求埋深应超过钢管直径；半地下或地上铺设，前者要求埋深应小于钢管直径，其超出地面部分用土覆盖；后者是铺设在地面上并用土覆盖；架空敷设，即把管线铺设在架空管架上。从国外多年来沼泽地区管道施工实践来看，尽管该类地区给管道施工带来多种复杂的困难，但随着现代化施工技术和工艺的发展，以及各类先进施工机具的相继试制成功和批量生产，有的国家已制定出一系列沼泽地区管道施工实用方案，特别是前苏联声称已解决了沼泽地区管道施工的一系列复杂的技术问题，完全掌握了沼泽地区管道建设的技术。

P前苏联秋明油田位于鄂毕河中、下游的西西伯利亚低地，主要油田集中在鄂毕河中游及其支流康达河两岸，自然条件极为恶劣，大面积水淹地和沼泽地，占油田面积的75%，已先后建成乌斯特巴雷克——鄂木斯克、杜伊马兹——乌发——鄂木斯克等多条输油管线；乌连戈伊——乌日格罗德出口输气管线全长4451km，沼泽段近1000km，其施工难度是当今罕见的，原计划三年完成，实际仅用了十五个月时间。纳德姆——彭加——下图拉长输管线总长约1200km，而其中就有540Km地段为水淹和低水淹地区；乌连戈伊——托博尔斯克（全长1200km）长输管线全段穿过严重沼泽地区；前苏联在上述这类严重水淹及沼泽地区铺设管线主要是采用地下埋设或地面土堤铺设。多年来前苏联通过不同施工方法的实践积累了很多可贵的经验。例如：在穿越自然或人工水域施工中，积累了地面上及半地面上铺设管道埋土的有效经验；为确保管道的稳定性，使用了鞍型加重块、球形或横梁型块和锚栓，最引人注目的是近年成功地研制出用固体燃料喷气机牵引投掷铺管法，提高施工速度2—3倍；解决了沼泽地施工组织问题，实现了机械化、自动化和组装化，积累了快速流水作业的丰富经验，使苏联沼泽地管道施工技术领先于世界。

R美国在水网、沼泽地管道施工方面也是世界上技术先进、经验丰富的国家这一。多年前采用浮渠推管下沟法成功地完成了长20km、管径762mm沼泽地管线施工，缩短了工期，节约了工程费用。美国还以此法在一组合式平台上连续完成管线的焊接、X射线探伤、补口等作业，顺利完成了管径150—600mm沼泽地铺管工程，为加快施工进度、保证工程质量，美国近年更加重视沼泽地施工技术和设备的研究和发展，并取得了很大进展，设计研制出一种较轻便拉管机具，全套设备包括三个部分：拉管机、动力装置和接收筒等，有效地加快了沼泽地施工进度，获得了比较理想的效果。八十年代末在南路易斯安那州的沼泽地和海湾地区管线施工中，采用“推管台”连续流水作业线成功地完成该段铺管任务，大幅度加快了施工进度。为了把钢管和设备运进或运出无法通行的泥泞或沼泽地区，研究和运用了各种高浮动能力低接地比压的越野车辆。英国在滩涂、沼泽地区铺设管线是采用一种类似陆地铺管施工法，即首先降低施工路线上的地下水位，然后再用与陆上相同的施工方法铺设管道。墨西哥沼泽地铺管则是采用海上施工法—下水法。即在沼泽区先建造一座类似铺管船主甲板“T”型平台，长70m左右，可处理7根单管长度，台上建有焊接、探伤、防腐绝缘、补口等七个工作台（站）。在管径508mm长60km管线施工中，日工作10小时，每天完成120—150个焊口，缩短总施工工期三个月。为了加快沼泽、水网地区的管线施工进度，前苏联、美国、加拿大等国，已广泛采用由预制厂预制成的“双联”、“三联”管运到现场施工的施工工艺，提高施焊速度2—3倍，大幅度提高了沼泽地管线施工进度。国内沼泽泽地区管管道建设设已是比比较常见见的工程程，除西西部管线线外，辽辽河、胜胜利、大大港油田田均有在在面积区区域处于于苇塘、、稻田和和沼泽之之中，每每年都有有新建管管道从其其中通过过。但从从国内总总的情况况来看，，还没有有形成比比较成熟熟可靠的的工艺技技术。国国内沼泽泽区管道道施工大大致分为为两种情情况：一一是在冬冬季封冻冻以后施施工；二二是尽量量采用一一些低接接地比压压设备进进行挖沟沟、布管管、牵引引等作业业，目前前，国内内用于沼沼泽地带带施工的的设备有有引进美美国的两两栖式宽宽轮车、、加拿大大的低比比压履带带运输车车、瑞典典的橡胶胶履带两两栖车，，比利时时的涉水水宽轮车车及美国国和日本本生产的的湿地挖挖掘机、、推土机机等，国国内生产产的性能能较好的的设备有有TS——140湿地推推土机、、SLWY—60两栖栖挖掘机机等。沙漠地区区的管道道施工也也具有其其特殊性性，沙漠漠的沙质质是一种种松散、、脆弱、、很不稳稳定的地地表，沙沙漠地带带的特点点是气候候干旱、、降雨稀稀少、风风大频繁繁、植被被稀疏矮矮小、土土地贫脊脊。我国国境内的的沙漠的的主要特特点：a、气候候极端干干旱缺水水；b、、昼夜及及冬夏温温差大；；c、风风力和风风向影响响沙丘的的走向和和形态；；d、风风大频繁繁；e、、沙丘有有起伏度度、运移移度及疏疏密度。。R国外在沙沙漠地区区管道施施工中同同样积累累了丰富富的经验验，前苏苏联中亚亚细亚地地区的克克齐尔库库存姆沙沙漠和卡卡拉库姆姆沙漠，，属亚热热带沙漠漠气候，，该沙漠漠地区年年平均降降水量不不到100mm，日照照下砂子子的温度度高达70℃,冬季则则降为-35℃℃。乌兹兹别克的的布哈拉拉气田至至乌拉尔尔的输气气管道二二期工程程均经过过克齐尔尔库姆及及卡拉库库姆沙漠漠去乌拉拉尔。该该输气管管道直径径为∮1020mm，，双线并并行，总总长为4406km，压压气站17座。。另有三三条管线线直径分分别为∮∮1020,∮∮1220,∮∮1420mm的布哈哈拉—莫莫斯科的的平行管管道，也也是经过过克齐尔尔姆及卡卡位库存存姆沙漠漠。以上上几条沙沙漠管道道敷设共共采用了了五种方方案：埋埋地敷设设；半埋埋地敷设设；贴地地敷设；；架空敷敷设及跨跨越敷设设。P秘鲁石油公司在复复杂地形条件下成成功的敷设了长855km，直径径分别为609.6mm(24in),914.4mm(36in)输油管道，，该工程位于亚马马逊盆地高部位，，而且在西段末端端通过十分干旱和和灼热的沙漠，在在本工程中动用了了两架吐温、奥托托型水空两用飞机机和四架直升飞机机运送人员、急需需食品和备用零件件到施工工地。P在西亚国家沙特阿阿拉伯有一条管径径1219mm，，全长1200km的石油管道，，这条大型沙漠管管道东起阿卜凯克克，西至红海之滨滨延布。该管道大大部分是通过沙漠漠敷设，另外还要要经过熔岩区、山山区，自然条件恶恶劣，沿线主要属属于热带沙漠气，，无河流，只有干干河或峡谷，逢雨雨季才有水流。此此管道在沙漠地段段埋深最浅为1m，最大埋深为3m。R在北非的阿尔及利利亚90%的国土土面积被沙漠覆盖盖，阿特拉斯山脉脉横贯北部，沙丘丘高差200—300m。冬季最最低气温为－6.64℃，夏季最最高温度为54.44℃。由于阿阿尔及利亚的大油油气田位于撒哈拉拉大沙漠之中，所所以油气外输工程程受气候及恶劣地地理环境条件影响响很大。自1958年初的三十年年间，阿尔及利亚亚共建成并投产了了十条大型沙漠油油气输送管道，这这十条管道中有除除三条为原油管道道外，其余七条均均为天然气管道。。其中哈西梅萨乌乌德—贝贾亚大型型原油管道由法国国公司施工，全长长660km，哈哈西梅萨乌德油田田位于撒哈拉沙漠漠之中，在施工中中采用机械化施工工方法，施工人员员600名，动用用了80台机动设设备（运管机、吊吊车、推土机等）），60台机械设设备（电焊机、弯弯管机等），施工工工期不到两年。。P美国、前苏联等石石油、天然气工业业发达国家，自60年代开始大规规模建设大口径（（1米以上），累累计数万公里，施施工装备实现了机机械化和自动焊。。目前美国在大口口径管道建设中已已广泛采用自动焊焊设备，前苏联广广泛采用闪光焊设设备，施工装备已已形成系列。总之，近年国际管道施工工设备正逐步向自自动化、高效率、、智能化方向发展展，并且形成专业业配套和系列化，，并在不断进步；；在沙漠、沼泽、、滩涂、水网等特特殊地带大口径长长输管道施工中，，世界各国不断研研制专用施工机具具，积累成熟的施施工经验。四、主要研究内容容、技术路线及关关键技术主要研究内容：1、对国内外大口口径管道施工和装装备、机具进行调调研。目前，在国内外的的大口径管道施工工中，许多先进的的施工方法及装备备机具得到应用，，尤其是在一些特特殊地段，合理的的施工方法及精良良的装备是施工的的保障。例如在沙沙漠管道中引入二二接一方法、在水水网施工中采用的的明沟排水法、井井点降水法以及在在沼泽、滩涂施工工中引入接地比压压较小的施工装备备机具。通过对这这些方法、机具的的了解以拓宽我们们的思路。2、对沙漠、沼泽泽、滩涂、水网地地带进行现场踏勘勘。通过对现场的踏勘勘，切实了解现场场的自然环境和社社会依托情况，对对这些地带施工中中的难点重点有详详细的了解和深层层认识，从中找出出规律性的东西，，以制定出针对性性、可行性较强的的施工技术方案。。3、对拟采用的施施工技术、施工效效率进行分析评估估。针对沙漠及水网、、沼泽、滩涂的环环境特点，全面推推行预制化、组装装化、自动化、机机械化流水作业的的施工模式，设置置定点预制厂，减减少恶劣不利条件件下的施工工程量量，缩短现场施工工作业时间。重点点对以下几项技术术方案进行研究分分析评估。(1)运管、布管管方案；主要考虑如何在困困难地段进行运管管、布管以及施工工场地的开辟，在在沙漠地带可考虑虑引入履带式设备备或由其牵引的撬撬装机具进行运输输、布管，水网等等地带施工中引入入接地比压较小的的专用设备及过河河过水机具。（2）管沟开挖及及回填方案；主要考虑解决沙漠漠地带管沟塌方，，水网地带的管沟沟成形以及沼泽滩滩涂地带的降水、、排水等问题。（3）管道焊接方方案；全面引入管道自动动焊焊接技术，提提高劳动效率，缩缩短工期。并考虑虑设置预制厂，采采用双联管或三联联管技术，以达到到预制化、组装化化。尽可能做到野野外作业基地完，，零散作业整装完完。（4）管道防腐方方案；根据不同施工环境境下对管道防腐的的要求，确定不同同的防腐及补口作作业方式，满足管管道长期安全工作作的要求。在制定技术方案时时应充分考虑到其其施工效率及经济济效益，对方案进进行全面细致的评评估。4、对施工单位现现有施工装备、机机具水平、施工能能力、施工技术要要求进行评估、分分析，确定施工装装备和机具改造方方案。全面系统地对现有有设备进行统计、、分析评估和比较较，同时应认识到到配置设备机具要要在充分利用现有有施工装备、机具具的基础上，利用用现有设备进行技技术革新改造，可可以事半功倍地解解决施工中的一些些装备问题。5、对沙漠、沼泽泽、滩涂、水网地地带大口径长输管管道施工设备、机机具配套、更新、、改造提出方案和和优化。技术路线：关键技术：1、软地基处理；；2、管沟成形与管管子就位；3、预制化（即组组装化施工技术））。国内外施工方法、装备、机具调研对现有的施工方法、装备、机具进行分析

分析施工技术及设备机具需求设备、机具更新及改造方案装备、机具配置校核及方案优化五、预期成果及主主要技术、经济指指标1.预期成果（1）根据未来来发展的大口径、、高压力长输管道道的施工工期、工工程量以及工程地地质条件的要求，，制定出一整套优优化的施工技术方方案和设备、机具具配置方法；（2）做好沙漠漠、沼泽、滩涂、、水网地带大口径径管道施工技术方方案和施工设备、、机具的储备工作作。2.技术指标（1）所制定的施施工技术措施、技技术方法能够满足足沙漠、沼泽、滩滩涂、水网等地带带的工程地质条件件要求；（2）所所配置的施施工装备能能够满足在在沙漠、沼沼泽、滩涂涂、水网等等地质条件件下进行施施工的要求求；（3）施施工设备、、机具的配配置能够满满足未来大大口径、高高压力长输输管道施工工的工期要要求；（4）装装备技术水水平要适应应所采用的的施工方法法。3.经济济指标（1）在技技术可行的的前提下，，尽可能降降低设备、、机具的投投资费用，，避免造成成资源的浪浪费；（2）优优化施工技技术方案，，改造并配配置合理的的设备、机机具，尽可可能降低成成本。六、立项条条件1.项目负负责人及主主要研究人人员组成：：负责人姓名单位性别年龄职称职务专业陈大中管道二公司男45高工总工管道工程主

要

研

究

人

员李军管道二公司男43工程师副总工管道工程张雪山管道二公司男40高工副总工工程机械刘开健管道二公司男38高工设备管理工程机械涂立成管道二公司男29工程师副科长工程机械丁英利管道二公司男30工程师所长工程机械陈安利管道二公司男42高工石油储运师孝玉管道二公司男44工程师工程机械马海管道二公司男37工程师管道工程陈峰管道二公司男31工程师管道工程张英奎管道二公司男40工程师管道工程叶林管道二公司男28工程师石油储运魏凤琴管道二公司男40工程师工程机械钟继斌管道二公司男31工程师管道工程张永兴管道二公司男29工程师工程机械张世彬管道二公司男28工程师石油储运项目主要负负责人员表表2.现有有基础条件件多年来，项项目承担单单位参与过过多项管道道工程施工工，有较丰丰富的施工工组织、技技术、设备备及科研管管理经验，，熟悉现场场施工程序序，了解国国内外施工工技术发展展情况。1.项目目承担单位位最近几年年来，先后后参与了苏苏州工业园园区、苏州州新区和漳漳州水管线线建设，积积累了一些些水网、滩滩涂及沼泽泽地段的大大口径管道道施工经验验，并购买买、研制了了一批施工工设备和机机具，初步步形成了一一支专业化化的水网管管线施工队队伍，撰写写了一些成成熟适用的的施工方案案及技术措措施。2.项目目承担单位位进疆20余年，先先后参与了了沙漠线、、库鄯线等等大型沙漠漠管道工程程的建设，，编写了《《沙漠管线线施工工法法》、《沼沼泽地段管管道施工工工法》等技技术论文，，对于沙漠漠管线施工工积累了一一些经验。。工程技术部第一安装公司第三安装公司机械施工处施工技术研究所机动资产部物资供应部管道二公司总工程师八、负责单单位、协作作单位任务务分工：负责单位：：工程技术部部协作单位：：第一、三安安装公司，，机械施工工处，施工工技术研究究所，机动动资产部和和物资供应应部1.工程程技术部负负责整个课课题研究的的组织协调调工作，并并对整个课课题负责。。围绕课题题进行资料料收集、整整理、分析析，组织人人员进行现现场踏勘、、机具研究究，从而形形成优化的的水网、滩滩涂、沼泽泽和沙漠施施工方案，，并上报上上级部门进进行评审。。2.第一一安装分公公司针对新新疆沙漠管管线施工，，收集整理理施工方案案、措施，，并对相关关的施工总总结方法、、机具配置置进行讨论论，提出合合理的沙漠漠施工方案案。3.第三三安装分公公司结合苏苏州、漳州州水管线的的施工经验验，提出合合理的施工工方案和机机具配置。。4.机械械施工处主主要针对水水网、沼泽泽、滩涂及及沙漠管便便道修筑、、成沟方法法进行总结结，从而提提出一整套套高效实用用的施工方方法。5.施工工技术研究究所应对水水下成沟设设备、简易易舟桥、提提高承载力力的浮板等等设备、机机具进行研研究，已有有的设备应应重新改进进，使成本本更低更适适用，从而而使我们的的水网设备备专业化、、配套化。。6.机动动资产部应应对机械施施工处所提提的成套及及配套设备备进行调研研、选型，，配合施工工技术研究究所完成水水网、滩涂涂、沼泽及及沙漠地段段施工设备备机具的研研制。7.物资资部门应对对各单位拟拟作机具、、设备所用