牵引管道穿越大中型河流的大型卷扬机.pdf
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1、石油天然气学报 ( 江汉石油学院学报 )2 0 1 3 年 5 月 第 3 5 卷 第 5 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y( J J P I )Ma y 2 0 1 3 V o 1 3 5 N o 5 3 3 9 牵引管道 穿越大 中型河流 的大型卷 扬机 N T。;J : , 套 妻 , 耿 红 军 ( 中 国 石 油 天 然 气 管 道 局 第 四 工 程 分 公 司 , 河 北 省 廊 坊 市 o 65 0 00) 杨 福 进,张俊松 ( 中国石油天然气管道局第四工程分公司, 河北省廊坊市。 。 0 0 。
2、 ) 摘I g 在长输油气管道建设中,管线路由不可避免地需要穿越河流,且江河穿越施工是长输管道建设的 控制 性工程 。2 0 1 1年西气东输二线枣 阳一 十 堰支 干线工 程 ,管道 四公 司技 术人 员在 以往工程 实践 的基础 上 ,创新采用 大吨位卷 扬机 作为定点设备 牵引管道 过江 ,这 在 国 内管道 建设 领域 实属首 例。此次 穿越长 度 1 8 0 0 m,采用 2台卷扬机牵引。将卷扬机作为牵 引设备 ,保证 了施 工连 续性,有 效避 免 了牵引 区域 施工 用地 受限的问题。 关键词带水大开挖;控制负浮力;小平车发送;接收坑;牵引力;浮筒 中图分类号TE 9 7 3 4
3、 文献标志码A 文章编号1 0 0 0 9 7 5 2 ( 2 0 1 3 )0 5 0 3 3 9 0 5 2 0 0 4年管 道 四公 司在 忠武线 襄樊 支 线 工 程 中首 次 采 用带 水 开 挖 、小 平 车轨 道 发送 、控制 负 浮 力 底 拖法成功穿越汉江。此次穿越采用 1 2台爬行设备 牵引。施 工中由于发送场地受限,牵引道长度较短, 采用 曲线发送 、三次牵引。2 0 0 5年应用该工法在冀宁联络线工程 中成功穿越大汶河,此次穿越采用 1 4 台爬行设备牵引。2 0 1 1年西气东输二线枣阳一 十堰支干线工程,创新采用大吨位卷扬机作为定点设备牵 引管道过江。将卷扬机作为牵
4、引设备 ,保证 了施工连续性 ,有效避免了牵引区域施工用地受限的问题。 l 技术 要点 1 1 带水 开挖 成 沟技 术 在有 水 流 的 情 况 下 ,采 用 水 上 挖 泥 船沿管沟轴 线反 复开挖 ,随着 开挖深 度 的增 加 ,管 沟 侧 壁 无 法 保 持 直 立 , 自然 坍 塌 ,并 达 到 自稳 状 态 ,继 续 开 挖 管 沟 至设计 深 度 ,管沟 成 型 。图 1为管 沟 开挖 示 意 图 。 1 2管 道负 浮力 控 制技术 D + 4m 图 1 管沟开挖 示意图 管道入水 后负浮力 是指 在水 中单位 长度内整体管道所具有 的重力和浮力 的差值 。通过调整浮筒所产生的
5、净浮力值控制负浮力 ,降低管道与 沟底的摩擦力 ,保证管道在牵引过程中紧贴管沟底部移动。 1 3定 点设 备牵 引技 术 摩擦式卷扬机作为定点牵引设备,依靠卷扬机辊筒与钢丝绳之间的摩擦力产生拉力,点对点直线牵 引穿越管 道前进 。每 台卷扬 机配 备一个 储绳筒 ,单 独盘 绕收 回的 钢丝绳 。储 绳筒 收绳速 度与 卷扬 机 同步 。 收稿日期2 0 1 3 0 3 2 8 作者简介 胡卫军 ( 1 9 7 8 一 ) , 男, 2 0 0 2 年 华北航天工业 学院毕 业, 助 理工程 师。 长期从事项目 技术施工管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
6、学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m油气 管道工程 2 0 1 3 年 5 月 2 操作要点 2 1 穿越管 道预 制安装 2 1 1 鹅头 的设计 与 安装 鹅 头是 管道牵 引 系统 的关 键 ,牵引 力 的受 力点 就在 鹅头上 。 安 全 。鹅头 采用 图 2 图 4所示 形式 ,抬起 4 。 焊接 在管 道前部 。 力学 指标确 定方 式如 下 。 1 )插销 半径 确定 : R J 鹅 头的结 构和形 式 ,关 系到 整个工 程 的 两 根主 索拴在 插销 上 。管道 鹅头 的各项 Q F f f z ( -厂 取 1 4 ; f z 取 1 5 ) 式
7、中 : R 为插 销半径 , mm; F为牵 引力 , N; r为剪应 力 , N ram ; Q 为作用 到插 销上 的拉力 , N。 2 )鹅头 钢板纵 向焊 缝长 度 鹅头钢板采用三块钢板, 两侧板厚 , 中间板厚 。 , 侧焊缝长度用 L 表示 。 计算中, 按照最不利情况考 虑 : 即 3 块 钢板 已断 2块 , 只有 1 块 钢板 ( 较 薄钢 板 、 2条 焊缝受力 )承担 剪应力 。 L。 ( 2 ) 3 )插 销孔处抗 拉 面长度 : Lz ( 3 ) 抗 剪 面长度 : L。 ( 4 ) 式 中 : L 、 L 、 L 。 分别 为焊缝 长度 、 抗拉 面长 度 、 抗
8、剪面长 度 , mm。 图 2鹅头俯视 图 图 3鹅头侧视图 图 4插销 2 1 2浮筒 的 生产 与安 装 1 )管道 入水 负浮力 计算 在计算管道入水后的负浮力时,需考虑管道质量、排水体积等因素。 G = G1 + G2+ G。+ G ( 5 ) 式中: G为水下管道每米质量 , k g m; G 为钢管每米质量, k g m; G 为防腐层每米质量 , k g m; G 。 为橡胶皮 每 米质 量 , k g m; G 为压 重块 每米质 量 , k g m。 V : V + V2 + V。 ( 6 ) 式 中: 为管道排水体积 , m。 ; V 为防腐管排水体积 , m。 ; V。
9、为橡胶皮体积, m。 ; 。 为压重块体积, l e t。 。 由于压重块安装后 , 无法做到密不透水, 故不应按照压重块排水体积计算 , 而应按照各个单体 的排水 体积累加, 以保证计算结果准确。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m第 3 5 卷第 5期 胡卫军 等 :牵引管道 穿越大中型河流的大型卷扬机 F浮 = = =P V g, ( 7 ) L 式 中 : F浮为管道 入 水后 每米 浮力 , k N m; p为水 的密 度 , k g m。 ; g为重 力加速 度 , m s ; L为管道 长度
10、 , r l l 。 F负1一 Gg F浮 ( 8 ) 式中 : F负 1 为管道入水后每米负浮力 , k N m。 2 ) 管 道 负浮力 削 减措施 经上述计算 , 管道人水后每米负浮力 F 负 较大, 为达到安全施工 、 降低投入的 目的, 应该采用负浮力削 减措施 。 在 管道 上方 安装 浮筒 减小 管道 负浮 力是最 为安 全 、 经 济、 可 行 的办法 , 负浮 力控 制在 0 F伍 1 之 间 。 F K X l G g ( 9 ) 式 中: F为陆地启动牵引力, k N; K为启动系数 , 1 ; 为管道与发送道的摩擦因数 , 1 ; G 为管道在发送道上 的质量 , k
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