永冻土地段长输管道施工工法

永冻土地段长输管道施工工法

辽河石油勘探局油田建设工程一公司

1.前言

中俄原油管道漠河-大庆段起于漠河首站，终于大庆末站，线路全长926.55 km，管线规格为Φ 811。沿线多年冻土可分为连续多年冻土区、不连续多年冻土区和岛状多年冻土区及季节性冻土。由于位于高寒地段，冬季积雪时间长达3～5 个月，积雪厚度

0.1m～0.5m，局部达1m 以上。为避免管道施工对周围环境的影响，造成多年冻土被人为损坏，避免冻土融化对管线造成影响，这些地段需要安排在冬季进行施工。

中俄原油管道施工在我国管道史上是第一次在大兴安岭地区施工，管线经过长距离永冻土地段，第一次在极端气温下进行大管径管道焊接、防腐、管沟开挖、下沟回填等作业，从人、机、料、法、环等方面都面临诸多新的挑战。通过中俄原油管道第八标段施工，通过本工法我们掌握了永冻土地段和季节性冻土地段管沟开挖；低温环境下设备冷启动、运转、保温；低温环境下焊接技术；低温环境下防腐工艺；这些技术措施不仅保证了施工安全和施工的质量，并提高了工效，同时减小了管道施工对周围环境的破坏，提高了综合施工管理能力，为今后永冻土地段及季节性冻土地段施工提供了可操作性技术指导。

2.工法特点

1、此工法指导思想：准备充分、集中优势、方法得当、快速通过；

2、管道焊接预热采用中频加热和电加热带，预热速度快，温控装置容易控

制加热温度，解决了因温度骤降造成的长时间预热问题，提高了施工效

率；

3、防腐补口采用纯度较高的丙烷气解决了普通液化气冬季燃烧不充分的难

题，提高了防腐补口的施工质量，加快了施工进度；

4、管沟开挖采用大功率单斗挖掘机配合单钩挖掘机分段、分层开挖，采取人

休机不休连续施工，加快施工进度，局部特坚硬地段采用爆破松动法进

行开挖，综合效益明显；

5、季节性冻土沼泽地段采用分层冻沉开挖，解决了管沟开挖一次难以成型问题。

6、解决了高寒地段冬季设备冷启动、运转困难问题，为管道施工提供了有力保障；

7、减小了永冻土地段长输管道施工对周围环境的破坏，尤其是多年冻土环境

得到了保护，避免因冻土融化造成对管线的危害。

3.适用范围

用于连续多年冻土区、不连续多年冻土区、岛状多年冻土区和季节性冻土区等高寒

地段长输管道冬季施工。

4.工艺原理高寒永冻土地段长输管道施工作业带清理、管沟开挖、管道焊接、管道防腐补口、保温、下沟回填等工序施工难度较大，设备运转、低温冷启动难度也较大。本工法通过以下措施解决永冻土地段和季节性冻土沼泽地段长输管道的施工难题。

1、管线焊接必须在保温棚内进行，因高寒地带冬季施工中管线预热用普通液

化气燃烧不充分，不能满足管线预热及层间加热要求，本工法管线预热

采用中频加热器，层间加热采用陶瓷电加热带连续加热方式控制温度，

保证高寒地段的管道焊接质量。

2、管线防腐补口、补伤工作同样因普通液化气因温度较低，在利用烤把加

热过程中喷出大量的液态物质，造成燃烧不充分，因此施工中采用可以在

-40℃的极低气温下仍然可以充分燃烧的纯丙烷进行加热。

3、永冻土地段管沟开挖因地表冻结厚度较厚且较坚硬，施工中利用单斗挖掘

机和利用改装的单钩挖掘机配合开挖管沟，具有施工简单，操作方便，

缩短工期等优点。

4、季节性冻土沼泽段在11 月初作业带地表水降低后，地表土开始冻结，施

工作业带具备一定的承载力，开始进行管道焊接及补口施工。管沟开挖

采取分层冻沉开挖，即在上层腐殖土冻结后具备一定的承载力，采用挖

掘机将上层土剥离至含水的砂砾层位置，深度一般为1.2-1.5m，然后进

行冻沉，待第二层砂砾石层没有完全冻结时，进行二次开挖，达到设计埋

深要求。

5、高寒地段冬季设备启动较为困难，施工中采取增设设备冷启动装置，保

证设备正常运行，施工中更换各种耐低温油品，包括机油、齿轮油、润

滑油、液压油、燃油等。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

管沟回填流程

5.2操作要点

5.2.1 施工准备

5.2.1.1 施工人员培训在施工队伍入场前，举办有关冻土基本知识、冻土施工技术和多年冻土环境保护等方面的培训班，加强全体施工人员对多年冻土和多年冻土环境特性的了解和认识，提高全体施工人员的环境保护意识和冻土工程施工技术水平。

5.2.1.2设备机具配备及保温改造

1、施工机具配备

1)根据施工寒季施工特点，地表冻层较厚，管沟开挖困难，施工前应提前准备

开挖冻土的专用设备，即单钩液压挖掘机，将液压挖掘机单斗换成单钩，

可以勾松坚硬的强风化岩石、冻结土等。单钩用16 猛钢材制作而成。因

冻层深度较深，单钩液压挖掘机应选择功率在360 以上为宜，确保一次开

挖成功；

2)管道预热装置采用中频加热设备，确保管道焊接过程中的环境温度满足施工需

要，管线层间加热采用电热带连续加热；

管道预热、焊接、防腐等在自制的保温棚内进行，保温棚规格为

3m ×2.5m × 拆卸保温层δ 50），底部铺垫有隔热板，防止热量向地面快速散失； 保温

棚边侧设置排风扇排烟尘，内设托盘，可以摆放工器具； 在防风棚与管壁接

触的马鞍形骑管处设有高弹性耐磨胶圈， 可防止移动保温棚 时对管道防腐

层的损坏； 顶端吊架设计挂钩，有效防止防风棚在焊接工程车吊起移动时的

摆动； 焊接挡风保温棚内设置足够的电暖气，提高焊接环境温度满足工艺要

求。 多年冻土地区严寒的气候条件和恶劣的施 工环境，以及冻土的特殊工程性质，施工 机械必需具有如下良好技术性能： 严寒的气候条件，施工机械具有良

好的低 温启动性能，进入冬季施工焊接设

备及吊 装设备安装低温启动装置； 焊接

工程车外部采用 30mm 保温被包裹覆盖，

确保焊机、电站正常工作； 低温条件下，

机械必须操作、 运行灵活，具有适应低温环境的操作和走行系统； 焊接设备、吊装设备等施工机具驾驶室具有良好的采暖、保温性能； 寒季平均温度 -20℃，为了保证设备的正常冷启动，采用

如下措施： 准备足够数量、适合使用的燃油和润滑油。 机油更换为 C F 级 10W-30 型机油，其有效使用温度为 -30~-15℃； 齿轮油更换为适合寒带使用的 CL-5 75W 重负荷齿轮油； 液压油更换为适合寒带使用的 HV32# 低凝抗磨液压油； 防冻液更换为冻点为 -45℃的防冻液；燃油更换为 -35＃柴油和特 -35#，并对燃3) (1) (2) (3) (4) (5) 2、

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3m ，见下

图；

焊接防风保温棚内部框架采用角钢制作， 保温棚棚壁采用的是 EPS 保温

板（可