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【摘要】随着我国石化工业的不断发展，管道已成为我国油气输送的主要方式之一。尤其是近年来世界各国政治和市场经济的需要，石油和天然气的需求量急剧增加，管道工业也逐渐向边远地区、寒冷地带延伸，甚至向近海、大洋发展。这些地区的气候恶劣，地质地貌极其复杂，施工条件异常困难。本文通过分析高寒地区的冻土层的构造及长输管道的施工特点，分析了对于高寒地区长输管道的管沟开挖、布管、焊接、防腐、下沟、回填等方面的施工技术保障措施，以及对于施工现场人员设备的保温防冻措施，从而保证了低温环境下长输管道施工的正常进行。
【关键词】高寒地区 长输管道 施工 技术保障 防冻保温
1 高寒地区长输管道地质构造及管道施工特点分析
高寒地区具有海拔高、常年低温、冻土常年不化等特点，例如我国的黑龙江北部、青藏高原等地。高寒地区冻土层最本质的构造特征是冰的存在，其特点是：冻结的土质较坚硬，其硬度犹如钢铁，如果再含有其他砂石类的土壤，则其硬度可接近合金。在这样的冻土层中铺设管道的艰难程度是可想而知的。与常温环境相比，在这种高寒地区进行长输管道的施工，具有如下方面的特点：
1.1 管沟开挖施工
常温地区的管沟开挖，可以视势地质特点来选择开挖步骤，如果是土层，则可以先布管、焊接，再进行管沟开挖；如果是岩石层，则需要先进行爆破，再进行布管、焊接，进而开挖。高寒低温环境下则无论是土层或是岩石层，则必须先进行爆破，然后马上进行开挖管沟，否则土壤再次冻结，还得需要二次爆破。
1.2 运布管
高寒地区常年积雪，在进行运布管时，雪易进入管内，影响了焊接施工。因此必须采取适当的措施，以防止雪进入管内。
1.3 焊接
高寒地区的低温环境及大风天气决定了焊接时必须采取有效措施，防止焊接冷裂纹的出现，以保证焊接质量。常温环境下焊前的预热温度稍高于焊接工艺规程要求的温度即可，而高寒地区由于散热快，则进行焊接施工必须要提高焊前的预热温度、保证层间温度及及时采取焊后保温措施。
1.4 防腐
高寒低温环境的防腐施工必须考虑到防腐材料、防腐预热温度及防腐后的保温等问题。1.5 下沟
低温环境下管材的韧性必然变小，则下沟操作必须有相应设备的配备及保证下沟作业时的环境温度。
1.6 回填
为了防止低温环境下坚硬的土层划伤防腐层，则必须要考虑到回填的方式及回填土的规格。
2 高寒地区长输管道施工技术要点
2.1 管沟开挖措施
管沟开挖爆破前首先要做好对冻土土质、冻结深度等的现场考察与记录，并根据现场的实际情况采取合理的施工机具及施工方法；视土层厚度，如果土层较厚则可选择松动爆破法来松碎冻土层；作业带修筑填土时，每层铺土的厚度应比常温施工时减少20%以上，预留沉陷量适当增加；另外，为防止管道埋设前地基土冻结，需注意在基地标高以上采取保温措施。
2.2 运布管
运布管时注意对两侧的管口进行封堵保护，以避免沙子、雨雪等进入管内；同时，在打管墩时不使用含冰雪的冻土块。
2.3 焊接施工
焊接时管道施工中的一道重要工序，焊接质量的好坏往往直接关系到整个工程的质量，而环境温度有直接影响着焊接质量。在高寒地区，如果焊接工艺选择不合理，及预热温度和层间温度控制不当，很容易产生冷裂缝。
高寒地区采取的焊接措施有：
（1）焊接材料的选择：选用低氢型的焊材进行焊接，可以大大降低焊接裂纹的产生；
（2）焊接时使用防风棚，棚内具有密封的顶棚及密封地板，并且焊接时可以采用全自动焊接方法，以确保在恶劣的环境中达到焊接允许的条件；
（3）采取合适的预热方式，比如根据施工特点自行研制的双环、多头的环形火焰加热器，加热较均匀而且大大提高了加热效率；
（4）提高焊前的预热温度，扩大预热范围50mm以上，预热温度在120度以上，预热完成立即进行根焊道的焊接；
（5）保证层间温度措施：每层焊道焊接必须紧凑，并在焊道焊接前保证层间温度不低于规范温度，这就需要采取及时测量及及時加温等措施；
（6）焊后保温：焊后及时在焊道上加盖保温石棉被以防止焊道急速降温，保温时间需在半小时以上；
（7）合理安排施焊时间：当每天的气温持续高于-5度时方可进行焊接施工。
2.4 防腐施工
为了减少热量散失，防腐工作应在防风棚中进行，并采用环形火焰加热器对防腐口进行预热，并在防腐完成后及时对防腐口进行保温。另外，对收缩带烘烤完成后应进行碾压，以增强粘结，消除气泡等。
2.5 管道下沟
为了保证下沟安全，一般采取周期性的施工方式，同时为了防止吊管机侧滑，应在吊管机行走地带做好防滑处理。一般在温度较低时，比如在-40度以下时即停止进行下沟作业。
2.6 管道回填
高寒地区在进行管道回填时应避免直接回填，以防损伤防腐层。应先进行小回填，再进行大回填，大回填时应先回填较小土块，再回填较大土块。回填完的垄应高于地表一定距离。
3 施工期间人员及设备的防冻保护
在高寒地区进行长输管道施工期间，应全面做好施工人员及机械设备的防冻保护工作。
（1）工地现场应准备好暖房、暖车，以及必要的防寒衣物、防寒用具等；
（2）机械设备在低温下易发生油路堵塞、部件冻裂等现象，为了保证机械设备的正常运转，应提前安装低启动或冷启动系统，使机械设备在低温下能够保持正常运转；
（3）配备耐低温的电缆、油管等；
（4）充分利用吊管机等机械设备的尾气热量对自身的液压系统、油料箱进行加热；
（5）使用电热毯、电吹风等对电子元件及精密仪器进行保温；
（6）在对口器中安装干燥罐以吸收设备产生的水汽，防止液压及行走系统的冻结，等等。
4 总结
在市场经济的高速发展的形势带动下，长输管道涉及的范围越来越广，长输管道的施工逐渐向高寒地区蔓延，而且必将成为未来发展的趋势。因此，利用一切力量提高国内寒冷环境下管道的施工技术水平，对于长输管道事业的发展具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1] 郑光明、徐振芳，高寒地区的长输管道施工技术[J].国外油田工程，1998，（09）
[2] 周号，刘艳利，焦如义.长输管道低温焊接防风棚保温技术的研究[J].石油工程建设，2010，（03）
[3] 缪羽祥，刁凤东，祁香文，张展，葛成吉.低温环境下长输管道施工的技术保障措施[J]，油气储运，2009，（09）
[4] 索朗白姆，杨才滨.西藏高寒地区冻土层施工技术的研究[J].卷宗，2011，（10）
【关键词】高寒地区 长输管道 施工 技术保障 防冻保温
1 高寒地区长输管道地质构造及管道施工特点分析
高寒地区具有海拔高、常年低温、冻土常年不化等特点，例如我国的黑龙江北部、青藏高原等地。高寒地区冻土层最本质的构造特征是冰的存在，其特点是：冻结的土质较坚硬，其硬度犹如钢铁，如果再含有其他砂石类的土壤，则其硬度可接近合金。在这样的冻土层中铺设管道的艰难程度是可想而知的。与常温环境相比，在这种高寒地区进行长输管道的施工，具有如下方面的特点：
1.1 管沟开挖施工
常温地区的管沟开挖，可以视势地质特点来选择开挖步骤，如果是土层，则可以先布管、焊接，再进行管沟开挖；如果是岩石层，则需要先进行爆破，再进行布管、焊接，进而开挖。高寒低温环境下则无论是土层或是岩石层，则必须先进行爆破，然后马上进行开挖管沟，否则土壤再次冻结，还得需要二次爆破。
1.2 运布管
高寒地区常年积雪，在进行运布管时，雪易进入管内，影响了焊接施工。因此必须采取适当的措施，以防止雪进入管内。
1.3 焊接
高寒地区的低温环境及大风天气决定了焊接时必须采取有效措施，防止焊接冷裂纹的出现，以保证焊接质量。常温环境下焊前的预热温度稍高于焊接工艺规程要求的温度即可，而高寒地区由于散热快，则进行焊接施工必须要提高焊前的预热温度、保证层间温度及及时采取焊后保温措施。
1.4 防腐
高寒低温环境的防腐施工必须考虑到防腐材料、防腐预热温度及防腐后的保温等问题。1.5 下沟
低温环境下管材的韧性必然变小，则下沟操作必须有相应设备的配备及保证下沟作业时的环境温度。
1.6 回填
为了防止低温环境下坚硬的土层划伤防腐层，则必须要考虑到回填的方式及回填土的规格。
2 高寒地区长输管道施工技术要点
2.1 管沟开挖措施
管沟开挖爆破前首先要做好对冻土土质、冻结深度等的现场考察与记录，并根据现场的实际情况采取合理的施工机具及施工方法；视土层厚度，如果土层较厚则可选择松动爆破法来松碎冻土层；作业带修筑填土时，每层铺土的厚度应比常温施工时减少20%以上，预留沉陷量适当增加；另外，为防止管道埋设前地基土冻结，需注意在基地标高以上采取保温措施。
2.2 运布管
运布管时注意对两侧的管口进行封堵保护，以避免沙子、雨雪等进入管内；同时，在打管墩时不使用含冰雪的冻土块。
2.3 焊接施工
焊接时管道施工中的一道重要工序，焊接质量的好坏往往直接关系到整个工程的质量，而环境温度有直接影响着焊接质量。在高寒地区，如果焊接工艺选择不合理，及预热温度和层间温度控制不当，很容易产生冷裂缝。
高寒地区采取的焊接措施有：
（1）焊接材料的选择：选用低氢型的焊材进行焊接，可以大大降低焊接裂纹的产生；
（2）焊接时使用防风棚，棚内具有密封的顶棚及密封地板，并且焊接时可以采用全自动焊接方法，以确保在恶劣的环境中达到焊接允许的条件；
（3）采取合适的预热方式，比如根据施工特点自行研制的双环、多头的环形火焰加热器，加热较均匀而且大大提高了加热效率；
（4）提高焊前的预热温度，扩大预热范围50mm以上，预热温度在120度以上，预热完成立即进行根焊道的焊接；
（5）保证层间温度措施：每层焊道焊接必须紧凑，并在焊道焊接前保证层间温度不低于规范温度，这就需要采取及时测量及及時加温等措施；
（6）焊后保温：焊后及时在焊道上加盖保温石棉被以防止焊道急速降温，保温时间需在半小时以上；
（7）合理安排施焊时间：当每天的气温持续高于-5度时方可进行焊接施工。
2.4 防腐施工
为了减少热量散失，防腐工作应在防风棚中进行，并采用环形火焰加热器对防腐口进行预热，并在防腐完成后及时对防腐口进行保温。另外，对收缩带烘烤完成后应进行碾压，以增强粘结，消除气泡等。
2.5 管道下沟
为了保证下沟安全，一般采取周期性的施工方式，同时为了防止吊管机侧滑，应在吊管机行走地带做好防滑处理。一般在温度较低时，比如在-40度以下时即停止进行下沟作业。
2.6 管道回填
高寒地区在进行管道回填时应避免直接回填，以防损伤防腐层。应先进行小回填，再进行大回填，大回填时应先回填较小土块，再回填较大土块。回填完的垄应高于地表一定距离。
3 施工期间人员及设备的防冻保护
在高寒地区进行长输管道施工期间，应全面做好施工人员及机械设备的防冻保护工作。
（1）工地现场应准备好暖房、暖车，以及必要的防寒衣物、防寒用具等；
（2）机械设备在低温下易发生油路堵塞、部件冻裂等现象，为了保证机械设备的正常运转，应提前安装低启动或冷启动系统，使机械设备在低温下能够保持正常运转；
（3）配备耐低温的电缆、油管等；
（4）充分利用吊管机等机械设备的尾气热量对自身的液压系统、油料箱进行加热；
（5）使用电热毯、电吹风等对电子元件及精密仪器进行保温；
（6）在对口器中安装干燥罐以吸收设备产生的水汽，防止液压及行走系统的冻结，等等。
4 总结
在市场经济的高速发展的形势带动下，长输管道涉及的范围越来越广，长输管道的施工逐渐向高寒地区蔓延，而且必将成为未来发展的趋势。因此，利用一切力量提高国内寒冷环境下管道的施工技术水平，对于长输管道事业的发展具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1] 郑光明、徐振芳，高寒地区的长输管道施工技术[J].国外油田工程，1998，（09）
[2] 周号，刘艳利，焦如义.长输管道低温焊接防风棚保温技术的研究[J].石油工程建设，2010，（03）
[3] 缪羽祥，刁凤东，祁香文，张展，葛成吉.低温环境下长输管道施工的技术保障措施[J]，油气储运，2009，（09）
[4] 索朗白姆，杨才滨.西藏高寒地区冻土层施工技术的研究[J].卷宗，2011，（10）