1、平衡压袋稳管技术在管线漂浮抢险施工中的应用摘 要：管线在穿越河流、池塘等特殊地带或者某些管线路由上存在非法挖沙取土、改扩建等危险活动，均有可能导致现有输油气管线发生漂浮，给管线生产带来很大的安全隐患。本文以某公司 D660 天然气管线漂浮抢险施工为例，分析了管线漂浮原因，总结了管线漂浮抢险平衡压袋稳管技术，希望能够给大家以借鉴。 关键词：平衡压袋；管线漂浮；抢险施工 中图分类号： TU7 文献标识码： A 0 前言 某公司天然气管线规格为 D6607.1mm，设计压力 4.0MPa，为加强级三层 PE 防腐结构管。在野外某处，该天然气管线穿越公路后，自北向南共穿越鱼塘 3 座，穿越鱼塘总长度为
2、 918m，现场平面示意图见图 1。其中 2#、3#鱼塘中的管线出现漂浮，漏出水面长度约 300 米，严重威胁到管线运行安全，需要采取快速有效的措施将该管线重新埋入地下恢复安全生产，并且避免日后再次发生管线漂浮现象，漂管情况见图 2。 图 2 管线漂浮情况 1 管线漂浮原因分析 该天然气管线施工时此处为稻田地，后地方百姓就地开挖改为鱼塘，每个鱼塘均有 2-3 个喂料台（见图 3） ，深度在 2-3m（以池塘围埝为基准）,与管线距离很近，投放鱼饲料时，会吸引大量的鱼群聚集抢食，引起管线底部淤泥扰动，使部分管段完全悬空，随着悬空管线逐渐增长，管线所受的静水浮力不断增大，当密封的管体在水中产生的浮力
3、大大地超过管道的荷重时，此时即产生浮管。 2 管线漂浮抢险施工方案 2.1 确定管线损伤情况 从上图中可以看出，两个池塘水排净后，管线均自然回落到池塘底部，防腐层完好，管线无明显损伤变形（见图 3） ，确定应为弹性变形，所以不需要更换该段漂浮管线，只需采取措施使管线重新埋入地下，避免日后再次发生漂浮现象。 2.2 管沟开挖 管沟开挖的起止点在漂浮管线两端各延长 30 米处，保证起止点的管线未发生扰动或偏移，管沟深度与原有管线埋深保持一致。根据GB50369-2009油气长输管道工程施工及验收规范关于管沟开挖的要求，确定本工程管沟最陡边坡坡度 i=1:1，沟底宽度为 4 米。 2.3 确定稳管措
4、施 管道能否沉入水底(沟底)，取决于管道本身是否具有负浮力。当钢质管道壁厚与其直径之比小于 3.3%时，需要另外加重，方能获得负浮力使管线沉入水底或沟底3，该天然气管线壁厚与直径之比为 1.08%，所以，虽然该管线在排水和管沟开挖后已沉入沟底，但要避免日后再次发生管线漂浮，必须采取有效的稳管措施。 2.3.1 抗浮力计算 因管道在水中自身就有的浮力，通常对沟埋铺设的管道只考虑平衡静水浮力，而不考虑水流动对管道的水平推力。为确保沟埋铺设穿越水域管段的稳定性，设计时必须进行抗漂浮的核算： WKFS(1) 式中：W 单位长度管段的总重力（包括钢管自重、防腐层、加重层及管内介质重量） ，N/m； FS
5、 单位长度管段的静水浮力（包括管段外壁的防腐层、加重层最大外形尺寸引起的静水浮力） ，N/m； K 抗漂浮安全系数（对于大型穿越工程，K1.3，对于中型穿越工程，K1.2，对于小型穿越工程，K1.1） 。 1 根据管线漂浮原因的分析及抗浮力计算可知，要从根本上保证管线安全运行，管线回落至沟底后，还应外加足够的载荷，并且载荷要没有污染性，施工安全快速，确保管线在今后运行中不再出现漂浮现象。 2.3.2 选择稳管方法 常用稳管方法有水泥压块加重、混泥土连续包覆、钢筋铁丝石笼加重、现浇混凝土加重和新型的管道漂浮平衡压袋等。 经过查阅相关资料和相关实际应用可以知道，管道漂浮平衡压袋是一种新型的管道稳管
6、控制材料，是专门为输送石油、天然气等长输管道在穿越江河、湖泊、海滩、湿地、沼泽等过程中控制浮力而发明的一种新型稳管配重产品。它在克服了混泥土压重块、混泥土连续包覆、混泥土现浇等传统配重产品的缺陷的同时，还兼顾了水泥压重块制做简单的优点。 与其他稳管方法相比较，平衡压袋施工技术具有以下优势： （1）经济。原材料低廉，填充物为沙砾，是非常廉价的管道浮力配重产品。 （2）制作周期短。平衡压袋可实现机械灌装后即可送达现场安装。 （3）容易安装。 灌装完成后，按照一定间距将平衡压袋压在管线上后即可回填。 （4）软接触。管道浮力控制平衡压袋是一种软体浮力控制系统，即便是管道有微小的震动，也可以达到稳管及保
7、护防腐层的作用。 （5）环保。平衡压袋的袋体是不可生物降解的聚丙烯纤维，填充物是当地的砾石或沙子，所以平衡压袋非常环保。 （6）沟深适当。不需要加深管沟，可以适用于大多数沟底。 （7）良好的阴极保护性能。管道浮力控制平衡压袋与填充物一样具有渗透性，给阴极保护和地下水留下通道 。 （8）移动便捷。浮力控制平衡压袋是不能降解的，如果需要的话，可以随时将它移走。 考虑到施工工期紧，任务重，所处位置对环境保护要求高等特点，特选用管道漂浮平衡压袋作为配重产品。 2.3.3 工程量确定 表 1 平衡压袋工程量表 2 序号 管径 （mm） 壁厚（mm） 每个平衡压袋重量（Kg） 每组平衡压袋数（个）每组平衡
8、压袋重量（Kg） 平衡压袋规格长宽高（m） 中心压距（m） 1 406.4 5 142 6 850 1.6 1 0.55 5 2 508 6.2 200 6 1200 1.61.10.55 4 3 660 9.5 200 6 1200 1.81.30.75 3 4 1016 14.6 325 8 2600 2.7 1.8 1.2 2.7 5 1016 17.5 325 8 2600 2.7 1.8 1.2 3.2 6 1016 21 325 8 2600 2.7 1.8 1.2 4.1 7 1016 26.2 325 8 2600 2.7 1.8 1.2 7.2 8 1219 15.3 700
9、 4 2800 1.7 2.4 1.6 1.8 9 1219 18.4 700 4 2800 1.7 2.4 1.6 2.1 10 1219 22.0 700 4 2800 1.7 2.4 1.6 2.5 11 1219 27.5 700 4 2800 1.7 2.4 1.6 3.5 根据平衡压袋工程量表可以知道，该抢险管线与表 1 中第 3 项数据接近，为了加大安全系数，我们选用 1600Kg/组的平衡压袋，中心压距缩小至 2.5m。 经实际测量，该管线共开挖管沟长度约为 485m，共使用平衡压袋209 组（喂料台处连续摆放） 。 2.3.4 平衡压袋施工 （1）平衡压袋施工前，需要将管线上
10、的淤泥清理干净。 （2）若场地允许，尽量采用装载机和厂家配套的料斗现场灌装，这样可以大大提高施工效率。 （3）平衡压袋运输和安装过程中要避免刮伤，吊装时使用厂家配套的吊具。 （4）平衡压袋按照选定的中心压距，从一侧开始摆放到管线上；在鱼塘每个喂料台处连续摆放 4 组平衡压袋。 3 总结 只经过一周的紧张施工，就完成了 485 米漂浮管线的不停输抢险施工，在最大限度保证安全环保的同时，解决了该段管线再次发生漂浮的可能性，施工效果得到了业主单位的好评，截止到发稿前的两年时间，管线一直安全运行，通过本实例证明，平衡压袋稳管技术对静止水域漂管的预防和治理非常有效。 参考文献： 1 宋鹏,杨立明,祁香文.平衡压袋在大口径管道稳管中的应用J.油气储运，2010,29（02）:148-149,157. 2 曾佳军,孙海鹏,师红杰等.管道浮力平衡压袋稳管技术研究J.石油工程建设，2012,38（02）:31-33. 3 王毓民.混凝土加重稳管在管道穿越水域中的应用J.天然气与石油,1999,17（01）:1-6. 4GB50369-2006 油气长输管道工程施工及验收规范S. 作者简介：李国民（1982） ，男，辽宁北票人，工程师，2005 年毕业于长江大学材料成型及控制工程专业，本科，现从事油田地面工程建设工作。
