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远距离高浓度输沙技术实践与分析

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：郭秀峰

[导读] 摘要：在山东东明黄河标准化堤防建设机淤施工中，平均输沙距离11km。根据管线长度和地形形式，确定合理的接力泵间距和具体位置，运行中保持管道压力均匀等，使四级接力施工效率接近于一级接力施工效率。

        威海水利工程集团有限公司山东省威海市 264200
        摘要：在山东东明黄河标准化堤防建设机淤施工中，平均输沙距离11km。根据管线长度和地形形式，确定合理的接力泵间距和具体位置，运行中保持管道压力均匀等，使四级接力施工效率接近于一级接力施工效率。
        关键词：泥浆泵；柴油机接力机；高浓度输沙；标准化堤防
        在黄河洪水管理亚行贷款项目山东东明标准化堤防建设机淤施工工程中，平均输沙距离11000m，是黄河机淤史上输沙距离最长的。根据实际输沙距离及泥浆泵的输送能力，安排了四级接力站，实现了远距离、高浓度输沙。
        一、施工准备
        1、接力距离的确定
        开工前，根据实际输沙长度和地形地势，结合现有设备情况，对整个输沙管道所需要的设备及其布置进行了全面细致的计算分析研究，确定输沙距离。首批进场安设管道2条，长度分别为10000m和11500m，用22kw水枪泵水利开挖造浆，用5台150mm泥浆泵送至集浆池，再用4级接力泵加力输送。泵站设备为6160A和6160A-9型柴油机做动力，发动机功率分别为135、185马力（1马力=735.5W），配套泥浆泵分别为250ND、10EPN-30型，设计扬程分别为22m和30m。
        由于土场至大堤根高程总体呈坡降趋势，按每米扬程水平输送100m计算，结合管线沿途地形地势，每台250ND型泥浆泵按2200~2500m布置，每台10EPN-30型泥浆泵按3000~3300m布置。
        2、小泥浆泵的配置
        根据以往泥浆泵组合接力施工的经验，采用一级接力，管道长度在2500m左右时，需配置22kw电机带150mm6PNL泥浆泵6组。由于在该工程中，接力管线长达10000m以上，沿途水头损失大，管道压力也大，若配置小泥浆泵太多则接力机无法将泥浆泵全部送出，配置过少将造成接力机成本增大和出现泥浆泵“打空”现象，容易因压力过低而造成管道的淤积，因此对每条管道配5组小泥浆泵，在生产运行过程中根据实际情况调整使用。
        3、通讯设备的配置
        由于工程管线长度超过10000m，所用设备多，在生产运行过程中必须保证从土场到淤区及接力泵组之间的相互配合、统一协调，因此在开工前就配备了对讲机，群呼覆盖半径达10km，使整个施工范围内上、下机组之间都能随时联络，确保了施工正常进行。
        4、生产人员配置。项目部设两个施工队，每队设1个挖塘机组、4个接力机组、1个围堤看护组，每组分设组长，形成了项目部、施工队、机组之间完整的生产联系网络，做到统一指挥、目标明确、责任落实到人。
        二、生产运行情况
        小泥浆泵自施工土场处抽取泥浆泵输送至第一级接力泵站，输沙距一般在
        300~600m之间。在第一级接力机的入水口处有一个集浆池，小泥浆泵将泥浆输送至集浆池后，由10EPN-30泥浆泵将其输送至第二级接力泵站，然后第三级、第四级，最终将泥沙输送至指定淤区。
        在最初的生产运行过程中，主要存在以下问题影响了施工进度：一是管道内压力不均匀，生产过程中停机时管道内存在部分淤沙，而且分布不均匀，当再次开机、水流经过存泥点的部位时，因过流断面小、压力过大而造成管道损坏；二是部分管道使用年限过久、锈蚀严重，一遇到高压就开裂漏水，影响正常生产，对此，采取了以下措施：
        1、设备配置时，在每个接力机泵进出水口分别安设真空表和压力表，每隔一小时对压力进行观测记录，以柴油机油门的大小来控制整条管线的压力平衡。
        2、由于管道距离太长，出现问题几率较大，因此开工前给施工队配置了流动电焊机和气割设备，随时对开裂的管道进行焊补。
        开机运行后共统计51天，运转785个小时，总出水量375750m3，平均含沙量664kg/m3，总生产土方156500m3，平均实产土方约199m3。四级接力泥浆泵施工取得了远距离、高浓度、高效率的输沙效果。
        三、技术数据监测分析
        我们截取了一段时间的压力表压力，把它们统计到图表里，根据里面的数据我们可以看出：第一级接力机压力较平稳，保持在0.4MPa左右；第二级接力机压力起伏最大，这是由于第二级接力安设在王家堤生产路旁，该地段较生产路低2.5m，管道内的水流不稳定，造成该接力机的压力忽高忽低；第三级接力机压力较大，这是由于该段接力机配置为6160A型柴油机配250ND型泥浆泵，与其他三级的6160A-9柴油机配10EPN-30泥浆泵相比，输出功率小，造成该段压力较大；第四级接力机压力偏大，这是由于第四级接力安设在大堤临河近堤处，虽然该段管道长度较短，但由于要翻越大堤，扬程增加了8m多，因此压力大是合乎情理的。一般情况下管道压力在0.35~0.55之间管道能够正常生产，否则说明由管道阻塞或管道破裂情况，需停机排除故障。

        在设备正常运转期间，多次利用多普勒流量计进行泥浆泵性能测试，结果表明：正常生产期间，管道流量在428~523m3/h之间，流速在1.8~2.1m/s之间。在淤区出水口利用天平、量杯所进行的测试结果表明：两条管道的流量约为450m3/h，含沙量为700kg/m3，日生产土方4000m3左右，与淤区实测土方基本相符。
        四、总结及经验推广
        1、必须根据管线长度和地形地势，确定合理的接力泵站间距和具体位置。管线长度的确定要考虑泥浆泵扬程及发动机的功率。接力机应安设在相对平缓的位置，不要设在高差突变之处。
        2、运行时管道压力一定要控制均匀。具体做法是最初要少开小泥浆泵，特别是在中途停机再开时要尤其注意。开机时可先开2台小泵，待整条管线压力基本均匀稳定后再开1台，直至逐步增加到4到5台。
        3、要配备好良好的通讯设备和观测实验仪表。在施工中要随时保持土场、各接力机组、淤区之间的通讯联络畅通，使队长与各组之间、组与组之间相互掌握施工运转情况。同时，利用仪器仪表掌握相应的技术指标，以确保正常生产。
        4、对柴油机接力机，可通过控制油门及时调整泵的进出口压力。
        5、应尽量使各级接力之间的设备配置一致，以使管道压力均匀。