中铁十四局集团有限公司市政工程分公司 山东青岛 266061
摘要：随着城市改造升级不断进行，原有燃气管道的改造工程采用停输、降压、放散、动用明火的作业方式重新接入新建管道，施工周期长、影响附近居民生活。为减少施工影响，保证周边结构物安全以及居民正常使用燃气，采用不停输管道封堵技术，架设临时旁通管线，安全、可靠地进行管线封堵接驳作业，降低施工风险，提高施工效率，减少对社会影响。
关键词：燃气管道；不停输封堵；技术研究
Study on plugging technology of gas pipeline on-line transportation
XuXiaoling
Municipal Engineering Branch of China Railway 14th Bureau Group Co., Ltd，Qingdao 266061，China)
Abstract：With the continuous urban renovation and upgrading, the original gas pipeline renovation project is re-connected to the new pipeline by stopping transmission, reducing pressure, releasing air and using open fire, which has a long construction cycle and affects the lives of nearby residents. In order to reduce the construction impact, ensure the safety of surrounding structures and the normal use of fuel gas by residents, adopt the blocking technology of non-stop pipeline transportation, set up temporary by-pass pipeline, carry out the pipeline blocking and connecting work safely and reliably, and reduce the construction risk, improve the efficiency of construction, reduce the impact on society.
Keywords：Gas Line; cKeep plugging and plugging; Technical Research
1引言
双元路与双积路节点立交工程迁改一条次高压管线，根据现场挖探情况，白沙河北段两个驳接点分别位于双元路主线桥SY2墩附近和金华加油站北侧。如采用传统施工工艺，施工过程中存在巨大安全隐患，为保证周边结构物安全以及居民正常使用燃气，采用不停输管道封堵技术施工，架设临时旁通管线，安全、可靠地进行管线封堵作业，降低施工风险，提高施工效率，减少对社会影响。
2工程背景
双元路与双积路节点立交工程迁改次高压管线，主管道全长1159.5m，白沙河南段位于K0+000-K0+652，白沙河北段位于K1+502-K1+884，管材为螺旋缝焊接钢管，材质为L290（加强级3PE防腐），管径为529*12mm。设计强度试验压力2.4Mpa，严密性试验压力1.84Mpa。
3管道不停输封堵施工
3.1基坑开挖及支护
3.1.1基坑支护
本工程基坑开挖深度范围的地质结构为路基回填土、砂层，采用IV型拉森钢板桩进行支护，宽400mm，高170mm。拉森钢板桩之间用围檩进行连接，围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。转角设置专用构件。
3.1.2基坑开挖
.png)
工作坑开挖尺寸为15.0m*15.0m。根据管线位置挖探和管线仪器探测，基坑开挖总深度9.0m左右。支护坑开挖配备两台挖掘机，采取分层分段对称进行，在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则。在基坑开挖过程中先掏槽安装钢围檩、架设钢支撑，以尽早对围护结构进行支撑。基底以上30cm采用人工开挖，开挖过程中边开挖边用寻管仪探测燃气管道位置，严格控制最后一次开挖深度，严禁超挖。
3.2基坑降水
本工程临近白沙河，地下水位较高，采用止水、导水、排水、井点降水相结合的施工技术措施来保证工程施工顺利进行。根据设计降水平面布置图，本基坑周边共设置10个管井进行降水。
3.3施工工艺
3.3.1工艺流程
(1)在需改造管段焊接封堵四通管件，与母管抱合、焊接。(2)安装专用夹板阀、开孔机、开孔刀设备，将设备组成密闭空间，用氮气(不得用高压氧)试压检测管件设备各结合面、焊缝及阀门的密封性。(3)调整开孔转速、进深尺寸，在管线上不间断套料开孔，套料提起后，关闭夹板阀。(4)拆除开孔设备。(5)安装临时旁通管线并试压检测密封性。(6)安装专用封堵设备：封堵器、膨胀筒，封堵连箱设备。(7)打开阀门进行封堵，临时管线替代原管线运行。(8)进行封堵严密性检测，吹扫置换介质，合格后开始管线改线或阀门置换。(9)改线完成，下该处的完工堵塞。(10)平衡管线封堵点二侧压力，撤除膨胀筒等封堵设备，关闭夹板阀。(11)关闭临时旁通管线的阀门，拆除临时旁通管线。
.png)
3.3.2降压
管道运行压力必须在管线允许带压施焊的压力范围内，方可进行焊接作业。首先根据规范要求计算管道允许带压施焊的压力，降压至允许范围。
P=2σs（t-c）F/D
P-管道允许带压施焊的压力，单位为兆帕（Mpa）;
σs-管材的最小屈服极限，单位为兆帕（Mpa）;
t-焊接管道实际壁厚，单位为毫米（mm）;
c-因焊接引起的壁厚修正量，单位为毫米（mm）(通常取2.4mm);
D-管道外径，单位为毫米（mm）;
F-安全系数（天然气、煤气管道取0.5）。
经计算压力降至0.2—0.3Mpa满足施工要求。
3.3.3封堵定位、测量壁厚
封堵定位包括：封堵四通、平衡短节、新管线碰口定位等。选点时选择在直管段上，注意让开孔部位应尽量避开管道焊缝，无法避开时，对开孔刀切削部位的焊道应适量打磨。开孔刀中心钻不应落在焊缝上。开孔部位的管道圆度误差不得超过管外径的1%。
3.3.4焊接四通、短节等
本工程需要焊接PFEX500封堵四通4件；焊接BF50平衡短节4件。
（1）对管道螺旋焊缝进行适量打磨或打磨对开四通，以保证对开四通护板与管道间隙不大于2mm。
（2）焊前管件组对：封堵四通法兰沿管道轴线方向的两端到管顶的距离差不应大于1mm，封堵四通法兰中轴线与其所在位置管道轴线间距不应大于1.5mm。
（3）焊工数量：进行纵向直焊缝的焊接时，每道焊缝应至少两名焊工同时施焊；环向角焊缝的焊接时，每道焊缝应至少两名焊工同时施焊，且两电弧间应相距至少50mm。
（4）焊接顺序
每道纵向直焊缝一名焊工焊接时，按下图所示焊接顺序同时焊接.
.png)
每道纵向直焊缝两名焊工焊接时，按下图所示焊接顺序同时焊接。
.png)
封堵四通的两道环向角焊缝不应同时焊接。当两名焊工同时焊接一道环向角焊缝时，应按照下图所示焊接顺序同时焊接。
.png)
（5）纵向直焊缝的焊接：封堵四通纵向直焊缝应氩弧焊打底电焊盖面的焊接方式。
（6）环向角焊缝的焊接：
封堵四通护板与管道的环向角焊缝的焊接也应氩弧焊打底电焊堆焊的焊接方式，见下图：
.png)
由于封堵四通护板厚度小于两倍管壁厚度（管线壁厚δ=9mm），故焊角高度和宽度应与护板厚度一致，见下图：
.png)
（7）管线材质为20＃和Q235—B钢，护板材质为Q345B根据焊接工艺评定采用手工电弧焊堆焊的焊接方法；焊条使用：J507Φ3.2底焊、Φ4.0堆焊焊接。
（8）焊条应密封包装，使用前必须按焊条说明书规定的烘干温度进行烘干，没有规定要求的，也要进行350-400℃的烘干，保温1-2小时后使用。焊接现场应设恒温干燥箱，温度控制在100-150℃，随用随取。当天未用完的焊条应收回，重新烘干后使用，但重新烘干次数不得超过两次。
（9）焊接四通前，采用测厚仪测管壁实际厚度，尽量避开严重腐蚀区域。焊工艺上采用直流反接，降低母材的温度，焊接电流控制在90A-110A之间。
（10）焊接质量检验：对所有焊道进行渗透探伤检查。
3.3.5开孔作业
安装夹板阀前，在四通管底用千斤顶进行支撑，千斤顶下面需加垫枕木。
夹板阀在关闭状态下吊装。检查内旁通是否关闭。测量夹板阀内孔与封堵四通法兰内孔的同轴度，同轴度误差不应超过1mm。
中心钻U形卡环应转动灵活，且每次开孔前应更换中心钻防松尼龙棒。刀具结合器与开孔机主轴之间的锥度联接不应有任何松动。测量筒刀与开孔结合器内孔的同轴度，控制在1mm以内。
开孔机与开孔连箱应竖直安装和拆卸。宜先开平衡孔、后开封堵孔。开孔前对焊接到管线上的管件和组装到管线上的阀门、开孔机等部件进行整体试压，试压介质为氮气，试验压力等于管道运行压力，检查其严密性：用肥皂水喷淋各部件结合面、焊缝，进行试漏，合格后（无气泡冒出、压力不降低）方可进行开孔作业，否则查找问题直到解决为止。预热液压站，调节开孔参数，进行开孔作业。
3.3.6安装封堵器、进行封堵作业
封堵器与封堵连箱应竖直安装和拆卸。
封堵期间不应清管、调整管道运行参数。确定旁通管线已经运行。在封堵连箱排气孔上安装压力表。下封堵时，应先下B2点封堵后下B1点封堵；封堵头到位后，应紧锁封堵器主轴。
缓慢打开C1或C2处的夹板阀，降低管道压力至原压力的70%左右，关闭放空夹板阀，15min内发现报废段管道压力无上升，则封堵成功，如压力上升则需要更换皮碗，重新进行封堵作业。
采用液压封堵器作业，封堵成功后，拆除封堵器上的液压管。
3.3.7放散、断管
对封堵管段进行放散前，应提前清理现场，确保安全距离范围内无明火或产生火花作业。
机械断管前应对割管部位进行定位测量，防止连头时，弯管距离不够。使用检测仪器检测大气中可燃气体及硫化物的含量。只有在检测合格的情况下方能继续施工，否则采取轴流风机进行强制通风，直至达到施工条件为止。
采用爬管机进行断管作业时。从一侧平衡阀充入氮气，从另外一侧平衡阀放空；准备机械断管，充入氮气直至断管结束。机械断管过程中不断用喷壶注水冷却直至割管完成。为防止挤刀，应及时用钎子塞住切口。
3.3.8解除封堵
无损检测合格后，方可进行解除封堵作业。连接下游封堵器平衡管，打开平衡阀，向已注氮气置换的新管线注气置换，从上游压力平衡孔处观察排气情况，检测天然气含量，合格后关闭上游平衡阀。连接封堵器平衡管，打开相应平衡阀，进行压力平衡。必须在保证封堵头两侧压力平衡后，方可提取封堵头。提取封堵头时。关闭夹板阀，拆除封堵器。关闭旁夹板阀。
4结束语
采用“管道不停输开孔封堵技术”改变了传统的停输、降压、放散、动用明火的作业方式，减少了经济损失和对环境的不良影响，并可避开夜间作业，减少了人力、物力的投入，提高工效、降低劳动强度和消耗，避免作业风险，提高安全性，从而最大程度的实现经济利益，取得良好的社会效益。
参考文献
[1]《钢制管道封堵技术规程第1部分：塞式、筒式封堵》SY/T6150.1 -2011.
[2]《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-2011）。
[3]李凯.次高压燃气管道盘式不停输封堵施工实践。用探讨[J].建筑建材装饰,2017(8)15-0115-02
[4]曹绪明.简析高压燃气管道带压不停输封堵改管技术.房地产导刊, 2015(15).
作者简介
徐晓玲（1987），工程师/工程部部员，主要从事市政工程技术研究.