1   概述

在近10年国内外大型长输管道工程施工过程中，管道通过的地形越显复杂，山高坡陡，沟壑纵横，给施工带来了很大的困难，无法发挥机械化流水作业的优势。尤其是开展山地施工时，可能由于缺乏山地施工技术及经验，存在山地施工时速度缓慢、安全性低等问题，严重制约管道施工进度。选择合理、高效、安全的施工方法是解决该问题的主要办法，可以实现省力、省时、经济、保质、安全。合理的施工方法是决定施工安全性的前提，而安全的施工环境又能保证施工过程的顺利进行，两者在整个施工过程中缺一不可，相辅相成。

2   高效安全的山地施工方法

在选择山地施工的施工方法时，应根据不同的地形、地貌、土质松软程度、坡度的缓急等一系列影响安全和进度的因素入手，对施工工艺中的每个具体细节进行深思熟虑，在保证安全的前提下，采用科学合理的施工方法。

2.1  设备能到达坡顶的山地施工方法

如果山体（或冲沟）的斜坡段比较整齐，管道敷设较简单，且山顶有预制场地，在管道下沟时宜采用整体吊装法和溜管法进行施工。具体施工步骤如下。

①管沟开挖

图1   地锚、钢丝绳等的设置

②管道组焊

采用溜管法时，单根钢管用吊管机吊入沟内，用四脚架、外对口器进行组对焊接，管道组对焊接采用在沟内指定地点进行施工的方法，指定地点是由于受地理环境限制，焊接人员只能在某个地点进行工作。若在斜坡敷设的管道较短，管道可以先在平地上进行整体组焊，然后再下沟。

③管道下沟

a.      整体吊装法

整体吊装法指在斜坡所需要敷设的管道长度较小、管道总质量满足吊车安全操作的情况下，把两根以上的管道组对焊接完成后一起吊装下沟。在坡顶预制完成的管道下沟时，可以用吊车或吊管机（加长吊杆）直接吊放至沟内。经过现场多次实践，该施工方法行之有效且安全性较好。但需要注意吊管机等起重设备在施工前必须进行性能检查，对其安全性能进行测试，且其所在的地形坡度一般不能超过12°。整体吊装法管道下沟见图2。

图2   整体吊装法管道下沟

b.      溜管法

溜管法指由于斜坡太长无法进行整体吊装，采用将一根根管道或者几根预制好的管道逐渐吊装到位，在沟下进行组对焊接的方法。所使用的主要设备包括卷扬机、吊管机等，钢丝绳连接第一根管道和卷扬机，卷扬机主要用来牵引钢丝绳以固定管道位置和防止管道下滑产生危险，吊管机主要用来吊钢管到一定位置进行组对焊接。

在进行钢管下沟时，一般用柔性物（草袋、毛毡）将管道包裹，外表面用竹片保护，用铁丝捆扎牢固，管端焊制封头、吊耳（钢管的保护见图3）。将钢丝绳拴在吊耳上，钢丝绳另一端连接卷扬机。用吊车或吊管机（加长吊杆）直接将第一根管道吊放到管沟内，用卷扬机牵引着向山底（冲沟）下方移动，缓缓向下溜管，直到第一根管道尾端到达组焊预定位置（一般为斜坡顶部附近）停止溜管；然后用吊车或吊管机吊装第二根管道，在组焊预定位置进行组对焊接作业。第一、二根钢管组焊且焊缝冷却后，在吊管机的配合下，卷扬机牵引着两根管道缓缓向山坡（冲沟）下方移动，当管道尾端到达组焊预定位置后，吊车或吊管机吊装第三根管道，在组焊预定位置进行组对焊接作业。依此类推，直至达到要求的敷设管道长度。通过弯管连接坡顶管道和斜坡管道，坡顶管道敷设长度宜大于100 m，确保斜坡管道在牵引钢丝绳解开后的稳定性。溜管法施工见图4。

图3   钢管的保护

图4   溜管法施工

当管道沿纵坡翻越山体、山坡倾斜角为30°~50°时适用溜管法作业。当山坡倾斜角大于50°时，机械设备上下坡、布管、沟下焊接、防腐等都存在极大安全隐患。此时可在坡顶将坡体的一组组管道（如2根或3根为一组）预制成型，在完成检测及防腐的基础上，在坡体管沟内铺垫10~15 mm厚细土后，采取溜管法进行管道敷设。此方法在山西煤层气管道工程中得到广泛应用，为保障坡地施工安全、缩短施工工期起到了至关重要的作用。溜管法施工现场见图5。

图5   溜管法施工现场

2.2  设备只能到达坡底的山地施工方法

如果山体（冲沟）地形比较复杂，吊管机等大型设备及管材无法到达坡顶，只能采取拖管法进行施工。管沟开挖方法与2.1节相同。

图6   拖管法施工

2.3  山地地形复杂的施工方法

①轨道运管法

此方法（见图7）主要指在隧道的一端设置卷扬机，卷扬机通过钢丝绳牵引运管小车在隧道内敷设的轨道上行走，从而达到运送钢管的目的。

在山地内施工经常会遇到无法正常通过的山体，通常情况下这种山体采用隧道的形式通过。因运管设备无法进入到隧道内，为了安全、方便、快捷地完成施工，在已完成的隧道内敷设轨道，制造运管小车，用来完成运管工作。此方法在较为特殊的情况下才会采用，曾在兰成渝管道天灯寺隧道附近的山地施工时采用，共运送管道285根，总管道长度达3.42 km，为后续的施工争取了时间。

图7   轨道运管法

②悬缆运管法

悬缆运管法就是利用悬缆（钢丝绳）做承重索，利用卷扬机牵引滑轮组在悬缆上移动，将滑轮组下方吊着的钢管运送至管沟内，逐根进行组焊。

在山地内因山体较高且山坡倾斜角大于60°时，采用车辆运输及前述的运输方式安全隐患较大，修筑施工便道既耗费资源又浪费时间，而采用悬缆运管法既保证了安全，又节省了时间。首先在山顶和山脚分别设立一座悬缆塔（龙门架），悬缆塔通过拉索和砼地锚固定。在坡顶设置3台卷扬机，其中卷扬机1通过钢丝绳牵引第一根钢管，卷扬机2、3分别控制行走滑轮和起落滑轮，调整后续管道的位置，3台卷扬机分别用管地锚和砼地锚加固。用钢丝绳连接两塔，钢丝绳上悬挂起重滑轮组，钢管悬挂在起重滑轮组上，利用卷扬机通过钢丝绳牵引起重滑轮组，从而使挂在起重滑轮组上的钢管运送至组对焊接位置。在距离斜坡底部长度为单根管道长度的位置设置焊接平台，在第一根钢管前端焊接封头、吊耳，吊耳通过钢丝绳与卷扬机1相连，卷扬机1拖动管道向上移动，当钢管后端到达焊接平台时停止拖动。用卷扬机2、3配合从管垛吊装单根钢管上端至焊接平台位置，进行管道焊接组对。依此类推，完成整条管道的组对焊接。此方法在陕京输气管道通过十八盘时得以采用，每天运送和组焊钢管60余根。悬缆运管法施工见图8，起重滑轮组结构见图9。

图8   悬缆运管法

图9   起重滑轮组结构

3  选择合理的山地施工方法的要点

多年的山地施工经验表明，山地施工方法的正确选择是提高山地施工效率的关键，合理的山地施工方法能够降低安全风险，加快施工进度，节约成本。选择合理的山地施工方法的要点如下：

①在选择山地施工方法前，要详细了解周围环境、交通状况、地形地貌、土壤土质等情况。

②在选择山地施工方法时要进行广泛调研，听取技术人员意见，特别是一线施工人员建议，并聘请专家对施工方案进行审核。

③根据施工方案进行安全风险辨识，对每个施工步骤可能出现的安全隐患必须制定详细的安全防范措施，且保障措施落实到位；在施工过程中随时根据天气、人员等情况对风险进行动态辨识，确保把风险控制在可接受范围内；现场必须配备专职安全监督人员，仔细查看周围情况，对可能发生的危险随时提出预警。