李健 趙建剛 蔣國輝

中石油管道秦皇島輸油氣分公司

【摘要】本文以秦京線潮白河穿越管段1處外部金屬腐蝕缺陷點(diǎn)的修復(fù)為例，詳細(xì)介紹了河床內(nèi)含水段作業(yè)坑的開挖、河道內(nèi)圍堰的設(shè)置、井點(diǎn)降水的方法和打鋼板樁等施工措施。對于砂土層河床內(nèi)管道腐蝕缺陷的修復(fù)具有一定的可借鑒性。

【關(guān)鍵詞】砂土層河床；管道腐蝕缺陷修復(fù)；含水段作業(yè)坑；施工措施。

根據(jù)中國石油管道科技研究中心關(guān)于秦京線輸油管道寶坻-房山段的完整性評價報告，秦京線潮白河穿越管段存在1處外部金屬損失：時鐘方位10點(diǎn)30分、軸向長度28mm、環(huán)向?qū)挾?4mm、峰值深度64%,為不可接受缺陷必須緊急修復(fù)。隨后，中國石油管道公司于2012年4月1日下達(dá)了緊急修復(fù)通知。據(jù)此，筆者編制了秦京線潮白河穿越段內(nèi)檢測缺陷修復(fù)技術(shù)方案，并組織施工單位實(shí)施了該項修復(fù)工程。

1 現(xiàn)場描述

圖1 現(xiàn)場實(shí)景圖

秦京線K253+170至K254-553穿越段位于河北香河縣境內(nèi)的潮白河，河道寬500多米且河內(nèi)長年有水（圖1）。管道埋深3m至5m，管道規(guī)格為Ф529×8mm，材質(zhì)為16Mn，采用石油瀝青特加強(qiáng)級防腐。有套管606m，套管規(guī)格為Ф720×8mm， 材質(zhì)為16Mn，采用石油瀝青特加強(qiáng)級防腐。

潮白河穿越管段與通唐公路（潮白河大橋） 平行間距80m，河道內(nèi)管道東側(cè)有管堤180m，其余200多米為主河道，主河道內(nèi)及管堤兩側(cè)常年有水。管堤寬11m，管道位于管堤南側(cè)3.5m處，腐蝕點(diǎn)位于管堤156m處, 管堤南側(cè)是一個長140m、寬50m的水塘，水深約2.5m（圖2）。

圖2 現(xiàn)場平面示意圖

潮白河穿越管段上游寶坻站位于秦京線K233+100處，標(biāo)高4.3 m。,管道下游大興站位于秦京線K289+200處，標(biāo)高19.7m。兩站之間設(shè)有北運(yùn)河截斷閥室，位于K262+800處，標(biāo)高13.87m。沿線標(biāo)高由低至高（圖3）。

圖3 管道標(biāo)高圖

2 管道缺陷修復(fù)

2.1 確定腐蝕點(diǎn)位置

管道缺陷腐蝕點(diǎn)的位置，一般是根據(jù)管道缺陷修復(fù)開挖單所給定的地面標(biāo)記點(diǎn)，準(zhǔn)確測量參考環(huán)焊縫的位置（圖4）,再依據(jù)實(shí)際開挖時數(shù)據(jù)偏差來確定。

圖4 開挖單

因為潮白河穿越段上的管道缺陷腐蝕點(diǎn)在河道中，為了消除數(shù)據(jù)偏差精確定位，先在河堤外開挖一個管道探坑（圖5），根據(jù)內(nèi)檢測數(shù)據(jù)，確認(rèn)管道環(huán)焊縫的相對位置。

圖5 探坑示意圖

另外，為準(zhǔn)確定位管道與河道平面的相對位置，首先用探管儀探測定位，其次在緊靠河堤兩側(cè)內(nèi)的管道上開挖兩個探坑，通過實(shí)際測量確定管道位置，確定管道缺陷腐蝕點(diǎn)修復(fù)作業(yè)坑開挖位置。

2.2 開挖作業(yè)坑

為了保證管道腐蝕缺陷點(diǎn)修復(fù)作業(yè)坑開挖成功，先在作業(yè)坑四周設(shè)置圍堰，然后在作業(yè)坑兩側(cè)設(shè)置鋼板樁固土措施，同時采取井點(diǎn)降水措施，使作業(yè)坑內(nèi)的水位降至輸油管道2米以下，然后再開挖修復(fù)作業(yè)坑。

2.2.1 打鋼板樁

根據(jù)巖土工程勘察報告， 結(jié)合管溝開挖深度及現(xiàn)場條件， 依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）》《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）》《建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）》《河北省建筑地基承載力技術(shù)規(guī)程》《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）》等規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，工作坑設(shè)在圍堰內(nèi)且采用打鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，打樁范圍與開挖范圍基本一致。

經(jīng)過測算，作業(yè)坑支護(hù)采用11m長的32#b型工字鋼樁，沿管道兩側(cè)各打樁178根，每側(cè)鋼樁一正一反連續(xù)排放，兩側(cè)鋼樁間距6m（圖6）。

圖6 鋼板樁俯視示意圖

2.2.2 井點(diǎn)降水

考慮到管溝開挖深度范圍內(nèi)有松散的砂土層，地下水位1.2-1.5m，管溝需開挖深6 m，管道腐蝕缺陷點(diǎn)在潮白河主河道偏東,河道中水深約2m，地下水滲透性強(qiáng)，開挖時若明泵抽水工作坑中容易大量涌水，邊坡坍塌無法作業(yè)。為保證干槽管道維修作業(yè)，采用管井降水，并輔以明泵抽水的方式。

依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合巖土工程勘察報告，根據(jù)經(jīng)濟(jì)、合理、安全的原則，沿管道腐蝕缺陷修復(fù)作業(yè)坑均勻布設(shè)降水井14個（圖-7）, 降水采用直徑400的水泥管井，井深10m（圖-8），保證穩(wěn)定水位降到輸油管道2m以下。

圖7 降水井布置俯視示意圖

圖8 降水?dāng)嗝媸疽鈭D

潮白河井點(diǎn)降水采用WQD10-30-1.1潛水泵, 排量10m3/h，揚(yáng)程30m，功率1.1kw。連續(xù)降水14 天，水位降至負(fù)7m，達(dá)到降水要求。

2.2.3 土方開挖

管道腐蝕缺陷修復(fù)作業(yè)坑以腐蝕點(diǎn)為中心， 向兩側(cè)各延伸15m-20m，作業(yè)坑挖深至套管底部0.5m，該段管道埋深5m（根據(jù)雷迪探測），作業(yè)坑挖掘深度為6m-7 m，長40m，寬6m。土方挖掘采用機(jī)械開挖，現(xiàn)場設(shè)專人指揮（圖9）。作業(yè)坑坡頂嚴(yán)禁堆物及附加荷載。作業(yè)坑一次成型，且作業(yè)坑內(nèi)無水，為管道缺陷修復(fù)創(chuàng)造了良好的條件。

圖9 挖掘作業(yè)施工圖

2.3 套管拆除

潮白河穿越管段原有DN700鋼質(zhì)套管，先用電鉆在套管上鉆一個φ8的孔，測試套管內(nèi)是否有油氣，若無油氣直接用氣焊切割套管,切割軸向長度1m、環(huán)向?qū)挾?.7m。若有油氣就采用割管機(jī)切管，從切口處向套管內(nèi)注氮?dú)夂?再用氣焊切割套管橫縫（圖10）。

圖10 氣焊切割套管

2.4 查找腐蝕點(diǎn)

拆除套管后,剝離套管內(nèi)水泥砂漿（圖11），根據(jù)開挖單尋找參考環(huán)焊縫，觀察環(huán)焊縫處與上下游螺旋焊縫交叉點(diǎn)時鐘位置，同時測量環(huán)焊縫與缺陷點(diǎn)之間的距離，尋找管體腐蝕缺陷點(diǎn)，但是管體表面清潔后沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕缺陷點(diǎn)。

圖11 套管內(nèi)水泥砂漿

為了確認(rèn)腐蝕點(diǎn)，先向下游用氣焊切割套管軸向長度5m、環(huán)向?qū)挾?.3m，找到環(huán)焊縫后,確認(rèn)焊縫的編號,重新界定腐蝕點(diǎn)位置。因下游沒有環(huán)焊縫按照以上工藝尋找上游環(huán)焊縫（圖12）。

圖12 標(biāo)記環(huán)焊縫與螺旋焊縫的相交位置

2.5 選取其它參考點(diǎn)定位

通過查找管道缺陷點(diǎn)附近的三道環(huán)焊縫與螺旋焊縫相交位置，都符合內(nèi)檢測報告給定的數(shù)值。但是相應(yīng)的管體表面卻沒有腐蝕缺陷點(diǎn)。為了確認(rèn)腐蝕缺陷位置，現(xiàn)場從電腦中選取其它定位參考點(diǎn)， 該管段原有套管且套管與輸油管道外壁存在支撐點(diǎn)（圖13），選取一個支撐點(diǎn)，再次對腐蝕缺陷點(diǎn)進(jìn)行定位。且與原來內(nèi)檢測報告給定的數(shù)值相吻合。

圖13 現(xiàn)場選取其套管支撐點(diǎn)

至此，幾方面的數(shù)據(jù)指向管道缺陷點(diǎn)就在內(nèi)檢測所給定的管體部位，因而采用金屬測厚儀對相應(yīng)部位的管壁進(jìn)行測量。測量結(jié)果為該位置管體壁剩余2.79mm（圖14）、軸向長度為28mm、環(huán)向長度34mm（圖15）。該管道壁厚為8mm，腐蝕缺陷深度為64%與內(nèi)檢測報告給定的數(shù)值吻合，只是管道腐蝕缺陷為非外部腐蝕。

圖14 金屬測厚儀式查找缺陷點(diǎn)

圖15 缺陷點(diǎn)定位

2.6 管道缺陷修復(fù)

在腐蝕部位管道表面，焊接一個材質(zhì)為16Mn 且壁厚10mm的600-B型套筒（圖16），完成對潮白河穿越管段管道缺陷修復(fù)工程。

圖16 管道缺陷套筒補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)

2.7 管道回填

為避免河道內(nèi)穿越管段回填后，管道下沉后拉伸管道，改變管道應(yīng)力使焊縫開裂，而采取管底以下至管頂0.2m以下撼沙回填（圖17）。

圖17 撼沙回填土

3 結(jié)論

綜上所述，筆者以2012年的秦京線輸油管道（潮白河段）管道腐蝕缺陷修復(fù)工程為背景，總結(jié)出砂土層河床內(nèi)管道腐蝕缺陷修復(fù)要點(diǎn)。內(nèi)容詳實(shí)具體，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，所選用的圖片均為施工現(xiàn)場拍攝，所列表格均為潮白河修復(fù)真實(shí)數(shù)據(jù)。對于今后類似的砂土層河床內(nèi)管道腐蝕缺陷修復(fù)施工具有較高的借鑒價值。◢

作者簡介：李健，工程師，1958年生，1998年畢業(yè)于北京大學(xué)心理學(xué)專業(yè)。有近27年的管道工程管理經(jīng)歷，具備豐富的管道工程管理經(jīng)驗。

趙建剛，工程師，1977年生，畢業(yè)于中央財經(jīng)大學(xué)法律碩士專業(yè)，從事管理完整性管理工作。

蔣國輝，工程師，1980年生，畢業(yè)于江漢石油學(xué)院， 從事管道管理與保護(hù)工作。

《管道保護(hù)》2015年第2期（總第21期）