随着我国社会经济的快速发展，国内石油、天然气需求量逐步增大，高寒冻土地区长输管道施工不可避免。但是高寒冻土地区管沟开挖始终是管道施工的难题，首先是爆破施工手续办理困难，其次一般液压镐对冻土开挖效率也较低。本文对普通冻土开挖方式进行了分析，论证了矿山高频破碎锤进行管沟冻土破碎开挖的可行性，该施工工艺解决了冻土开挖困难、施工周期长、并行在役管道安全风险大等难题，有效缩短了施工周期，降低施工成本，具有较大的推广价值。
长输管道作为一种安全、高效、经济的石油及天然气输送工具,在连续性长距离输送方面具有显著优势。然而,在高纬度多年冻土地区长输管道设计、施工的难度较大,管道冻害问题长期存在,为了有效降低管道冻害程度,系统分析了多年冻土地区长输管道常见冻害原因,采取多种措施确保管道安全平稳运行。
在冻土区敷设长输管道需要考虑冻土冻胀对管道的作用,以防止管道出现过大的应力或应变而危及管道的安全运行。针对冻土冻胀作用对管道的影响提出了分析计算方法,包括冻土冻胀量计算、管道周围温度场计算模型、管道与土壤的相互作用模型以及基于应变的管道失效判据。其中,冻土冻胀量的计算主要基于冻土分凝势和蠕变,温度场模型根据考虑地面环境温度变化和管输介质的温度,管道与土壤的相互作用模型计算差异冻胀情况下管道的应力与应变。计算分析了在温度降低过程中土壤的冻结深度和冻胀位移,以及管道在冻胀作用下的变形,结果表明,冻土差异性冻胀引起管道弯曲变形,其最不安全位置发生在两种土壤的交界处附近。
中俄原油管道漠河—大庆段穿过连续多年冻土区、不连续多年冻土区、岛状多年冻土区及季节性冻土区。为避免管道施工对周围环境的影响和冻土融化对管道的影响,需要在冬季进行施工。永冻土地段管沟开挖施工中采用液压单钩挖掘机松动表层冻土,单斗挖掘机配合清理;冻土沼泽地段采用分层开挖方法施工,大大提高了施工质量和施工进度。
在多年冻土区建设长输管道的主要技术难题就是如何解决由于多年冻土对管道造成的冻害问题,这也是困扰在多年冻土区建设长输管道工程技术人员的一大难题。本文详细介绍了国内外多年冻土区长输管道工程的工程概况和预防冻害的主要工程措施,并结合近年来的研究成果,介绍了我国高纬度多年冻土区管道预防冻害的一些处理措施