江河盾構(gòu)隧道內(nèi)大管徑雙管道安裝

摘 要

摘要：以某盾構(gòu)隧道管道安裝工程為例，介紹了江河盾構(gòu)隧道內(nèi)大管徑雙管道的安裝技術(shù)。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；大管徑管道；雙管道；管道安裝Large-diameter Double Pipe Installation in Riv
摘要：以某盾構(gòu)隧道管道安裝工程為例，介紹了江河盾構(gòu)隧道內(nèi)大管徑雙管道的安裝技術(shù)。
關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；大管徑管道；雙管道；管道安裝
Large-diameter Double Pipe Installation in River Shield Tunnel
ZHANG Weiqian，ZHAO Pengcheng，CHEN Gang
Abstract：Taking a shield tunnel pipe installation project as example，the installation technology of large-diameter double pipe in river shield tunnel is introduced.
Key words：shield tunnel；large-diameter pipe；double pipe；pipe installation
   近幾年，隨著川氣東送管道工程、西氣東輸二線管道工程等大型項目的建設(shè)，不可避免要穿越大江大河[1]，盾構(gòu)隧道應(yīng)運而生。
1 工程概況
   某工程盾構(gòu)隧道長1400m，隧道斷面為圓形，內(nèi)徑為3.08m，始發(fā)井為直徑為12m、深25m的圓柱形豎井，接收井為直徑為12m、深15m的圓柱形豎井。根據(jù)設(shè)計要求，圓柱形隧道底部澆筑高700mm的混凝土墊層，墊層上并行敷設(shè)兩條外徑為1016mm的管道。管道全部安裝在滑動支架上，每隔12m設(shè)置1個滑動支架，滑動支架滿足承重和抗浮的要求。
2 混凝土墊層澆筑
   施工準(zhǔn)備工作為：隧道內(nèi)通風(fēng)、通信、照明、電力等設(shè)施的安裝就位，電機車軌道的調(diào)整。
   根據(jù)隧道的內(nèi)徑大小，現(xiàn)場制作混凝土運輸車，見圖1。受電機車的運載能力和空間限制，運輸車一次可運輸4m3的混凝土，可澆筑墊層長度為3m；可同時運輸鋼筋籠、預(yù)埋件和混凝土，在運輸鋼筋籠時伸長可伸縮鋼管，將鋼筋籠掛在上面，鋼筋籠的長度為1.5m，將預(yù)埋件固定在裝滿混凝土的料斗桶內(nèi)?；炷恋拇怪边\輸采用起重量為100kN的龍門吊，吊筒采用漏斗型開閉式，容積為1.5～2.0m3。混凝土在隧道內(nèi)的水平運輸采用牽引力為150kN的軌道電機車牽引一臺混凝土運輸車。
 

    由隧道接收井處向始發(fā)井處進行澆筑。當(dāng)混凝土運輸車行駛到待澆筑位置時，啟動傳送帶上的電機，打開料斗桶下方的活動擋板，混凝土依靠自重下落到傳送帶上，輸送至待澆筑位置?；炷翝仓r，為保證施工的順利進行，需在待澆筑混凝土的正上方設(shè)置鋼支架跳板，跳板需距離混凝土成型面有一定的距離，以保證混凝土正常成型。隧道內(nèi)的混凝土運輸時間較長，利用混凝土運輸?shù)臅r間進行軌道拆除。軌道每段長6m，將拆除的軌道吊掛在隧道壁上。在澆筑混凝土過程中，將預(yù)制好的鋼筋籠和預(yù)埋件安裝好，保證預(yù)埋件上表面水平，且和墊層處于同一水平面，澆筑時要嚴(yán)格按照施工規(guī)范進行振搗?；炷翝仓瓿桑谑諠{后應(yīng)進行養(yǎng)護。養(yǎng)護期間覆蓋保溫，并保持濕潤，覆蓋時注意不得損傷和污染混凝土表面。在混凝土上面漫鋪草袋，進行灑水養(yǎng)護[2]。鋼筋籠及預(yù)埋件剖面見圖2。
 

3 隧道內(nèi)管道安裝
   ① 軌道敷設(shè)
   混凝土養(yǎng)護期滿后，以盾構(gòu)隧道軸線投影為軌道中心敷設(shè)軌道。軌道敷設(shè)時，為保證鋼管運輸安全，防止電機車脫軌，對每處螺栓進行緊固，把軌枕間隔點焊在橫軌上，并派專人在鋼管運輸過程中對軌道進行巡檢。
   ② 管道支架安裝
   防腐合格后的管道支架采用龍門吊吊裝下井，隧道內(nèi)支架運輸采用電機車軌道運輸。在運輸鋼管的同時交叉運輸管道支架，并放置在規(guī)定的位置附近。布置若干根鋼管后，采用液壓龍門架和千斤頂組合方法，安裝管道支架，同時把橡膠板安放好。依次安裝管道支架，待管道全部焊接完成后，將管道上半部分管卡和安裝好的管道支架用不銹鋼螺栓固定在一起。
   ③ 鋼管下井
   每根鋼管在地面噴砂除銹、做防腐層完成后，對防腐層進行檢漏、補傷，檢查合格后方可下井。鋼管在吊裝過程中要嚴(yán)格保證管口不被損壞。鋼管水平無晃動時即可吊卸，必須保證吊帶與鋼管之間有防滑措施，防止滑管。在鋼管兩端各設(shè)置1根晃繩，以調(diào)整鋼管方向。井上和井下人員通過對講機保持信息聯(lián)絡(luò)。在鋼管下井時，井下人員必須進入隧道，嚴(yán)禁停留在豎井內(nèi)。鋼管下井時設(shè)專人指揮，將鋼管平放到拖車上，用3個手動葫蘆將鋼管固定在拖車上。電機車在豎井內(nèi)和拖車分開，等待鋼管固定后再與拖車連接，進行運輸。
   ④ 隧道內(nèi)運管、布管
   吊裝下井的鋼管直接放置在拖車上，為防止鋼管防腐層損壞，拖車上敷設(shè)橡膠板。拖車靠電機車的推力進行鋼管運輸，電機車車頭在后，鋼管在前。鋼管運輸過程中，所有施工人員不得停留在鋼管前方。電機車每次運管1根，鋼管與拖車之間用手動葫蘆牢固固定(并加裝鋼絲繩，作為保險鏈)，防止電機車下坡時鋼管向前滑動。鋼管兩側(cè)放置斜形木方(木方上面墊有橡膠板)并用手動葫蘆拉緊，防止鋼管向兩側(cè)滾動。鋼管運輸至軌道盡頭時，通過2個龍門架吊起，電機車退出，軌道拆除，利用龍門架上的電動葫蘆將鋼管放置在臨時馬鐙上。布置若干根管后安裝管道支架(預(yù)先在管道支架下方縱向放置兩根直鋼筋，為調(diào)整管道的橫向位移作好準(zhǔn)備)。用龍門架將鋼管放置到支架上，使鋼管與隧道壁的距離大于350mm，能夠滿足焊接要求[3]。隨著左側(cè)管道的敷設(shè)，陸續(xù)拆除軌道，并將拆除掉的軌道依次橫放于未焊接管道一側(cè)，為焊接留出足夠的安全作業(yè)空間。布管時要注意測量預(yù)留管道長度，保證焊口位置不能在支架下方，以免影響后續(xù)焊接作業(yè)。布管300m后開始進行焊接施工，同時布管工作繼續(xù)進行，實行交叉流水作業(yè)。施工布管見圖3。

   ⑤ 隧道內(nèi)管道組對、焊接
   焊接前需根據(jù)焊接工藝規(guī)程編制現(xiàn)場焊接工藝卡，保證每名焊工各持1份[4]。由于隧道內(nèi)空間狹小，大型設(shè)備無法進入，為保證焊接空間，采用體積較小的電焊機。為了便于電焊機移動，需加工制作小車，小車上面放置兩臺電焊機，在管道一側(cè)墊層上移動，保證兩名焊工能同時焊接一道焊口。管道組對時，通過電動葫蘆將鋼管提起，安裝好外對口器。待管道焊接完成后，撤走管道臨時馬鐙，由管道支架承擔(dān)管道重量。隧道內(nèi)設(shè)置多個配電箱，根據(jù)電焊機移動距離隨時更換電焊機電源。
   ⑥ 左側(cè)(第1條)管道位移
   隧道內(nèi)左側(cè)管道焊接完成300m，并且防腐補口完成并合格后，從管道端頭開始橫向位移，管道位移與焊接、補口、補傷同步進行。為保證前方作業(yè)人員的安全，制作管道橫向支撐架，支撐在補口、補傷及焊接作業(yè)人員附近。由于管道支架安裝時已經(jīng)在其下方縱向設(shè)置了直徑為10mm的鋼筋，利用推力為500kN的電動千斤頂，并在右側(cè)管道的預(yù)埋件上焊接相應(yīng)的槽鋼或厚鋼板作為千斤頂?shù)牡撞恐吸c，千斤頂前方頂住管道支架立板，對左側(cè)管道進行整體橫向位移。移動時應(yīng)盡量使管道靠近隧道內(nèi)壁，同時保證管道支架下的鋼筋不脫離支架底板，以免影響位移后的管道就位。每次位移完成后都要將右側(cè)管道預(yù)埋件上的臨時支撐拆除，并利用角磨機將焊渣等雜物清除干凈。由于管道較長，必須從管道一端逐步進行位移。根據(jù)管道直徑及重量，一般采取每根鋼管設(shè)置一個位移點，即按順序?qū)⒐艿乐Ъ茉O(shè)置為位移點，可同時設(shè)置4個位移點。設(shè)置以300m為1個基本段，對管道進行位移，并且保證位移處和前方施工人員始終保持300m距離，完成300m管道位移需移動6次。為防止管道滾動，在位移后的管道支架下方打入三角木楔。每300m管道位移后，在剩余空間敷設(shè)軌道，軌道敷設(shè)時應(yīng)盡量遠離左側(cè)管道，避免對右側(cè)管道運輸造成影響。依次往后，直至把整條管道位移至靠近隧道內(nèi)壁。管道橫向位移見圖4。

   ⑦ 右側(cè)(第2條)管道安裝
   左側(cè)管道整體橫向位移完成后，另一側(cè)空間的最大橫向距離為1804mm，電機車寬度為1110mm，剩余空間可進行右側(cè)管道的運輸。管道進行組對時，右側(cè)管道放置在剩余空間的中間，管道兩側(cè)各有寬394mm的空間，滿足焊接要求[3]。右側(cè)鋼管運輸及布管方法與左側(cè)基本相同，區(qū)別在于布管時將鋼管下方的軌道拆除，并運出隧道；卸管時將鋼管直接放置在管道支架上，不需設(shè)置臨時馬鐙。布管完成后進行組對焊接施工，同樣設(shè)置300m為1個基本位移段，為達到設(shè)計要求，位移距離只有162mm，位移方法同左側(cè)管道。位移完成后(即右側(cè)管道就位后)將右側(cè)管道支座底部與預(yù)埋件點焊在一起。
   ⑧ 管道就位
右側(cè)管道支座與預(yù)埋件點焊300m后，從兩條管道的一端開始，利用電動葫蘆將兩條管道支座底部連接在一起，依靠右側(cè)管道的支座底部固定作用力，通過對電動葫蘆和花籃螺栓的控制將左側(cè)管道進行回位位移，使左側(cè)管道中心位置符合設(shè)計要求。每兩根并行的鋼管下設(shè)置1組電動葫蘆，最少設(shè)置4組，進行一次管道位移。這樣依次進行，直到將左側(cè)管道全部回位，確保隧道平巷段內(nèi)的管道安裝施工全部完成。為防止鋼管不規(guī)則反彈，做到有序控制規(guī)則位移，每次位移時用掩木作為限位器。雙管就位見圖5。
 

4 豎井管道吊裝
   ① 始發(fā)井管道吊裝
   a. 90°彎管吊裝
   彎管在豎井預(yù)制管吊裝前先行吊裝。吊裝時，為了保證下部焊口基本垂直，采用圖6所示的吊裝方式，通過調(diào)整手動葫蘆的長度來控制彎頭狀態(tài)。
   b. L型彎管吊裝
   井壁豎管和一端的彎管在地面上預(yù)制完成，經(jīng)無損檢測、防腐補口、補傷合格后，進行吊裝。L型彎管吊裝見圖7。吊裝時，在管壁周圍捆扎一層5mm厚的橡膠板。管道下端安裝晃繩(直徑為20mm、長50m的麻繩)兩根，管道彎管上安裝晃繩(直徑為20mm、長20m的麻繩)1根。為防止吊帶滑脫，在管道彎管處安裝防滑卡具1套，卡具與鋼管之間鋪墊10mm厚的橡膠板。管道輕輕放入豎井中，避免管道碰撞井壁，破壞防腐層。當(dāng)?shù)跹b到管道彎頭與預(yù)留孔洞等高位置時，吊車停止下放，吊臂緩慢擺動。在作業(yè)坑中安排作業(yè)人員，用鋼筋鉤將管道彎管上的晃繩鉤進預(yù)留孔洞，并控制彎頭的方向。隨著吊臂的擺動，將彎管輕輕放進預(yù)留孔洞中。焊接下方碰口時需要在豎井內(nèi)搭建腳手架，安裝過程中，采用臨時措施固定，不可局部受力，待全部管夾安裝完成后，擰緊全部管夾，共同受力。

    ② 接收井管道吊裝(S型彎管)
    S型彎管吊裝見圖8。井壁豎管和兩端彎頭在地面上預(yù)制完成，經(jīng)無損檢測、防腐補口、補傷合格后，進行吊裝。吊裝方法同L型彎管的吊裝方法，在焊接豎井下方管口時一定要把握好管道的方向。
 

參考文獻：
[1] 陸忠，王志偉，呂川.輸氣管道江底隧道穿越的探討[J].煤氣與熱力，2006，26(12)：1-3.
[2] 中國建筑科學(xué)研究院.GB 50204—2002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002：29-33.
[3] 油氣田及管道建設(shè)設(shè)計專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會.GB 50251-2003輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003：43-45.
[4] 中國石油天然氣管道局.GB 50369—2006油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社.2006：9-13.
 
(本文作者：張偉謙1 趙朋成2 陳剛2 1.北京新奧華鼎貿(mào)易有限公司 北京 100176；2.中國石油天然氣管道局第四工程分公司 河北廊坊 065000)