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(xiàng)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(yùn)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(jì)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(dòng)支架上，每隔12m設(shè)置1個(gè)滑動(dòng)支架，滑動(dòng)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(jī)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(yùn)輸車，見圖1。受電機(jī)車的運(yùn)載能力和空間限制，運(yùn)輸車一次可運(yùn)輸4m3的混凝土，可澆筑墊層長度為3m；可同時(shí)運(yùn)輸鋼筋籠、預(yù)埋件和混凝土，在運(yùn)輸鋼筋籠時(shí)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\(yùn)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?；炷猎谒淼纼?nèi)的水平運(yùn)輸采用牽引力為150kN的軌道電機(jī)車牽引一臺(tái)混凝土運(yùn)輸車。
 

    由隧道接收井處向始發(fā)井處進(jìn)行澆筑。當(dāng)混凝土運(yùn)輸車行駛到待澆筑位置時(shí)，啟動(dòng)傳送帶上的電機(jī)，打開料斗桶下方的活動(dòng)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(shí)，為保證施工的順利進(jìn)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(yùn)輸時(shí)間較長，利用混凝土運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間進(jìn)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(shí)要嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行振搗?；炷翝仓瓿?，在收漿后應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)期間覆蓋保溫，并保持濕潤，覆蓋時(shí)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(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)[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(hù)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(shí)，為保證鋼管運(yùn)輸安全，防止電機(jī)車脫軌，對(duì)每處螺栓進(jìn)行緊固，把軌枕間隔點(diǎn)焊在橫軌上，并派專人在鋼管運(yùn)輸過程中對(duì)軌道進(jìn)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(yùn)輸采用電機(jī)車軌道運(yùn)輸。在運(yùn)輸鋼管的同時(shí)交叉運(yùn)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(shí)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(duì)防腐層進(jìn)行檢漏、補(bǔ)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(dòng)時(shí)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(duì)講機(jī)保持信息聯(lián)絡(luò)。在鋼管下井時(shí)，井下人員必須進(jìn)入隧道，嚴(yán)禁停留在豎井內(nèi)。鋼管下井時(shí)設(shè)專人指揮，將鋼管平放到拖車上，用3個(gè)手動(dòng)葫蘆將鋼管固定在拖車上。電機(jī)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(jìn)行運(yùn)輸。
   ④ 隧道內(nèi)運(yùn)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(jī)車的推力進(jìn)行鋼管運(yùn)輸，電機(jī)車車頭在后，鋼管在前。鋼管運(yùn)輸過程中，所有施工人員不得停留在鋼管前方。電機(jī)車每次運(yùn)管1根，鋼管與拖車之間用手動(dòng)葫蘆牢固固定(并加裝鋼絲繩，作為保險(xiǎn)鏈)，防止電機(jī)車下坡時(shí)鋼管向前滑動(dòng)。鋼管兩側(cè)放置斜形木方(木方上面墊有橡膠板)并用手動(dòng)葫蘆拉緊，防止鋼管向兩側(cè)滾動(dòng)。鋼管運(yùn)輸至軌道盡頭時(shí)，通過2個(gè)龍門架吊起，電機(jī)車退出，軌道拆除，利用龍門架上的電動(dòng)葫蘆將鋼管放置在臨時(shí)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(shí)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(jìn)行焊接施工，同時(shí)布管工作繼續(xù)進(jìn)行，實(shí)行交叉流水作業(yè)。施工布管見圖3。

   ⑤ 隧道內(nèi)管道組對(duì)、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(jìn)入，為保證焊接空間，采用體積較小的電焊機(jī)。為了便于電焊機(jī)移動(dòng)，需加工制作小車，小車上面放置兩臺(tái)電焊機(jī)，在管道一側(cè)墊層上移動(dòng)，保證兩名焊工能同時(shí)焊接一道焊口。管道組對(duì)時(shí)，通過電動(dòng)葫蘆將鋼管提起，安裝好外對(duì)口器。待管道焊接完成后，撤走管道臨時(shí)馬鐙，由管道支架承擔(dān)管道重量。隧道內(nèi)設(shè)置多個(gè)配電箱，根據(jù)電焊機(jī)移動(dòng)距離隨時(shí)更換電焊機(jī)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(bǔ)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(bǔ)口、補(bǔ)傷同步進(jìn)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(bǔ)口、補(bǔ)傷及焊接作業(yè)人員附近。由于管道支架安裝時(shí)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(dòng)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(diǎn)，千斤頂前方頂住管道支架立板，對(duì)左側(cè)管道進(jìn)行整體橫向位移。移動(dòng)時(shí)應(yīng)盡量使管道靠近隧道內(nèi)壁，同時(shí)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(shí)支撐拆除，并利用角磨機(jī)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(jìn)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(gè)位移點(diǎn)，即按順序?qū)⒐艿乐Ъ茉O(shè)置為位移點(diǎn)，可同時(shí)設(shè)置4個(gè)位移點(diǎn)。設(shè)置以300m為1個(gè)基本段，對(duì)管道進(jìn)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(dòng)6次。為防止管道滾動(dòng)，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(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離左側(cè)管道，避免對(duì)右側(cè)管道運(yùn)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(jī)車寬度為1110mm，剩余空間可進(jìn)行右側(cè)管道的運(yùn)輸。管道進(jìn)行組對(duì)時(shí)，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(yùn)輸及布管方法與左側(cè)基本相同，區(qū)別在于布管時(shí)將鋼管下方的軌道拆除，并運(yùn)出隧道；卸管時(shí)將鋼管直接放置在管道支架上，不需設(shè)置臨時(shí)馬鐙。布管完成后進(jìn)行組對(duì)焊接施工，同樣設(shè)置300m為1個(gè)基本位移段，為達(dá)到設(shè)計(jì)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(diǎn)焊在一起。
   ⑧ 管道就位
右側(cè)管道支座與預(yù)埋件點(diǎn)焊300m后，從兩條管道的一端開始，利用電動(dòng)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(duì)電動(dòng)葫蘆和花籃螺栓的控制將左側(cè)管道進(jìn)行回位位移，使左側(cè)管道中心位置符合設(shè)計(jì)要求。每兩根并行的鋼管下設(shè)置1組電動(dòng)葫蘆，最少設(shè)置4組，進(jìn)行一次管道位移。這樣依次進(jìn)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(shí)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(shí)，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(dòng)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(bǔ)口、補(bǔ)傷合格后，進(jìn)行吊裝。L型彎管吊裝見圖7。吊裝時(shí)，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(shí)，吊車停止下放，吊臂緩慢擺動(dòng)。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(jìn)預(yù)留孔洞，并控制彎頭的方向。隨著吊臂的擺動(dòng)，將彎管輕輕放進(jìn)預(yù)留孔洞中。焊接下方碰口時(shí)需要在豎井內(nèi)搭建腳手架，安裝過程中，采用臨時(shí)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(bǔ)口、補(bǔ)傷合格后，進(jìn)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(shí)一定要把握好管道的方向。
 

參考文獻(xiàn)：
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(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)