江河盾构隧道内大管径双管道安装_工程实践

摘要

摘要：以某盾构隧道管道安装工程为例，介绍了江河盾构隧道内大管径双管道的安装技术。关键词：盾构隧道；大管径管道；双管道；管道安装Large-diameter Double Pipe Installation in Riv

摘要：以某盾构隧道管道安装工程为例，介绍了江河盾构隧道内大管径双管道的安装技术。

关键词：盾构隧道；大管径管道；双管道；管道安装

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

近几年，随着川气东送管道工程、西气东输二线管道工程等大型项目的建设，不可避免要穿越大江大河^[1]，盾构隧道应运而生。

1 工程概况

某工程盾构隧道长1400m，隧道断面为圆形，内径为3.08m，始发井为直径为12m、深25m的圆柱形竖井，接收井为直径为12m、深15m的圆柱形竖井。根据设计要求，圆柱形隧道底部浇筑高700mm的混凝土垫层，垫层上并行敷设两条外径为1016mm的管道。管道全部安装在滑动支架上，每隔12m设置1个滑动支架，滑动支架满足承重和抗浮的要求。

2 混凝土垫层浇筑

施工准备工作为：隧道内通风、通信、照明、电力等设施的安装就位，电机车轨道的调整。

根据隧道的内径大小，现场制作混凝土运输车，见图1。受电机车的运载能力和空间限制，运输车一次可运输4m³的混凝土，可浇筑垫层长度为3m；可同时运输钢筋笼、预埋件和混凝土，在运输钢筋笼时伸长可伸缩钢管，将钢筋笼挂在上面，钢筋笼的长度为1.5m，将预埋件固定在装满混凝土的料斗桶内。混凝土的垂直运输采用起重量为100kN的龙门吊，吊筒采用漏斗型开闭式，容积为1.5～2.0m³。混凝土在隧道内的水平运输采用牵引力为150kN的轨道电机车牵引一台混凝土运输车。

由隧道接收井处向始发井处进行浇筑。当混凝土运输车行驶到待浇筑位置时，启动传送带上的电机，打开料斗桶下方的活动挡板，混凝土依靠自重下落到传送带上，输送至待浇筑位置。混凝土浇筑时，为保证施工的顺利进行，需在待浇筑混凝土的正上方设置钢支架跳板，跳板需距离混凝土成型面有一定的距离，以保证混凝土正常成型。隧道内的混凝土运输时间较长，利用混凝土运输的时间进行轨道拆除。轨道每段长6m，将拆除的轨道吊挂在隧道壁上。在浇筑混凝土过程中，将预制好的钢筋笼和预埋件安装好，保证预埋件上表面水平，且和垫层处于同一水平面，浇筑时要严格按照施工规范进行振捣。混凝土浇筑完成，在收浆后应进行养护。养护期间覆盖保温，并保持湿润，覆盖时注意不得损伤和污染混凝土表面。在混凝土上面漫铺草袋，进行洒水养护^[2]。钢筋笼及预埋件剖面见图2。

3 隧道内管道安装

① 轨道敷设

混凝土养护期满后，以盾构隧道轴线投影为轨道中心敷设轨道。轨道敷设时，为保证钢管运输安全，防止电机车脱轨，对每处螺栓进行紧固，把轨枕间隔点焊在横轨上，并派专人在钢管运输过程中对轨道进行巡检。

② 管道支架安装

防腐合格后的管道支架采用龙门吊吊装下井，隧道内支架运输采用电机车轨道运输。在运输钢管的同时交叉运输管道支架，并放置在规定的位置附近。布置若干根钢管后，采用液压龙门架和千斤顶组合方法，安装管道支架，同时把橡胶板安放好。依次安装管道支架，待管道全部焊接完成后，将管道上半部分管卡和安装好的管道支架用不锈钢螺栓固定在一起。

③ 钢管下井

每根钢管在地面喷砂除锈、做防腐层完成后，对防腐层进行检漏、补伤，检查合格后方可下井。钢管在吊装过程中要严格保证管口不被损坏。钢管水平无晃动时即可吊卸，必须保证吊带与钢管之间有防滑措施，防止滑管。在钢管两端各设置1根晃绳，以调整钢管方向。井上和井下人员通过对讲机保持信息联络。在钢管下井时，井下人员必须进入隧道，严禁停留在竖井内。钢管下井时设专人指挥，将钢管平放到拖车上，用3个手动葫芦将钢管固定在拖车上。电机车在竖井内和拖车分开，等待钢管固定后再与拖车连接，进行运输。

④ 隧道内运管、布管

吊装下井的钢管直接放置在拖车上，为防止钢管防腐层损坏，拖车上敷设橡胶板。拖车靠电机车的推力进行钢管运输，电机车车头在后，钢管在前。钢管运输过程中，所有施工人员不得停留在钢管前方。电机车每次运管1根，钢管与拖车之间用手动葫芦牢固固定(并加装钢丝绳，作为保险链)，防止电机车下坡时钢管向前滑动。钢管两侧放置斜形木方(木方上面垫有橡胶板)并用手动葫芦拉紧，防止钢管向两侧滚动。钢管运输至轨道尽头时，通过2个龙门架吊起，电机车退出，轨道拆除，利用龙门架上的电动葫芦将钢管放置在临时马镫上。布置若干根管后安装管道支架(预先在管道支架下方纵向放置两根直钢筋，为调整管道的横向位移作好准备)。用龙门架将钢管放置到支架上，使钢管与隧道壁的距离大于350mm，能够满足焊接要求^[3]。随着左侧管道的敷设，陆续拆除轨道，并将拆除掉的轨道依次横放于未焊接管道一侧，为焊接留出足够的安全作业空间。布管时要注意测量预留管道长度，保证焊口位置不能在支架下方，以免影响后续焊接作业。布管300m后开始进行焊接施工，同时布管工作继续进行，实行交叉流水作业。施工布管见图3。

⑤ 隧道内管道组对、焊接

焊接前需根据焊接工艺规程编制现场焊接工艺卡，保证每名焊工各持1份^[4]。由于隧道内空间狭小，大型设备无法进入，为保证焊接空间，采用体积较小的电焊机。为了便于电焊机移动，需加工制作小车，小车上面放置两台电焊机，在管道一侧垫层上移动，保证两名焊工能同时焊接一道焊口。管道组对时，通过电动葫芦将钢管提起，安装好外对口器。待管道焊接完成后，撤走管道临时马镫，由管道支架承担管道重量。隧道内设置多个配电箱，根据电焊机移动距离随时更换电焊机电源。

⑥ 左侧(第1条)管道位移

隧道内左侧管道焊接完成300m，并且防腐补口完成并合格后，从管道端头开始横向位移，管道位移与焊接、补口、补伤同步进行。为保证前方作业人员的安全，制作管道横向支撑架，支撑在补口、补伤及焊接作业人员附近。由于管道支架安装时已经在其下方纵向设置了直径为10mm的钢筋，利用推力为500kN的电动千斤顶，并在右侧管道的预埋件上焊接相应的槽钢或厚钢板作为千斤顶的底部支撑点，千斤顶前方顶住管道支架立板，对左侧管道进行整体横向位移。移动时应尽量使管道靠近隧道内壁，同时保证管道支架下的钢筋不脱离支架底板，以免影响位移后的管道就位。每次位移完成后都要将右侧管道预埋件上的临时支撑拆除，并利用角磨机将焊渣等杂物清除干净。由于管道较长，必须从管道一端逐步进行位移。根据管道直径及重量，一般采取每根钢管设置一个位移点，即按顺序将管道支架设置为位移点，可同时设置4个位移点。设置以300m为1个基本段，对管道进行位移，并且保证位移处和前方施工人员始终保持300m距离，完成300m管道位移需移动6次。为防止管道滚动，在位移后的管道支架下方打入三角木楔。每300m管道位移后，在剩余空间敷设轨道，轨道敷设时应尽量远离左侧管道，避免对右侧管道运输造成影响。依次往后，直至把整条管道位移至靠近隧道内壁。管道横向位移见图4。

⑦ 右侧(第2条)管道安装

左侧管道整体横向位移完成后，另一侧空间的最大横向距离为1804mm，电机车宽度为1110mm，剩余空间可进行右侧管道的运输。管道进行组对时，右侧管道放置在剩余空间的中间，管道两侧各有宽394mm的空间，满足焊接要求^[3]。右侧钢管运输及布管方法与左侧基本相同，区别在于布管时将钢管下方的轨道拆除，并运出隧道；卸管时将钢管直接放置在管道支架上，不需设置临时马镫。布管完成后进行组对焊接施工，同样设置300m为1个基本位移段，为达到设计要求，位移距离只有162mm，位移方法同左侧管道。位移完成后(即右侧管道就位后)将右侧管道支座底部与预埋件点焊在一起。

⑧ 管道就位

右侧管道支座与预埋件点焊300m后，从两条管道的一端开始，利用电动葫芦将两条管道支座底部连接在一起，依靠右侧管道的支座底部固定作用力，通过对电动葫芦和花篮螺栓的控制将左侧管道进行回位位移，使左侧管道中心位置符合设计要求。每两根并行的钢管下设置1组电动葫芦，最少设置4组，进行一次管道位移。这样依次进行，直到将左侧管道全部回位，确保隧道平巷段内的管道安装施工全部完成。为防止钢管不规则反弹，做到有序控制规则位移，每次位移时用掩木作为限位器。双管就位见图5。

4 竖井管道吊装

① 始发井管道吊装

a. 90°弯管吊装

弯管在竖井预制管吊装前先行吊装。吊装时，为了保证下部焊口基本垂直，采用图6所示的吊装方式，通过调整手动葫芦的长度来控制弯头状态。

b. L型弯管吊装

井壁竖管和一端的弯管在地面上预制完成，经无损检测、防腐补口、补伤合格后，进行吊装。L型弯管吊装见图7。吊装时，在管壁周围捆扎一层5mm厚的橡胶板。管道下端安装晃绳(直径为20mm、长50m的麻绳)两根，管道弯管上安装晃绳(直径为20mm、长20m的麻绳)1根。为防止吊带滑脱，在管道弯管处安装防滑卡具1套，卡具与钢管之间铺垫10mm厚的橡胶板。管道轻轻放入竖井中，避免管道碰撞井壁，破坏防腐层。当吊装到管道弯头与预留孔洞等高位置时，吊车停止下放，吊臂缓慢摆动。在作业坑中安排作业人员，用钢筋钩将管道弯管上的晃绳钩进预留孔洞，并控制弯头的方向。随着吊臂的摆动，将弯管轻轻放进预留孔洞中。焊接下方碰口时需要在竖井内搭建脚手架，安装过程中，采用临时措施固定，不可局部受力，待全部管夹安装完成后，拧紧全部管夹，共同受力。