1、穿越斜井隧道的管道安装施工方法摘要伴随着中国管道建设的高速发展，穿越河流在石油天然气地面建设工程中出现比较高的频率。特别是在中西部地区的管道建设中，常常遇到管道穿越河流、大山时需要采用隧道的施工形式。施工难度较大的斜井的管道安装施工在隧道施工中应用比较广泛，它基本能代表隧道施工的一般方法。在重庆市忠县长江隧道穿越工程施工中，四川油建公司针对现场条件和地质情况，结合现有设备，因地制宜，采取简单有效的办法成功完成施工任务，保证了工程安全、质量和进度。 主题词穿越 隧道 斜井 施工方法 中图分类号：U455 文献标识码： A 文章编号： 1 工程说明 长江隧道穿越工程位于重庆市忠县干井镇，长江三峡库
2、区的西南端，距兴建的三峡工程坝址 365km，距忠县县城约 5km 处。穿越点忠县端在重庆市忠县干井镇灯树村，武汉端在重庆市忠县复兴镇水坪村。 长江隧道进口桩号为 A031，出口桩号为 A033，长度 1640.61 米，隧道共由三段组成，北岸（忠县端）斜巷长度 260 米，倾角为 31733.89；南岸（武汉端）斜巷长度 311.708 米，倾角为 252511.57；江底平巷长度 1068.902 米。巷道断面为直墙圆弧拱型式，断面净宽净高为 2.52.5 米，错车道及设置锚固墩的地段，断面净宽净高为 3.23.2 米。 隧道内管道设计输送压力 7.0MPa，管道规格为 71114.3mm
3、，材质为 L415，输送介质为净化天然气，输送温度 060；管道防腐采用高温型三层 PE 加强级防腐；热煨弯头的防腐采用涂装液态环氧类防腐涂料。 北岸施工现场交通有一机耕道相通，但由于是土路，路况及差，起伏曲折，车辆行驶受到限制，需进行修整，到施工现场还需修筑长 50 米的施工通道。南岸距施工现场只有隧道施工遗留下的施工便道，长 1.5公里，路面很差需重新修整，采用铺 300 厚片石，面层铺 100 厚碎石垫平压实，以保证运管车辆的安全行使。 2 工程特点 2.1 隧道长，向隧道内运送钢管数量大。 2.2 斜道坡角大，空间狭窄，一边是人行踏梯，一边是固定支座基础，两者之间的距离仅 0.7 米，
4、增加了斜道内运布管的难度。 2.3 隧道内有 9 个固定墩预留坑，管道施工时需采取措施进行封闭。 2.4 隧道渗水量大，抽水工作量大。 2.5 由于隧道深，长度长，安全措施工程量大。 2.6 由于设计管壁距隧道壁仅 0.25 米，管道就位后无法进行焊接作业，需在管道组焊时留足组焊空间，在管道组焊完成后再整体就位，由于管道长，重量重，整体就位难度较大。 3 施工技术措施 3.1 进管、布管 斜巷内的管道分别从隧道的两端进入，平巷内的管道从隧道的忠线端进入。 布管前必须对整个隧道的管道进行排版，并绘制出排版图，保证焊缝与固定墩和固定支座的距离大于 1 米。 根据隧道穿越处现场情况，在隧道两出口处采
5、用钢管和钢板搭设进管平台，平台搭设前需对场地进行平整，南岸平台长为 15 米，北岸平台长为 14 米，宽为 4 米，平台上设栏杆，平台坡角分别与巷道坡角一致。采用槽钢和钢板将固定支座基础与巷道底面连接，形成一缓坡（见图3.1-1） ；在固定墩预留坑上加盖盖板，形成完整的运管小车通道（见图3.1-2） 。 图 3.1-1 支座基础连接示意图 图 3.1-2 固定墩基坑盖板示意图 南、北岸斜巷道的管道采用运管小车，用吊车将管道吊到运管小车上，利用卷扬机溜尾，将管道逐根布管到位。 隧道平巷道的管道，从北岸进入。管道经卷扬机牵引运管小车运送到隧道底部后，采用带车轮的龙门吊管架（见图 3.1-3）将钢管
6、卸下后装上平巷道运管小车，经卷扬机牵引小车将平巷道钢管运送到位，再采用龙门吊架将钢管布到位（见图 3.1-4） 。为了便于组焊，在布管时使管壁与隧道壁的间距保持在 0.4 米。 图 3.1-3 龙门吊管架示意图 图 3.1-4 平巷道运布管平面示意图 3.2 隧道内排水 南北两岸均采用二级泵进行排水，水泵型号为 IH100-80-250，排量为 100m3/h，扬程为 80m.。 3.3 隧道内照明 隧道内敷设照明电缆，每隔 10 米设置一防爆照明灯，组焊照明采用碘钨灯。 3.4 隧道内通风 在距隧道口 20 米处以及其后每隔 80 米左右同向设置（共 20 台）轴流通风机，设置通风筒，对隧道
7、内强制通风。 风机型号为：RL-2000（叶片数 9，全风压 510Pa， 风量 2500m3/h轴功率 0.51kw 电机动 A1-7132T2 类 0.75kw 传动方式 A-电动直联生产厂家：上海鼓风机厂） 注：该风机为隧道地铁用轴流风机，外型尺寸为长 389mm宽520mm。 3.5 组焊 斜巷道的组焊，利用采用卷扬机配合运管小车的升降调节装置进行组对（见图 3.5-1） 。 图 3.5-1 斜向焊接组对示意图 平巷道内的组焊同地面上的组焊。组焊时，将管道固定支座按照安装位置固定在管道上。为防止管道焊缝出现裂纹及减少内应里力，管道组对不得采用任何形式的强行组对。焊接严格执行经过批准的焊
8、接工艺规程。 3.6 管道清管试压 3.6.1 试压方法 长江隧道穿越因分段试压困难，故对该段穿越管道进行整体水试压。试压时两端分别焊上 DN700 的封头，安装试压进水管及排空排水管，进水管为 575 无缝管，并安装截止阀，在隧道穿越两端的底部和顶部分别安装压力表及温度计。 3.6.2 强度试验 1 强度试验试压介质为洁净水。 2 强度试验压力核算 强度试验压力为 10. 5MPa，隧道底部和顶部管道高差达 133.85m，当管道顶部压力达到 10. 5MPa 时，隧道底部最低点管道的压力为11.812MPa，在此压力下，钢管承受的应力值为 293.65MPa。钢管材质为X65，其最低屈服强
9、度为 450 MPa，管道水压试验的最大应力值低于管材最低屈服强度的 0.9 倍，满足输油输气管道工程施工及验收规范（SY0401）的规定。 3 注水前将清管器先装入管内，以排净管内空气。 4 强度试验升压分三次进行，当压力升到 3.15Mpa 时，稳压 30 分钟，对管道进行全面检查，观察压力表变化，正常后，继续升压；当压力达6.3Mpa 时，稳压 30 分钟，观察压力变化，正常后，继续升压；当压力达10. 5Mpa 时，稳压 4 小时进行强度试验，以无异常变形、无渗漏为合格。5 稳压期间，如发现渗漏等异常情况，应泄压修理，经检验合格后重新按规定进行试压，直至合格。 3.6.3 严密性试验
10、1 严密性试验介质为洁净水。 2 严密性试验 强度试验合格后将管内的压力降至设计压力，待管内介质温度和管道周围大气温度均衡后进行严密性试验，严密性试验的压力为设计压力，即 7.0Mpa，稳压 24 小时，以无变形、无渗漏为合格。 3.6.4 穿越管道的通球清管 1 管道整体试压完后，将进水端的封头割除，采用直板式清管器扫水：将清管器装入管内后，然后焊上封头，接入 575 的进水管及控制闸阀及监测用压力表，割除另一端封头，安装临时收球装置，采用空压车作吹扫气源向管内供气，通球扫水。多次清管，直至将管内余水排净。 2 通球清管合格并结束后，用盲板将管口封死，当环境温度达到设计连头温度时进行连头。
11、3.7 固定墩浇筑 管道试压完毕，并将管道内的水排净后进行固定墩浇筑。 3.8 钢筋下料（焊接）绑扎 钢筋下料应严格遵照图纸尺寸、规范要求、施工组织设计有关规定，下料在钢筋棚内进行，分类堆放，并做好标识。钢筋焊接的焊工持证上岗。钢筋焊接搭接长度、焊缝质量、钢筋下料尺寸、钢筋焊接记录、焊条的领发放及烘烤记录，施工员每天及时做好施工日志。钢筋分项工程完后，及时做好质量检验评定和工序交接。经检查合格后，方可进行下道工序。 3.9 预埋件安装 安装预埋件经检查牢固可靠，确保砼施工无异变才能进行下道工序，否则，重新加固。遵守施工组织设计中有关措施，保证预埋件位置、标高的准确和安装牢固，严禁砼浇注时振动棒
12、碰击预埋件而发生位置偏移，施工员在施工日志中记录预埋件的安装情况，包括安装过程、安装人员是谁。预埋件安装经检查合格后，将工序交接完成后方可进行下一道工序。 3.10 支模 模板安装牢固，接缝严密，防止跑模或漏浆。脚手架搭设，除执行有关规定外，还应满足安全要求。模板安装、脚手架搭设完后，经自检合格后时完善模板工程质量检验评定，做好工序交接。 3.11 混凝土运输 由于隧道内狭窄，无法在隧道内机械搅拌混凝土，因此采用在南北两岸隧道口设置两处混凝土搅拌站进行搅拌，在隧道两段斜井巷人行道上铺设木制滑槽，共长 371 米，采用卷扬机牵引混凝土容器在滑槽中行走，在平巷段用手推车拉运混凝土到固定墩位置，把混
13、凝土倒在铁皮上，重新拌匀，进行浇注。 3.12 砼浇注 遵守 GB50204-92混凝土结构工程施工及验收规范中砼施工验收规范和施工组织设计中的有关措施，如采用商品砼设人跟车，记录砼搅拌出机装车时间、运输终了浇注时间，超过规定时间该车砼报废，严禁报废砼仍用于工程中。振动筛由专业砼工操作，并做好记录备查。模板工、测量工、预埋件安装人员组成的砼浇注监控小组随时检查模板、预埋件移位等事项。施工员做好施工日志。 3.13 固定墩管箍制作 加强管箍必须与管道紧贴；拦板、加强筋板均为双面连续焊，加强管箍为连续焊，焊缝高不小于 10mm。 拦板加强箍的对口焊必须与筋板的焊缝错开 固定墩的全部金属表面采用环氧
14、煤沥青绝缘，金属表面除锈后，涂刷环氧煤沥青三遍，涂层要均匀。 3.14 固定支座制作 板件加工时，对锐角做 R=5mm 圆弧倒角处理。 焊接连接采用 E4316 焊条，焊脚尺寸为 hf=10mm。 管道固定支座的所有构件（钢板、螺栓、螺帽等） ，均需进行热喷涂锌防腐处理，标号为 Zn300。执行规范为热喷涂锌及锌合金涂层及其试验方法 （GB9793979488） 。 3.15 管道就位 管道组焊完毕，经探伤合格后进行补口补伤，焊口除锈原则上采用喷砂除锈，但对巷道深处，因喷砂除锈设备难以进入，粉尘量大，进行人工除锈，但除锈等级必须达到 St3，除锈质量必须符合规范要求，补口补伤完毕并电火花检测合
15、格后，利用螺旋千斤顶使管道逐段就位。管道就位前，在固定墩设计位置焊上固定墩管道固定件，并涂刷上防腐涂料；在管道固定支座处焊上定位挡块。 4 QHSE 措施 4.1 质量保证措施 4.1.1 隧道施工前，与隧道开挖单位进行工序交接，以保证上道工序的质量得到保证。 4.1.2 工程开工前，机组技术人员对所有参与施工的人员进行技术交底，使全体施工人员明确隧道施工的技术质量要求。 4.1.3 管道焊接的坡口形式、焊接层次、焊条型号、焊接工艺、对口要求与主线路焊接相同，施工过程中应严格执行施工验收规范和经过批准的焊接工艺规程。 4.1.4 管道焊接施工时位于冬季，应作好冬季焊接施工的保证措施，焊口焊接完
16、毕，应作好焊道保温工作。 4.1.5 管道就位前，应仔细检查管道防腐层的防腐质量。隧道内的管段在移动和安装过程中，应时刻注意不损伤管道防腐层，发现损伤部位要及时进行补伤作业。 4.1.5 各道工序应严格按照各工序的施工作业指导书的要求进行作业，并作到工序间的互检，保证在本工序施工前，前道工序的施工质量是合格的。 4.2 安全保证措施 4.2.1 隧道工程施工前，机组安全员及项目部 HSE 管理人员对参与施工的人员进行安全技术交底和安全教育，使所有参与施工的的人员明确安全注意事项，隧道内施工应注意的问题，了解隧道施工的安全应急措施，并进行有限空间风险识别（如烟尘、空气流通不良、塌方、洪水等） 、
17、急救等方面的培训。 4.2.2 参与隧道施工的人员应按照规定穿戴好劳动保护用品包括工作服、工作手套、劳保鞋及耳塞，并佩带安全帽，所有人员参加班前安全会议，否则不允许进入隧道内施工。 4.2.3 进行隧道外管道预制及进行隧道内管道施工时，在施工作业面配备专职的 HSE 监督员，负责监督整个施工过程的 HSE 工作。在隧道外安排急救人员，配备必要的急救设备和仪器，以准备当洞内施工人员发生意外伤害时进行紧急救护。 4.2.4 隧道口预制场地、卷扬机安装场地要压实、平整，做好防止塌方、滑坡的防护工作，并经施工项目部专职 HSE 监督员组织检查确认后，方可施工。进入隧道施工前， 由施工项目部 HSE 监督员组织有关人员对隧道洞壁、洞顶进行认真检查，对发现的问题采取支护措施后，方可施工。洞内作业场地必须平整、规格化，严禁乱堆乱放物品，并在隧道底部用荧光漆画出 1 米宽的通道，施工通道内严禁堆放任何物品，以保证施工人员的进出方便。 4.2.5 隧道施工前，由项目部专职 HSE 监督员组织相关人员对隧道施工用设备包括卷扬机、导链、导链架、吊具、钢丝绳等进行仔细检查，发现缺陷及时进行检修维护，缺陷严重的坚决不能用于工程施工，以确保施工设备正常运行。
