長(zhǎng)距離頂管隧道主管穿越同步安裝及水浮發(fā)送技術(shù)

肖峰 謝濤

中國(guó)石油天然氣管道第二工程公司 江蘇徐州 221008

長(zhǎng)距離頂管隧道主管穿越同步安裝及水浮發(fā)送技術(shù)

肖峰 謝濤

中國(guó)石油天然氣管道第二工程公司 江蘇徐州 221008

中油管道二公司在西氣東輸二線灄水河頂管隧道穿越工程中，在全線首次采用穿越主管分段預(yù)制、水泥砂漿灌注輸送管道、光纜硅管套管與穿越管道同步安裝的水浮發(fā)送新工藝，大大提高了頂管隧道內(nèi)管道安裝就位的施工工效，規(guī)避了工期風(fēng)險(xiǎn)，為西氣東輸二線黃陂以南按時(shí)投產(chǎn)提供了關(guān)鍵的技術(shù)保障。

頂管隧道 分段預(yù)制 同步安裝 水浮發(fā)送

1 工程概況

西氣東輸二線東段第23標(biāo)段灄水河頂管隧道穿越工程，是武漢黃陂站至廣州末站2011年6月20日開(kāi)始注氮投產(chǎn)的關(guān)鍵性工程，能否按時(shí)完工直接影響到黃陂以南段按期投產(chǎn)。灄水河頂管隧道穿越位置位于湖北省武漢市黃陂區(qū)境內(nèi)，地質(zhì)分層依次為粉質(zhì)粘土、礫巖及片巖等，設(shè)計(jì)穿越段水平長(zhǎng)539.9m，其中頂管隧道水平長(zhǎng)度483.0m，豎井深28m。由于巖石硬度太高，最終完成隧道長(zhǎng)度388m，未完成部分采取大開(kāi)挖方式銜接。隧道處于地表以下28.18m至28.58m之間，采用內(nèi)徑2.2m的鋼筋混凝土管內(nèi)襯。

由于灄水河頂管隧道所處地層為巖石地質(zhì)，隧道成型過(guò)程中產(chǎn)生的石粉加大了鋼筋混凝土管頂進(jìn)的阻力，加之鋼筋混凝土管承載負(fù)荷超出其抗壓強(qiáng)度，以致在346m處鋼筋混凝土管無(wú)法繼續(xù)頂進(jìn)。而且頂管段中出現(xiàn)套管接口破碎、溝槽、每節(jié)套管不在同一水平面上以及在42m長(zhǎng)的石方段無(wú)混凝土套管內(nèi)襯等缺陷，且距離穿越主管完成時(shí)間僅有14天。如果仍采取傳統(tǒng)的滾輪支架發(fā)送工藝，極易出現(xiàn)管道卡阻、滾輪支架脫落等問(wèn)題，造成主管無(wú)法安裝就位。同時(shí)，如穿越主管就位前，在隧道內(nèi)預(yù)先焊接水泥砂漿灌注輸送管道和光纜硅管鋼套管，人員在隧道內(nèi)作業(yè)功效低、風(fēng)險(xiǎn)高、耗時(shí)長(zhǎng)，技術(shù)、工期和安全風(fēng)險(xiǎn)極大。中油管道二公司針對(duì)上述問(wèn)題，采用分段水浮發(fā)送技術(shù)進(jìn)行頂管隧道內(nèi)多條管道的同步安裝就位，有效解決了滾輪支架卡阻、脫落問(wèn)題，規(guī)避了施工風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，施工工效達(dá)到目前同等條件下頂管隧道內(nèi)管道安裝就位的3～4倍；大大節(jié)省了隧道內(nèi)管道安裝人力、設(shè)備等資源投入，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2 頂管隧道內(nèi)穿越主管水浮發(fā)送創(chuàng)新工藝

2.1 施工工藝流程

2.2 水浮同步安裝工藝創(chuàng)新點(diǎn)

2.2.1 溝上預(yù)制、溝下組裝同步發(fā)送

（1）根據(jù)發(fā)送溝長(zhǎng)度，在預(yù)制場(chǎng)地將穿越主管分段進(jìn)行“三接一”預(yù)制，檢測(cè)、補(bǔ)口、補(bǔ)傷，同時(shí)安裝滾輪支架，封堵管口。

（2）“三接一”溝上預(yù)制完成后，利用2臺(tái)90t吊管機(jī)將第一段“三接一”管段運(yùn)至發(fā)送溝內(nèi)，并安裝水泥砂漿輸送管道和光纜硅管套管（見(jiàn)圖2）。

（3）利用吊管機(jī)借助滾輪支架將第一段管道送入隧道內(nèi)，并使管道露出隧道口2m的長(zhǎng)度，便于和下一段“三接一”管段的焊接。

（4）將第二段“三接一”管段運(yùn)至發(fā)送溝，并在發(fā)送溝內(nèi)與第一段“三接一”管段焊接，焊道檢測(cè)合格后補(bǔ)口、補(bǔ)傷，并對(duì)其后端管口進(jìn)行封堵，同時(shí)安裝水泥砂漿輸送管道和光纜硅管套管（見(jiàn)圖 3）。

（5）向發(fā)送溝及隧道內(nèi)注水，使得管道處于懸浮狀態(tài)。

（6）利用吊管機(jī)行走的力量將第二段管道緩慢發(fā)送至隧道內(nèi)，并調(diào)整管道與隧道處于同一中心鉛垂面上。同樣留2m管道外露于隧道口外。

（7）排放發(fā)送溝及隧道內(nèi)的水，使第一、第二段管道在受控情況下緩慢下沉至隧道底部。

（8）同樣將第三段“三接一”管道水浮發(fā)送至隧道內(nèi)，依此循環(huán)直至所有主穿越管道就位至隧道內(nèi)。

2.2.2 豎井管段安裝就位

豎井管段由4個(gè)彎頭連接組成，為了加快作業(yè)效率，降低井內(nèi)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，采取井上預(yù)制，整體吊裝工藝一次就位安裝，同時(shí)減省了作業(yè)腳手架的搭建，節(jié)省了時(shí)間和資源。

2.2.3 豎井管段安裝完成后，將其與一般線路段管道連接，之后進(jìn)行整體壓力試驗(yàn)。

2.2.4 水泥砂漿灌注

（1）確定配比

原設(shè)計(jì)隧道空腔內(nèi)灌注M7.5水泥砂漿，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該標(biāo)號(hào)水泥砂漿在澆筑過(guò)程中流動(dòng)性較差，且在澆筑過(guò)程中因長(zhǎng)距離管內(nèi)輸送而離析，極易造成輸送管道堵塞形成“灌腸”。為此，將M7.5水泥砂漿變更為1:2水泥砂漿。

（2）灌注

水泥砂漿輸送管道采用DN150卡箍式鋼管連接而成，每間隔20m左右開(kāi)一個(gè)Φ100的出漿孔。灌注前將兩端隧道口封堵嚴(yán)實(shí)，采用砂漿泵由管道的一端向另一端連續(xù)輸送，尾端隧道口加設(shè)排氣管。當(dāng)水泥砂漿在壓力下沿輸送管道流淌，流至開(kāi)孔位置即流入隧道空腔。當(dāng)一段隧道空腔灌滿砂漿后，砂漿會(huì)繼續(xù)流向下一開(kāi)孔位置，直至灌滿整個(gè)隧道空腔時(shí)，水泥砂漿從排氣管溢出。

2.2.5 注漿完成后，及時(shí)排出穿越主管內(nèi)存水，進(jìn)行管道連頭，施工工藝同長(zhǎng)輸管道一般段施工工藝。

2.3 該施工工藝優(yōu)勢(shì)

2.3.1 分段水浮發(fā)送技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）溝上預(yù)制和溝下安裝發(fā)送同步進(jìn)行，提高了施工工效；

（2）減少了頂進(jìn)及牽引設(shè)備，如頂進(jìn)千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組及鋼絲繩等設(shè)備機(jī)具資源；

（3）在較小外力作用下對(duì)穿越主管相對(duì)自由地行進(jìn)、調(diào)整及就位，避免了滾輪法頂進(jìn)牽引時(shí)穿越主管受外力時(shí)的翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象及無(wú)法調(diào)整管位的嚴(yán)重后果；

（4）將滾輪支架上部的導(dǎo)向支座割除0.1m，使隧道成型后的缺陷對(duì)穿越主管就位的影響降到最低，避免了卡阻及不可預(yù)見(jiàn)等現(xiàn)象的發(fā)生，規(guī)避了施工風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.2 水泥砂漿輸送管道及光纜硅管套管的同步安裝、發(fā)送

（1）在不占用主穿越管道和隧道之間有限空間的同時(shí)，無(wú)需提前在隧道內(nèi)進(jìn)行水泥砂漿輸送管道和光纜硅管套管的安裝，不但提高了施工工效還規(guī)避了人員進(jìn)入隧道內(nèi)焊接安裝的安全風(fēng)險(xiǎn)；

（2）減少了隧道內(nèi)通風(fēng)、照明設(shè)備的安裝，既縮減了前期準(zhǔn)備時(shí)間，還節(jié)省了施工資源。

3 應(yīng)用效果

通過(guò)創(chuàng)新同步安裝、水浮發(fā)送技術(shù)，西氣東輸二線東段第23標(biāo)段灄水河頂管隧道自2011年5月26日21點(diǎn)開(kāi)始，到6月2日22點(diǎn)40分結(jié)束，有效工期僅用7天時(shí)間便完成了灄水河頂管隧道長(zhǎng)388m的穿越主管安裝就位，比同等條件下采用滾輪頂進(jìn)牽引就位的施工工期縮短了60%-70%，創(chuàng)造國(guó)內(nèi)大口徑隧道頂管穿越最快施工記錄，高效地保證了西氣東輸二線投產(chǎn)工期要求。同時(shí)也解決了頂管隧道成型質(zhì)量缺陷對(duì)穿越主管安裝的不利的影響，人員無(wú)需進(jìn)入隧道內(nèi)安裝輸漿管道和光纜硅管套管，規(guī)避了不安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)無(wú)需頂進(jìn)千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)等頂進(jìn)、牽引設(shè)備機(jī)具等資源，降低了施工成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。隨著大口徑、長(zhǎng)距離頂管隧道在長(zhǎng)輸管道工程中的應(yīng)用，水浮發(fā)送技術(shù)將在今后的施工中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

TE832

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1672-9323（2012）03-0074-02

2012-03-06）