隧道內(nèi)大口徑架空管道安裝施工技術(shù)

周俊保

摘要： 本文以古交興能電廠至太原供熱主管線及中繼能源站工程隧道工程第三合同段、DN1400上供下回雙線管道安裝施工為實例，詳細(xì)介紹了隧道內(nèi)大口徑管道運輸方法選擇、管道支座調(diào)整、管道對口施工、鋼支架安裝工藝、供水管安裝順序的選擇等，形成了成熟的隧道內(nèi)大口徑管道安裝施工工藝。

Abstract： This paper takes Gujiao Xingneng power plant to Taiyuan heating pipe line and Zhongji energy station third contract section of tunnel engineering， DN1400 offernext double pipe installation construction as an example， and it introduces the choice of large diameter pipeline construction， installation technology of steel bracket， selection of water supply pipe installation sequence and so on， which will form a mature installation and construction process of large diameter pipelines in tunnels.

關(guān)鍵詞： 隧道內(nèi)施工；大口徑管道；安裝；鋼支架；供水管

Key words： construction in tunnels；large diameter pipeline；installation；steel bracket；water supply pipe

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）10-0145-04

0 引言

管道安裝大部分為直埋管道，直埋管道施工基坑開挖面大，施工作業(yè)面多，干擾小，采用吊車進(jìn)行管道的對口施工作業(yè)方便快捷。但是在架空管道施工時，尤其是在大口徑管道穿越隧道時，由于隧道內(nèi)作業(yè)空間有限，且管道運輸車輛裝卸管掉頭困難，若采用常規(guī)的吊車進(jìn)行管道安裝的方法，則吊車不能進(jìn)洞作業(yè)，運輸車輛無法掉頭，施工質(zhì)量和施工進(jìn)度無法保證。

古交興能電廠至太原供熱主管線及中繼能源站工程隧道工程第三合同段、DN1400上供下回雙線管道安裝施工中，通過對隧道內(nèi)大口徑管道運輸方法選擇、管道支座調(diào)整、管道對口施工、鋼支架安裝、供水管安裝順序的選擇等施工技術(shù)改進(jìn)，形成了成熟的隧道內(nèi)大口徑管道安裝施工工藝。

1 工程概況

古交興能電廠至太原供熱主管線及中繼能源站工程隧道工程第三合同段管道安裝工程中，隧道內(nèi)敷設(shè)4根DN1400熱力管道，4根管道分為南北兩側(cè)上供下回布置，全長22000m。

2 技術(shù)特點

通過改進(jìn)管道運輸車輛及運輸方式，精確調(diào)整支座墊板標(biāo)高及中心位置，獨特的管道對口工藝以及供水管固定鋼支架的安裝方法及順序，成功地解決了隧道內(nèi)由于空間狹小引起的管道運輸車輛掉頭困難，大口徑管道起吊難度大且對口不精確，固定鋼支架安裝效率低，施工進(jìn)度慢等難題，既提高了供回水管的安裝速度，也使管道及鋼支架的安裝質(zhì)量滿足設(shè)計規(guī)范要求，達(dá)到了節(jié)約成本，提高施工效率的目的。

①靈活性：管道運輸采用可拆卸掉頭拖拉機進(jìn)行隧道內(nèi)管道運輸，操作方便，靈活便捷，保證了狹小空間內(nèi)長管道運輸?shù)男?；②精確性：獨特的支座墊板標(biāo)高調(diào)整方法及管道對口施工工藝，保證了管道支座不銹鋼面與聚四氟乙烯滑塊的準(zhǔn)確貼合且滿足管道安裝的對口的精度要求；③可操作性：操作簡單，投入機械少，采用叉車配合倒鏈葫蘆進(jìn)行管道對口，施工方便，工序簡潔；④高效性：施工合理調(diào)整供水管及固定支架安裝的順序，充分利用時間，使鋼支架稍后于供水管安裝，減少了鋼支架的對接焊縫施工，發(fā)揮了最大的效率，提高施工進(jìn)度。

3 施工方案及施工工藝流程

首先通過吊車在堆場將管道吊至可拆卸拖拉機上，運至隧道內(nèi)安裝位置后，由兩臺叉車進(jìn)行管道起吊后，拖拉機拆卸插銷掉頭后連接另一端并駛出洞外；再通過斜封鐵準(zhǔn)確調(diào)整支座底墊板坡度與管道坡度一致后，放置聚四氟乙烯滑塊，再由叉車將管道支座放置滑塊上；然后兩臺叉車起吊另一根管道與已裝好管道進(jìn)行對口，在管道內(nèi)焊接吊環(huán)，配合倒鏈葫蘆進(jìn)行微調(diào)整，調(diào)整至精度要求范圍內(nèi)進(jìn)行臨時支撐后氬弧焊打底并進(jìn)行焊接。

鋼支架的安裝緊隨供水管的安裝進(jìn)行，供水管對口完成后進(jìn)行臨時支撐，先安裝內(nèi)側(cè)小橫梁與小立柱，再安裝外側(cè)大立柱，最后再進(jìn)行鋼支架與管道的焊接，與先裝支架后裝管道的安裝順序相比，減少了鋼支架外側(cè)大立柱對接焊縫增加的問題，保證了鋼支架的安裝質(zhì)量。管道安裝工藝流程見圖1。

4 主要施工技術(shù)及工藝

4.1 管道吊裝運輸

堆場上的管道，利用堆場上的吊車裝車，吊鉤采用專用倒扣型鋼絲吊鉤，由專人指揮掛鉤。運輸車輛為載重量10噸的拖拉機，拖拉機平板車長度為13m，并在平板車上焊接與管道半徑相同、角度大于120°的弧形管托，管道擱置在管座上進(jìn)行運輸作業(yè)。運輸卡拖拉機根據(jù)火車雙關(guān)原理，進(jìn)洞吊裝完成后，拆卸與平板車連接，掉頭后再次用插銷連接，保證進(jìn)洞出洞的安全順暢便捷。

管道放置完成后，在運輸過程中，采用吊帶配合倒鏈葫蘆在平板車兩側(cè)進(jìn)行固定，保證管道在運輸過程中不發(fā)生滾動。管道運輸時，道路必須平整，不得有急彎急坡，防止急剎車時管道溜出車外，造成人員傷亡。

運輸至洞內(nèi)時，管道起吊采用兩臺叉車進(jìn)行起吊。管道通過平板拖車拖至安裝位置附近后，利用兩個5t叉車（參數(shù)見表1）在管道同側(cè)同時起叉，待運輸車輛駛出后，將管道叉至對應(yīng)管座位置。

4.2 支座基礎(chǔ)調(diào)整

在管道安裝之前，必須對土建施工的基礎(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測主要內(nèi)容有：基礎(chǔ)中心的里程、基礎(chǔ)中心縱向偏距、基礎(chǔ)預(yù)埋件四個角的標(biāo)高等。復(fù)測無誤后，在基礎(chǔ)預(yù)埋板縱橫向用石筆標(biāo)出中心線，并測量標(biāo)出支座底墊板與聚四氟乙烯滑塊的縱橫向中心線。按順序放置支座底墊板、聚四氟乙烯滑塊，放置時與最下方預(yù)埋件三者縱橫向中心對正重合。

根據(jù)隧道管道的坡度計算支座底墊板的相應(yīng)坡度。

計算公式為：h=w*i

h為需調(diào)整墊板高度，w為墊板的寬度，i為管道坡度。

計算完成后，坡度調(diào)整采用斜封鐵進(jìn)行，封鐵數(shù)量為3塊，尺寸10cm*15cm，寬度不小于10cm。當(dāng)斜封鐵插入高度滿足h時，達(dá)到管道坡度要求，再使用叉車進(jìn)行管道安放，放置后，管道支座底面不銹鋼滑動面與聚四氟乙烯滑塊均勻接觸后達(dá)到設(shè)計要求，若不均勻接觸則調(diào)整斜封鐵直至均勻接觸后方為合格。支座底墊板與預(yù)埋件、聚四氟乙烯滑塊與支座底墊板之間的焊接在管道全線接連完成連通后，逐個檢驗合格方可進(jìn)行。

4.3 管道對口焊接

管道對口采用兩臺叉車叉至已裝好管道端口處，叉車可以進(jìn)行管線垂直方向的調(diào)整后，兩臺又車設(shè)專人進(jìn)行指揮調(diào)配，防止叉車步調(diào)不一致造成管道脫落。叉車進(jìn)行粗略對正后，在已焊好管道口和正對口管道口處各焊接三個臨時吊耳，在管道內(nèi)采用倒鏈葫蘆鉤住已安裝完成的管道吊耳，對叉車上管道進(jìn)行左右方向的微調(diào)，管道標(biāo)高方向上的微調(diào)，采用管道臨時支撐中的千斤頂進(jìn)行調(diào)整，待管口達(dá)到規(guī)范要求時，方可進(jìn)行焊接，如圖2、表2。

對口焊接符合要求后，對管道進(jìn)行焊接，為保證焊接質(zhì)量，減少焊縫內(nèi)氣泡，管道焊接前管道兩端的坡口及坡口內(nèi)3cm范圍內(nèi)必須打磨干凈，露出金屬光澤。焊條種類根據(jù)管道材質(zhì)進(jìn)行選擇，氬弧焊打底焊的焊絲應(yīng)與母材材質(zhì)相匹配，直徑應(yīng)根據(jù)管道壁厚和接口形式選擇。在隧道內(nèi)進(jìn)行焊接時，焊條不得隨意擺放，為了保證焊接質(zhì)量，焊條必須進(jìn)行高溫烘干，烘干溫度400℃～500℃，焊接時焊條采用保溫筒進(jìn)行攜帶，如表3。

①經(jīng)過氬弧焊打底，及時進(jìn)行手工電弧焊填充、蓋面。

②管道焊接采用單面焊雙面成型的方法。

③焊接層數(shù)應(yīng)根據(jù)鋼管壁厚和坡口形式確定，壁厚在 5mm以下的焊接層數(shù)不得少于兩層。焊接管道DN1400需氬弧焊打底一次，手動電焊填充蓋面需三到四次方能完成。

④多層焊時應(yīng)連續(xù)施焊，每一焊道焊接完成后，應(yīng)及時清理焊渣及表面飛濺物。上下層焊接不得燒穿，不得夾渣。每層焊縫厚度按標(biāo)準(zhǔn)的工藝評定報告執(zhí)行，一般為焊條直徑的0.8～1.2倍。過程中應(yīng)控制焊接區(qū)域母材的溫度，使層間溫度上下限符合焊接規(guī)范要求。

⑤施焊過程中應(yīng)保證起弧和收弧處的質(zhì)量，焊接時各層引弧點和熄弧點均應(yīng)錯開20mm以上，引弧不得在焊道意外的鋼管上，收弧時應(yīng)將弧坑填滿。

⑥每條焊縫應(yīng)一次連續(xù)焊完，因故中斷焊接時，應(yīng)根據(jù)工藝要求采取保溫緩冷或后熱等防止產(chǎn)生裂紋的措施，再次焊接前應(yīng)仔細(xì)檢查焊層表面，確認(rèn)無裂紋后，方可按原工藝要求繼續(xù)施焊。

⑦蓋面施焊，焊縫斷面呈弧形，高于管外皮 3～5mm，焊縫寬度應(yīng)焊出坡口邊緣 2～3mm。表面不得有氣孔、夾渣、咬肉、弧坑、裂紋、電弧擦傷等缺陷。焊縫表面呈魚鱗狀光滑均勻，邊緣順直、整齊。

⑧每道焊縫完成后應(yīng)除去熔渣、飛濺物，將表面清理干凈，進(jìn)行外觀檢驗，并填寫檢查記錄。

⑨對接焊縫與支、吊架邊緣之間的距離不應(yīng)小于50mm。同一直管段兩對接焊縫中心間的距離應(yīng)大于鋼管外徑且不應(yīng)小于150mm。

4.4 導(dǎo)向、滑動支架安裝

滑動支架構(gòu)件之間采用焊接連接，構(gòu)件與預(yù)埋件（地腳螺栓）之間采用螺栓連接?；瑒又Ъ荛T形框架為工廠加工構(gòu)件，加工前必須對現(xiàn)場滑動支架基礎(chǔ)中預(yù)埋螺栓的位置及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，以確保門形框架尺寸與實際符合。

門形框架安裝采用隨車吊進(jìn)行起吊安裝，滑動、導(dǎo)向門形支架標(biāo)高調(diào)整采用調(diào)節(jié)地腳螺栓上螺母進(jìn)行微形調(diào)整。在門形支架對應(yīng)地腳螺栓放置之前，在地腳螺栓上先行各擰一個螺母，放上鋼支架后，根據(jù)實際標(biāo)高采用調(diào)整螺母的方法調(diào)整門形支架，使門形支架高度滿足設(shè)計要求，并根據(jù)供水管坡度，采用同回水支座底墊板相同的方法調(diào)整供水支座底墊板坡度，最后放置供水管道。

4.5 固定支架安裝

由于固定支架外側(cè)大立柱從隧道拱頂直接對接至固定支架基礎(chǔ)，若先進(jìn)行固定支架安裝，則供水管穿過鋼立柱再行安裝；若立柱僅安裝下半部分，則立柱增加一處對接焊縫，且對接完成后必須進(jìn)行修補加強，100%無損探傷，既增加施工成本，又減緩施工速度。

固定支架安裝在供水管對口焊接完成后進(jìn)行，鋼支架在安裝之前必須對隧道內(nèi)預(yù)埋鋼板進(jìn)行測量復(fù)核，確定每個固定支架上各個橫梁及立柱的尺寸，并統(tǒng)一對應(yīng)做好編號，進(jìn)行工廠加工。待供水管安裝通過固定支架里程處時，采用臨時支撐對供水管進(jìn)行支撐后，及時安裝供水管與回水管之間的內(nèi)橫梁以及與隧道壁之間的內(nèi)立柱等鋼支架，內(nèi)側(cè)鋼支架焊接完成后，最后對接最外側(cè)大立柱。

固定鋼支架安裝時，搭設(shè)臨時腳手架，腳手架搭設(shè)應(yīng)牢靠穩(wěn)定，搭設(shè)完成后，在預(yù)埋鋼板上焊接吊環(huán)，用倒鏈葫蘆進(jìn)行吊裝鋼梁、鋼柱的方法進(jìn)行安裝調(diào)整。焊接過程中角焊縫滿足設(shè)計規(guī)范要求，對接焊縫采用全熔透焊接，進(jìn)行100%無損探傷。探傷完成后，焊接鋼支架兩側(cè)端板，管道與鋼支架端板之間采用肋板的形式進(jìn)行焊接固定，焊接角焊縫高度必須滿足設(shè)計要求。

5 材料與設(shè)備（見表4）

6 質(zhì)量保證措施

①質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。管道安裝及鋼支架安裝工程質(zhì)量首先應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程施工及驗收規(guī)范》CJJ28-2014及《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50184-2011中有關(guān)的強制性條文要求，還應(yīng)達(dá)到以下質(zhì)量目標(biāo)：

1）管道安裝坡度與設(shè)計坡度一致，補償器附近25m范圍內(nèi)不得有折角；

2）管道對口間隙滿足規(guī)范要求，焊縫均勻飽滿，焊縫質(zhì)量100%無損探傷合格；

3）支座底不銹鋼面不得損壞，且與聚四氟乙烯滑塊均勻接觸，不偏壓。

4）鋼立柱垂直度與鋼橫梁水平度滿足設(shè)計要求，對接焊縫100%無損探傷合格。

②進(jìn)行管道安裝之前，必須對支架基礎(chǔ)的中心線進(jìn)行復(fù)測，并畫出縱橫向中心線，預(yù)埋板的中心線與支座底墊板、聚四氟乙烯滑塊三者中心線一致，重合放置。

③進(jìn)行支座底墊板調(diào)整時，插入斜封鐵的高度必須保證支座底墊板坡度與管道設(shè)計坡度一致，保證支座底不銹鋼面與聚四氟乙烯滑塊均勻接觸。

④待全線管道對接連通后，再次對支座底墊板進(jìn)行調(diào)整，保證聚四氟乙烯塊不偏壓后，再進(jìn)行預(yù)埋件與墊板、墊板與滑塊之間的焊接。

⑤所有的支座墊板下與門形鋼支架支腿下，經(jīng)過調(diào)整滿足設(shè)計要求并焊接完成后，必須采用灌漿料進(jìn)行壓力注漿，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

⑥帶不銹鋼面支座的管道在日常放置時，必須在支座下鋪設(shè)橡膠皮等，防止損壞不銹鋼面。若在不銹鋼面附近焊接時，采取防護(hù)措施，保證不銹鋼面不被焊渣損壞。

⑦管道對口施工時，通過調(diào)整臨時支撐下的千斤頂與管道內(nèi)的倒鏈葫蘆進(jìn)行管道軸向與徑向微調(diào)，保證管道對口間隙與錯口錯邊間隙滿足規(guī)范要求。

⑧管道運輸存放時，采用與管道直徑相同角度大于120°的弧形管托進(jìn)行放置管道，防止損壞鍍鋅鋼板外護(hù)保溫層。

7 安全保證措施

①堆場吊車吊管時，必須由專職司機進(jìn)行吊裝。吊裝時，吊車支腿必須支墊平穩(wěn)，吊車作業(yè)半徑范圍內(nèi)無關(guān)人員不得隨意進(jìn)入；

②管道運輸?shù)牡缆菲秸?，且運輸過程中必須采用吊帶及倒鏈葫蘆配合固定管道，防止管道運輸途中滾動脫落；

③洞內(nèi)管道焊接時，臨時用電由專業(yè)電工進(jìn)行接線，不得隨意私拉亂接，焊接時注意防潮，除焊接零線外，其余任何電線不得在管道上搭放；

④洞內(nèi)作業(yè)注意加強通風(fēng)，佩戴絕緣防護(hù)用品，嚴(yán)格遵守國家規(guī)定的有限空間作業(yè)規(guī)程；

⑤進(jìn)行供水管安裝及固定鋼支架安裝高處作業(yè)時，作業(yè)人員必須正確佩戴安全帽、安全帶等防護(hù)用品；

⑥管道對口時，兩臺叉車由專人負(fù)責(zé)指揮，防止叉車行走步調(diào)不一致，導(dǎo)致管道滑落。

8 結(jié)語

該技術(shù)運輸管道機械簡單、高效快捷、安全方便，避免了大型車輛運輸管道時由于隧道內(nèi)空間狹小無法掉頭，造成洞內(nèi)交通擁堵，無法滿足現(xiàn)場管道安裝的問題，保證管道支座底不銹鋼滑動面與聚四氟乙烯滑塊能夠均勻接觸，滿足設(shè)計要求的管道坡度；同時管道對口調(diào)節(jié)施工速度快，并通過合理調(diào)整供水管與固定鋼支架的安裝順序，減少了不必要的焊接量，使管道安裝與固定支架安裝平行流水作業(yè)，大幅度地提高了管道及固定鋼支架的安裝效率，節(jié)約時間，工作效率高，保證了施工進(jìn)度，縮短工期，降低成本，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。經(jīng)統(tǒng)計使用該工法，機械費減少約10萬元，人工費約2萬元。每個固定鋼支架安裝減少焊接量10m，共節(jié)省焊接量800m，其中材料費共10萬元，人工費5萬元，間接檢測費用5萬元。且總進(jìn)度比原計劃提前了1個月，工費節(jié)約8萬元，機械費節(jié)約10萬元，合計節(jié)約50余萬元。

采用該技術(shù)安裝效率高、進(jìn)度快，安全質(zhì)量得到了保證，僅用3個月時間完成了北側(cè)管道安裝任務(wù)共11000m，每日焊接完成120m。安裝完成的管道焊接探傷合格率高，支座與管道坡度滿足設(shè)計要求，保證了工期目標(biāo)，受到了甲方和監(jiān)理的一致好評。

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