隧道內油氣雙管敷設施工技術研究與應用

劉樹學

隧道內油氣雙管敷設施工技術研究與應用

劉樹學

隧道；油氣；雙管敷設；施工技術

用于敷設油氣管道的隧道一般為拱形斷面隧道，按照隧道地面的坡度形式劃分，隧道分為平直式和斜井式兩種。為方便施工及日后維修，油氣雙管在隧道內常規敷設為并行方式，且雙管與隧道及雙管之間要保持一定的間距。

隧道內油氣大口徑管道敷設的難點在于如何使運布管和吊裝組對，尤其是兩條大口徑管道的運布管、吊裝就位，互相制約，互為障礙，將會使施工難度成倍增加。以往隧道內大口徑管道施工采用在隧道內鋪設軌道，卷揚機配合牽引軌道小車布管、龍門吊組對管口的方式，施工勞動強度大、工效低、成本高，且管道安裝就位后軌道不易拆除。為提高工效，減少施工后的遺留問題，中國石油天然氣管道局組織技術團隊集思廣益，集體攻關，決定采用新工藝進行施工。針對平直式隧道內雙管施工，研制出專用的隧道運管車和隧道組對車進行運布管和吊裝組對；針對斜井式隧道內雙管施工，采用“牽引法”進行施工，利用卷揚機和吊管機配合，用裝有細土的麻袋碼砌順滑槽道，將預制管段牽引就位。經過現場驗證，兩種工藝簡單易行，快速高效，施工質量高，安全有保障，屬于國內先進的施工工藝。

一、施工準備

1.隧道主體驗收

當隧道主體施工單位將滿足管道安裝要求的隧道移交后，管道施工單位要組織施工技術、質量、安全及測量人員對隧道進行全面檢查。首先要檢查隧道底面坡度及平整度，然后是對隧道底面強度的檢查，因預制管段牽引滑行，隧道運管車、隧道組對車運布管時要在隧道內反復行走，對隧道底面強度要求較高。

2.施工設備及機具材料準備

施工設備主要有：隧道運管車、隧道組對車、米勒焊機、發電機、空壓機、焊條烘干箱、挖掘機、噴砂除銹設備、X射線機、超聲波檢測儀、上水泵、試壓泵、軸流式排氣扇，大功率卷揚機、吊管機、焊接工程車和翻斗車等。施工機具主要有：對口器、自制小滑車、三腳架、螺旋千斤頂、電錘、角向磨光機、滑輪、小推車、投光燈等。施工材料包括：焊條、焊絲、鋼絲繩、吊帶、動力電纜、型鋼、枕木、對講機、麻袋、橡膠板等。

3.施工技術、質量和安全交底

施工前，根據設計圖紙要求和隧道內雙管施工的特點，各專業管理人員對施工人員進行技術、質量和安全交底，確保施工滿足設計要求，安全施工。

4.配備滅火器

為保證施工安全，隧道內每個作業面配備4臺干粉滅火器。

5.配備氧含量測試儀和可燃氣體報警儀

為保證隧道內施工人員的健康與安全，每個施工作業面配置1臺氧含量測試儀和1臺可燃氣體報警儀，施工時定時測量施工作業面的氧含量和可燃氣體含量。

6.配備救護車輛和應急藥箱

為防止意外，在隧道外配備1臺救護車輛，施工作業面配備1個應急藥箱，保證應急救護工作能及時啟動。

二、平直式隧道內雙管施工

采用“隧道運管車＋隧道組對車”方法進行施工，工藝簡單，工序銜接緊湊合理，安全高效，施工結束后沒有遺留問題。

1.施工流程

具體施工流程如圖1所示。

圖1 施工流程圖

2.測量放線

根據施工圖紙和測量成果表對隧道口、隧道內的管線走向進行測量放線。在隧道的進出口設置兩個水準基標，以控制進出口管線的高程。

3.運布管

隧道運管車將隧道外兩種管材逐根運到隧道內，通過2臺隧道組對車將單根管道從運管車上吊起，布放在預定的位置。隧道運管車運管時，為了保證運管車平穩受控，行駛時要控制行走速度，行走速度控制在1米/秒以內。運管前方要有專人負責導引運管車前進，隧道內照明要有保證。

4.組對焊接

鋼管的移動就位和組對采用2臺隧道組對車，組對車具有實現鋼管的垂直和平面移動的功能。兩根管道焊接前的精確組對采用內對口器或外對口器進行。管道預熱采用燃燒液化石油氣的環形火焰加熱器。管道焊接采用“手工焊打底＋半自動焊填充、蓋面”的焊接方法。完成一道焊口根焊和熱焊后，隧道組對車放下管道使其就位于預先設置好的臨時枕木支墩上，枕木支撐高度不小于400毫米。管道就位在支墩后，完成焊道的填充、蓋面。然后隧道組對車向前移動，進行下一個焊口的組對，同時移動焊接設備到這個焊接作業面，開始該道焊口的根焊和熱焊，如此循環，直到完成隧道內兩條管線的焊接。

5.無損檢測

隧道內管道焊口檢測是通過100%射線和100%超聲波檢測，應符合《石油天然氣鋼制管道無損檢測》（SY/ T4109-2005）的相關規定，Ⅱ級以上焊縫為合格。管道焊口射線檢測使用內爬行器式射線檢測儀。

情況 7 設d(v)=9,則f3(v)≤?」=4,且ch(v)=9-4=5。由權轉移規則知9-點轉給3-點,3-面權值,當9-點作為三角形的外鄰點時也轉給三角形權值。

6.補口

隧道穿越段管道的補口采用熱收縮帶，噴砂除銹等級為Sa2.5級。施工方法如下：噴砂除銹使用干燥的石英砂，運進隧道內的石英砂要采取防潮措施；在隧道外設置空壓機，用小滑車運送輕型砂罐、補口帶、石英砂等工具物料到作業點；補口作業從隧道的一側由外向里進行，當進行到隧道中部時停止作業，搬到隧道的另一側再進行補口作業。

7.試壓

隧道內管道單獨試壓，試壓介質采用潔凈水，強度試驗壓力為設計壓力的1.5倍，嚴密性試驗壓力為設計壓力，試壓合格后將水放凈，割除試壓頭。

8.袋裝細土包裹

管道試壓合格后，按設計要求用袋裝細土包裹隧道內管道，包裹均勻穩固切實起到保護管道作用。細土用翻斗車運至隧道洞口附近，人工裝入編織袋后運入隧道內，進行人工回填?；靥顝乃淼乐虚g向兩端進行。

袋裝細土將管道包裹嚴密后，及時進行碎石土回填。碎石土回填施工分段進行?；靥钜彩亲运淼乐虚g向兩端進行。

10.與主管線連頭

隧道內管道試壓合格后，將水放凈割除試壓頭，通過熱煨彎頭和冷彎管與隧道外主管線進行連頭。

三、斜井式隧道內雙管施工

采用“牽引法”進行斜井段隧道內雙管敷設，在斜井隧道內利用內裝細土的麻袋鋪設墊層，并在兩管中心線兩側碼砌400毫米高的護墻，形成“U”型順滑通道。在隧道入口處焊接管段,利用卷揚機和吊管機配合分段將一條預制管道牽引發送就位,再以同樣的方法完成另一條管道的焊接及牽引發送就位作業。

1.工藝流程

施工工藝流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

2.鋪設墊層、碼砌U型槽

為保護防腐管，在斜井隧道底部鋪設200毫米厚內裝細土的麻袋墊層，并分別在兩條管線線位兩側碼砌400毫米高的隔垛，形成U型滑槽。

3.卷揚機的選擇與安裝

（1）卷揚機的選擇。管段在斜井處的受力分析如下：斜井上自然放置的管段主要受到3個力的作用，自重力、斜井底面對管段的支撐力和管段與隧道底部內裝細土麻袋墊層間的靜摩擦力。在隧道外距離隧道入口15米左右處安裝卷揚機，卷揚機必須穩固在混凝土基礎上。根據卷揚機的安裝使用說明書要求，在施工現場澆筑混凝土基礎。

4.隧道外管段預制、牽引就位

首先進行第一條管道預制及牽引就位作業。在隧道口利用三腳架配合吊管機完成第一根管與牽引頭的組對作業。牽引頭與管道焊接完成后，卷揚機通過鋼絲繩與牽引頭連接，鋼絲繩經過定滑輪和卡環與牽引頭上的焊接拉耳相連。第一預制管段焊接完成后，待焊口溫度冷卻到環境溫度后，啟動卷揚機和吊管機，牽引預制管段下滑，當預制末段末端管口移動至洞口1米左右時，利用卷揚機本身的鎖定功能，鎖定卷揚機，使預制管段停留在預定位置。繼續在預制管段上組對下一根管道，焊接完成后，解除卷揚機的鎖定，啟動卷揚機牽引加長后的預制管段下滑就位。如此循環，直至完成整個斜井段管道的組對焊接及牽引就位作業。

管道牽引放管前檢查隧道底板鋪設的袋裝細土墊層是否平整，不平處要進行修整，防止管段在牽引就位過程中因袋裝細土墊層不平出現偏移。預制管段放管就位時速度要控制好，放管速度不能超過0.2米/秒，卷揚機放繩要緩慢進行，對口的吊管機也通過管道末端牽引繩配合控制管段，防止向下滑動管段失控，現場設專人指揮。

5.無損檢測、補口、試壓及與主管線連頭

斜井式隧道內管道無損檢測、補口、試壓及與主管線連頭與平直式隧道相比，大致相同，不再贅述。

6.袋裝細土包裹及碎石土回填

袋裝細土包裹采用人工方式進行，施工方向是從斜井隧道底部開始，逐漸向上進行直到施工到高點洞口。碎石土回填也采用人工方式進行，施工從高點洞口開始，逐漸向下進行，直到施工到隧道底部。

經過平直式和斜井式隧道內雙管敷設施工的成功實例，驗證了平直式隧道采用“專用隧道運管車＋隧道組對車法”、斜井式隧道采用“牽引法”施工完全可行，兩種工藝有效解決了斜井段隧道雙管敷設施工難題，與軌道小車法施工相比，速度快、用料省、成本低、人員勞動強度小、經濟高效，且后期隧道回填省時省力，沒有遺留問題，社會和經濟效益顯著，推廣應用前景良好。

（作者單位：中國石油天然氣管道局國內事業部）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.5.023