山體隧道內大口徑管道施工技術

葉 明

（勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司，山東東營 257073）

山體隧道內大口徑管道施工技術

葉 明

（勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司，山東東營 257073）

長輸管道穿越山體隧道施工中，已有的運管車、吊管機和對口器等都無法進入狹窄的隧道，為此研制出了大口徑管道運布管裝置和對口裝置，既能將鋼管運至隧道內，又能通過自身翻轉裝置將鋼管卸下來，進行組對焊接。這兩種裝置安全可靠，性能優良，操作方便快捷，省時省力，已獲得國家發明專利，在川氣東送管道工程的山體隧道內成功應用，保證了施工質量和進度，文章介紹了這兩種裝置的結構特點和技術參數。

長輸管道；隧道；穿越；施工設備

1 管道運布設裝置及技術

近幾年，國內大口徑長輸管道建設迅猛發展，已建成運營的有陜京一線、陜京二線、澀寧蘭線、忠武線、西氣東輸一線、西氣東輸二線、川氣東送管道等。長輸管道工程有時需要穿越山體隧道，僅川氣東送管道工程就有山體隧道70多條，管道穿越隧道總長度達近百千米。山體隧道寬3.2m，高3.3m，大型設備無法進入隧道，而D 1 016 mm×17.5（21） mm的3PE防腐管單根長約12 m，質量達6 t，將口徑和質量如此大的單根管道運至隧道內指定位置就是一大難題，由于在隧道內施工速度慢，因此管道安裝的工期壓力也就比較大，而目前國內適用的施工裝備少，缺少可借鑒的技術。針對這些難題，勝利油建技術發展中心經過攻關，研制了自卸式電瓶動力運管小車，將單根質量達6 t的鋼管運送到隧道內，并布設到指定位置，解決了山體隧道內大口徑管道運布設難題，目前該裝置已在川氣東送管道工程第5、6標段應用，安全可靠，運行良好。

1.1 隧道內大口徑管道運布設裝置的結構特點

隧道內大口徑管道運布設裝置包括車體結構和電動控制兩大部分，見圖1和圖2。其車體結構部分由車架、驅動、行走、轉向、載荷、卸載、車載電源組成；電動控制部分由電控箱和操控箱組成。

車載直流電源安裝在車架內兩個液壓源之間。電控箱安裝在車架的最后端直流電動機的左方托板上，操控箱由操作人員手持，電控箱與操控箱之間由電纜連接。

電控箱內的控制電路由可編程控制器PLC、控制繼電器、電機啟動器IC、直流接觸器、直流繼電器、換向電磁閥和電源模塊組成。

另外，該裝置還采用了計算機邏輯控制硬件及軟件，大功率直流電動機變速調節控制、直流液壓站控制、液壓翻轉及裝置穩定系統，裝置驅動、行走、轉向系統，大功率直流電源恒定、保護系統，大功率直流電源安全充電系統，裝置承載系統等關鍵核心技術，不僅在大口徑長輸管道的山體隧道內得到了成功的應用，而且已獲準了國家發明專利，專利號為ZL200810016652.9。

1.2 管道運布設裝置的技術指標 （見表1）

2 隧道內管道對口裝置及焊接技術

大口徑長輸管道穿越隧道施工中，已有的運管車、吊管機和對口器等大型設備都無法進入狹窄的隧道，而每根鋼管直徑都在1m以上，長度約12m，質量約6 t，如果用人工運管、布管和對口，幾乎是不可行的。于是，我們自主創新研制出 “隧道大口徑鋼管對口裝置”，解決了山區隧道內管道施工的難題，目前該裝置已在川氣東送管道工程第5、6標段的隧道內施工應用，安全可靠。

圖2 電動控制部分示意

表1 管道運布設裝置的技術指標

2.1 對口裝置的結構及特點

隧道大口徑鋼管對口裝置包括車體結構、電動控制、對口器和電焊機四大部分。車體結構由車架、驅動部分、行走部分、轉向部分、起吊部分和穩定支撐部分組成，驅動部分包括行走電動機、減速器、離合器等；電動控制部分由電控箱和操控箱組成，電控箱控制電路包括整流模塊、控制繼電器、直流接觸器、直流繼電器和變頻器等，對口器和電焊機安置在車架的中部，對口裝置既能將鋼管從隧道外運至隧道內，又能通過裝置的自身翻轉機構卸下鋼管進行組對焊接，且安全可靠，操作方便見圖3。電控原理如圖4所示 （見下頁）。

2.2 對口裝置的性能參數 （見表2）

表2 管道對口裝置的性能參數

2.3 對口裝置的操作應用

圖4 電控原理示意

運管裝置先將大口徑鋼管運送進隧道，并擺放到管墩上。然后該對口裝置進入隧道內就位，操作車體向前或向后微動、左移或右移、上升或下降，使待對口的鋼管管口與另一固定管口相對，調整對口間隙達到規定要求，并保持不動。啟動電焊機把已對正的兩管管口先點焊固定，再將管口處打底焊頭遍。此時放松吊鉤，卸下吊帶，啟動行走電動機繼續前進至下一根鋼管。依次類推。上述操作都是通過操控箱上的開關、按鍵、手柄等實現的。對口及焊接工藝流程見圖5。

圖5 對口及焊接工藝流程

該對口裝置車體結構布局合理緊湊，電控功能完善可靠，是一種機電一體化隧道內管道施工創新設備，能在隧道內完成直徑1 m以上、質量10 t以下大口徑鋼管的起吊、對口和焊接作業。 自動化工效高，勞動強度小，操作簡便，運行平穩，安全可靠；無需其他輔助設備，能降低施工成本，節省施工時間；無軌運行并有轉向調節功能，有利于通過彎曲段隧道；行走輪外包聚氨酯橡膠層，消除了噪音公害；獨有的穩定支撐部分，能保證起吊和對口過程中車體的穩定平衡；能前后、左右、上下三個自由度移動和微動鋼管，在隧道有限的空間內，實現大口徑鋼管一步到位、精確對口、點焊固定、底焊頭遍、一機多用；采用拖纜式外接交流電源，并用變頻器給行走電機供電，有利于前進、后退微動調節，操作方便，節省電能。該設備應用效果良好。

Construction Technology of Large Diameter Pipeline within Tunnel in Mountainous Area

YE Ming（Shengli Petrochemical Construction Co.,Ltd.,Dongying 257073， China）

In the long-distance pipeline crossing through tunnel in mountainous area,heavy equipment,even existing pipe vehicle,pipe lifting machine and pipe aligning device，are unable to transport into the narrow tunnel.Therefore,a pipe transportation and distribution device and a pipe aligning device for large diameter pipeline were developed,which can not only transport the pipes into the tunnel,but also unload the pipes by means of a self turnover device and perform pipe aligning and welding.These two kinds of devices operate safely and reliably.Owing to their advantages of excellent function,fast and easy operation as well as time and power saving,they were granted the state invention patent and used for the tunnel construction in mountainous area in Sichuan to East Gas Pipeline Project successfully.

long-distance pipeline;tunnel;crossing;construction device

TE973.9

B

1001－2206（2010）02－0069－03

葉明 （1964-），男，安徽穎上人，工程師，1997年畢業于中國農業大學電子電力工程學院，現從事電子技術設計工作。

2010-01-08