長距離頂管隧道主管穿越同步安裝及水浮發送技術

肖峰 謝濤

中國石油天然氣管道第二工程公司 江蘇徐州 221008

長距離頂管隧道主管穿越同步安裝及水浮發送技術

肖峰 謝濤

中國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送新工藝，大大提高了頂管隧道內管道安裝就位的施工工效，規避了工期風險，為西氣東輸二線黃陂以南按時投產提供了關鍵的技術保障。

頂管隧道 分段預制 同步安裝 水浮發送

1 工程概況

西氣東輸二線東段第23標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日開始注氮投產的關鍵性工程，能否按時完工直接影響到黃陂以南段按期投產。灄水河頂管隧道穿越位置位于湖北省武漢市黃陂區境內，地質分層依次為粉質粘土、礫巖及片巖等，設計穿越段水平長539.9m，其中頂管隧道水平長度483.0m，豎井深28m。由于巖石硬度太高，最終完成隧道長度388m，未完成部分采取大開挖方式銜接。隧道處于地表以下28.18m至28.58m之間，采用內徑2.2m的鋼筋混凝土管內襯。

由于灄水河頂管隧道所處地層為巖石地質，隧道成型過程中產生的石粉加大了鋼筋混凝土管頂進的阻力，加之鋼筋混凝土管承載負荷超出其抗壓強度，以致在346m處鋼筋混凝土管無法繼續頂進。而且頂管段中出現套管接口破碎、溝槽、每節套管不在同一水平面上以及在42m長的石方段無混凝土套管內襯等缺陷，且距離穿越主管完成時間僅有14天。如果仍采取傳統的滾輪支架發送工藝，極易出現管道卡阻、滾輪支架脫落等問題，造成主管無法安裝就位。同時，如穿越主管就位前，在隧道內預先焊接水泥砂漿灌注輸送管道和光纜硅管鋼套管，人員在隧道內作業功效低、風險高、耗時長，技術、工期和安全風險極大。中油管道二公司針對上述問題，采用分段水浮發送技術進行頂管隧道內多條管道的同步安裝就位，有效解決了滾輪支架卡阻、脫落問題，規避了施工風險和安全風險，同時，施工工效達到目前同等條件下頂管隧道內管道安裝就位的3～4倍；大大節省了隧道內管道安裝人力、設備等資源投入，經濟效益顯著。

2 頂管隧道內穿越主管水浮發送創新工藝

2.1 施工工藝流程

2.2 水浮同步安裝工藝創新點

2.2.1 溝上預制、溝下組裝同步發送

（1）根據發送溝長度，在預制場地將穿越主管分段進行“三接一”預制，檢測、補口、補傷，同時安裝滾輪支架，封堵管口。

（2）“三接一”溝上預制完成后，利用2臺90t吊管機將第一段“三接一”管段運至發送溝內，并安裝水泥砂漿輸送管道和光纜硅管套管（見圖2）。

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

（4）將第二段“三接一”管段運至發送溝，并在發送溝內與第一段“三接一”管段焊接，焊道檢測合格后補口、補傷，并對其后端管口進行封堵，同時安裝水泥砂漿輸送管道和光纜硅管套管（見圖 3）。

（5）向發送溝及隧道內注水，使得管道處于懸浮狀態。

（6）利用吊管機行走的力量將第二段管道緩慢發送至隧道內，并調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）排放發送溝及隧道內的水，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”管道水浮發送至隧道內，依此循環直至所有主穿越管道就位至隧道內。

2.2.2 豎井管段安裝就位

豎井管段由4個彎頭連接組成，為了加快作業效率，降低井內作業風險，采取井上預制，整體吊裝工藝一次就位安裝，同時減省了作業腳手架的搭建，節省了時間和資源。

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

2.2.4 水泥砂漿灌注

（1）確定配比

原設計隧道空腔內灌注M7.5水泥砂漿，經現場試驗，該標號水泥砂漿在澆筑過程中流動性較差，且在澆筑過程中因長距離管內輸送而離析，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左右開一個Φ100的出漿孔。灌注前將兩端隧道口封堵嚴實，采用砂漿泵由管道的一端向另一端連續輸送，尾端隧道口加設排氣管。當水泥砂漿在壓力下沿輸送管道流淌，流至開孔位置即流入隧道空腔。當一段隧道空腔灌滿砂漿后，砂漿會繼續流向下一開孔位置，直至灌滿整個隧道空腔時，水泥砂漿從排氣管溢出。

2.2.5 注漿完成后，及時排出穿越主管內存水，進行管道連頭，施工工藝同長輸管道一般段施工工藝。

2.3 該施工工藝優勢

2.3.1 分段水浮發送技術具有以下優點：

（1）溝上預制和溝下安裝發送同步進行，提高了施工工效；

（2）減少了頂進及牽引設備，如頂進千斤頂、卷揚機、滑輪組及鋼絲繩等設備機具資源；

（3）在較小外力作用下對穿越主管相對自由地行進、調整及就位，避免了滾輪法頂進牽引時穿越主管受外力時的翻轉現象及無法調整管位的嚴重后果；

（4）將滾輪支架上部的導向支座割除0.1m，使隧道成型后的缺陷對穿越主管就位的影響降到最低，避免了卡阻及不可預見等現象的發生，規避了施工風險。

2.3.2 水泥砂漿輸送管道及光纜硅管套管的同步安裝、發送

（1）在不占用主穿越管道和隧道之間有限空間的同時，無需提前在隧道內進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避了人員進入隧道內焊接安裝的安全風險；

（2）減少了隧道內通風、照明設備的安裝，既縮減了前期準備時間，還節省了施工資源。

3 應用效果

通過創新同步安裝、水浮發送技術，西氣東輸二線東段第23標段灄水河頂管隧道自2011年5月26日21點開始，到6月2日22點40分結束，有效工期僅用7天時間便完成了灄水河頂管隧道長388m的穿越主管安裝就位，比同等條件下采用滾輪頂進牽引就位的施工工期縮短了60%-70%，創造國內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工期要求。同時也解決了頂管隧道成型質量缺陷對穿越主管安裝的不利的影響，人員無需進入隧道內安裝輸漿管道和光纜硅管套管，規避了不安全作業風險；同時無需頂進千斤頂、卷揚機等頂進、牽引設備機具等資源，降低了施工成本，具有明顯的經濟效益。隨著大口徑、長距離頂管隧道在長輸管道工程中的應用，水浮發送技術將在今后的施工中得到越來越廣泛的應用。

TE832

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1672-9323（2012）03-0074-02

2012-03-06）