隧洞穿管安裝方案及設備設計

摘 要：南水北調中心線北京段惠南莊～大寧段56.4km，采用4.0m直徑PCCP輸水，從管道安裝施工方法分兩大部分，第一明挖溝槽的管道安裝，第二洞挖隧洞的穿管安裝。由于工期緊大型穿管設備不到位，需要尋找新的穿管方案。為此我廠根據現場實際情況設計出無需大型設備即可完成安裝的新方案。

關鍵詞：南水北調；隧洞穿管；設計方案

1 簡述

南水北調中心線北京段惠南莊～大寧段56.4km，采用4.0m直徑PCCP輸水，從管道安裝施工方法分兩大部分，第一明挖溝槽的管道安裝，第二洞挖隧洞的穿管安裝。其中需要采用隧洞穿管的有：西甘池隧洞總長2×1800m、崇青隧洞總長2×480m、顧八大件總長2×260m、京石高速總長2×69m及良陳鐵路支線總長2×39m，設計采用4臺專用穿管車進行施工。根據崇青隧洞、西甘池隧洞洞穿管實際進度情況，同時考慮穿管混凝土回填澆筑、管外層鋼筋安裝等影響因素，按照整體工程進度要求，經過設備使用分析4臺穿管設備很可能沒有使用時間用于顧八件、京石高速及良陳鐵路支線的施工。根據中心安排進行新穿管方案。

2 設計方案

如圖1所示采用滾珠滑動臺車把每節管拉到隧洞內的安裝位置，在管道內部用調節設備把兩節管道接口調節到同一直線上。接口調節合適后用頂緊設備把接口頂緊密，具體步驟如下：

2.1 首先在洞內定位安裝軌道，在洞外定位安裝卷揚機。

2.2 把吊裝架裝到第1節管內，再把第1節管吊到臺車上，使用卷揚機把臺車拉到隧洞中間特定位置固定，調節合適后用混凝土澆筑。

2.3 把第2節管吊到臺車上，再用卷揚機拉到第1節管的對接處。

2.4 把第1節管內的吊裝架拉到對接處，把吊裝架的輪子升起來，讓四個角的墊塊受力。

2.5 用千斤頂把第2節的外側口調節到和第1節同一直線上，并且用鋼板固定，卸下千斤頂。

2.6 在吊裝架與管接觸面分別墊上20mm厚度的鋼板（防止管壁壓壞），啟動液壓千斤頂把第2節的對接口吊到第1節的同樣高度，用左右固定頂杠把接頭調到一致，并且用鋼板固定。

2.7 檢查合格后用混凝土回填澆筑第2節管道。

2.8 其余各節與第2節同樣安裝。

3 受力計算

3.1 吊架受力分為工作時受力和行走時受力

3.1.1 吊架吊裝時主要受力如圖2所示

3.3.4 管口外側混凝土受力：

管心厚度280mm，扣除內壁厚度95mm，再考慮邊緣受力條件較差的范圍寬越50mm，實際受力寬度還有280-95-50=135mm寬，受力長度取400mm計算，承受總面積S4≌0.054 m2

混凝土單位面積受力為：P總÷S4=9.24÷0.054=171.2（t/m2），即每平方米承受壓力為171.2t。

設計完全在混凝土許可承受壓力范圍內。

4 試驗結果

新方案設計完成后，我廠根據設計制作完成所需結構件。在鋼管制作現場模擬隧洞施工環境進行穿管試驗。試驗過程中我廠代表、南水北調京石段代表及相關專家全程參與檢驗試驗結果。試驗開始后我廠試驗人員按照設計要求步驟進行，順利完成試驗。最終經南水北調京石段代表及相關專家驗證此設計方案完全滿足南水北調工程穿管需要。

作者簡介：吳繼彬（1977，8-），籍貫：山東單縣，職務：廠長，職稱：工程師，從事專業領域：水工金屬結構制作。