隧洞穿管安裝方案及設(shè)備設(shè)計(jì)

摘 要：南水北調(diào)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(shè)備不到位，需要尋找新的穿管方案。為此我廠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出無(wú)需大型設(shè)備即可完成安裝的新方案。

關(guān)鍵詞：南水北調(diào)；隧洞穿管；設(shè)計(jì)方案

1 簡(jiǎn)述

南水北調(diào)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(zhǎng)2×1800m、崇青隧洞總長(zhǎng)2×480m、顧八大件總長(zhǎng)2×260m、京石高速總長(zhǎng)2×69m及良陳鐵路支線總長(zhǎng)2×39m，設(shè)計(jì)采用4臺(tái)專用穿管車進(jìn)行施工。根據(jù)崇青隧洞、西甘池隧洞洞穿管實(shí)際進(jìn)度情況，同時(shí)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(jìn)度要求，經(jīng)過(guò)設(shè)備使用分析4臺(tái)穿管設(shè)備很可能沒(méi)有使用時(shí)間用于顧八件、京石高速及良陳鐵路支線的施工。根據(jù)中心安排進(jìn)行新穿管方案。

2 設(shè)計(jì)方案

如圖1所示采用滾珠滑動(dòng)臺(tái)車把每節(jié)管拉到隧洞內(nèi)的安裝位置，在管道內(nèi)部用調(diào)節(jié)設(shè)備把兩節(jié)管道接口調(diào)節(jié)到同一直線上。接口調(diào)節(jié)合適后用頂緊設(shè)備把接口頂緊密，具體步驟如下：

2.1 首先在洞內(nèi)定位安裝軌道，在洞外定位安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)。

2.2 把吊裝架裝到第1節(jié)管內(nèi)，再把第1節(jié)管吊到臺(tái)車上，使用卷?yè)P(yáng)機(jī)把臺(tái)車?yán)剿矶粗虚g特定位置固定，調(diào)節(jié)合適后用混凝土澆筑。

2.3 把第2節(jié)管吊到臺(tái)車上，再用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉到第1節(jié)管的對(duì)接處。

2.4 把第1節(jié)管內(nèi)的吊裝架拉到對(duì)接處，把吊裝架的輪子升起來(lái)，讓四個(gè)角的墊塊受力。

2.5 用千斤頂把第2節(jié)的外側(cè)口調(diào)節(jié)到和第1節(jié)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(dòng)液壓千斤頂把第2節(jié)的對(duì)接口吊到第1節(jié)的同樣高度，用左右固定頂杠把接頭調(diào)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(jié)管道。

2.8 其余各節(jié)與第2節(jié)同樣安裝。

3 受力計(jì)算

3.1 吊架受力分為工作時(shí)受力和行走時(shí)受力

3.1.1 吊架吊裝時(shí)主要受力如圖2所示

3.3.4 管口外側(cè)混凝土受力：

管心厚度280mm，扣除內(nèi)壁厚度95mm，再考慮邊緣受力條件較差的范圍寬越50mm，實(shí)際受力寬度還有280-95-50=135mm寬，受力長(zhǎng)度取400mm計(jì)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(shè)計(jì)完全在混凝土許可承受壓力范圍內(nèi)。

4 試驗(yàn)結(jié)果

新方案設(shè)計(jì)完成后，我廠根據(jù)設(shè)計(jì)制作完成所需結(jié)構(gòu)件。在鋼管制作現(xiàn)場(chǎng)模擬隧洞施工環(huán)境進(jìn)行穿管試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中我廠代表、南水北調(diào)京石段代表及相關(guān)專家全程參與檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)開始后我廠試驗(yàn)人員按照設(shè)計(jì)要求步驟進(jìn)行，順利完成試驗(yàn)。最終經(jīng)南水北調(diào)京石段代表及相關(guān)專家驗(yàn)證此設(shè)計(jì)方案完全滿足南水北調(diào)工程穿管需要。

作者簡(jiǎn)介：吳繼彬（1977，8-），籍貫：山東單縣，職務(wù)：廠長(zhǎng)，職稱：工程師，從事專業(yè)領(lǐng)域：水工金屬結(jié)構(gòu)制作。